中铁十四局集团第二工程有限公司 山东省泰安市 271000
摘要：随着城市地下空间的开发，市政过街矩形通道工程到了巨大的发展，矩形顶管施工具有施工周期短、占地面积小、不开挖路面、不封闭交通、不迁改管线、安全风险低等优势，较好地解决了城市地下工程施工中对周边建筑物的影响和道路交通封闭等难题。市政过街矩形顶管施工过程为保护既有管线和周边建筑物不被损坏，结合现场实际操作，形成了市政过街矩形顶管过渡施工技术。
关键词：市政过街矩形通道；既有管线；过渡施工
Transition construction technology of large section rectangular pipe jacking
Fu chao
(China Railway fourteen Bureau Group Second Engineering Co., Ltd. Shandong taian 271000)
Abstract：With the development of urban underground space, the municipal cross street rectangular channel project has a huge development. The rectangular pipe jacking construction has the advantages of short construction period, small floor area, no road excavation, no closed traffic, no pipeline relocation, and low safety risk, which can better solve the problems of the impact of urban underground engineering construction on surrounding buildings and road traffic closure. In order to protect the existing pipelines and surrounding buildings from being damaged in the construction process of municipal street crossing rectangular pipe jacking, combined with the actual operation on site, the transition construction technology of municipal street crossing rectangular pipe jacking is formed..
Keywords：Municipal rectangular passage; Existing pipelines; Transitional construction.
1引言
市政过街矩形顶管施工采用土压平衡式顶管机[1]，利用刀盘切削掌子面的土体，并将切削下来的泥土搅拌成塑性泥团，通过控制螺旋机的出土量来平衡土压力和地下水压力[3]。
太原市轨道交通2号线矩形通道工程穿越地层土质复杂，市政过街矩形通道下方存在既有盾构隧道[4]，上方存在各种既有市政管线，且与矩形通道净距很小，施工过程沉降控制要求高，顶进风险大，可借鉴的经验少。要求在顶进施工过程确保既有盾构区间和既有管线不被破坏的前提下，保质保量完成施工任务。本文根据现场实际施工情况，对市政过街矩形顶管过渡施工技术进行探讨和研究[5]。
2工程概述
2.1工程概况
太原市轨道交通2号线一期工程车站附属结构矩形通道工程共包含大南门站、南内环街站、长风街站、学府街站和龙城大街西站五个车站的8条通道工程，设计通道总长563.1m，均采用土压平衡式顶管机顶进施工[2]。矩形通道断面尺寸为宽度×高度：6.9m×4.9m，通道净空尺寸为6m×4m。矩形通道采用预制管片支护，标准管节长度1.5m，接口采用F型承插，结构顶板、底板、侧墙厚度均为0.45m。
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图1市政过街矩形顶管施工图
各通道下穿既有管线错纵复杂，包括热力管、污水管、雨水管、给水管、电力管、煤气管、国防光缆和通信电缆等各种管线，并且上穿既有盾构区间；各种管线和既有盾构区间与顶管通道净距很小，存在巨大的安全隐患，在顶管施工过程中需要保护既有管线和既有盾构区间不被损坏，同时完成顶进任务，需要采取有效的措施进行过渡施工。图1所示为市政过街矩形顶管施工图。
2.2周边环境
市政过街矩形顶管通道大多位于城市中心繁华地段或者配套地铁设置出入口，施工期间干扰因素多，协调难度大；工程较分散，需要多次转场，施工组织要求高；高地下水位，顶管机进出洞施工风险高；覆土埋深浅，砂层掘进地面沉降控制严格；穿越区域管线错综复杂，安全风险高；小净距上穿地铁盾构区间，施工控制要求高；穿越老旧城区地质复杂，施工难度大；对环保、水保、安全文明施工要求高，必须采取有效措施，做到文明施工，防止水土流失、水资源污染，并做好防尘、防噪声扰民等工作。
2.3地质及水文
工程区属暖温带干旱半干旱大陆性季风气候区，四季分明。根据《岩土工程勘察报告》及补勘报告，本工程岩土地层分布较为稳定，拟建工程处主要为粘质粉土和粉质粘土层。本工程地下水为第四系松散层孔隙潜水，含水层为第四系全新统人工填土、冲积粉土及砂层。地下水补给、径流、排泄条件主要靠大气降水及侧向径流和城市供水、排水渗漏补给，排泄方式以蒸发、人工抽取地下水及侧向径流排泄为主。根据《山西省太原市地下水动态观测报告》，每年12月至次年1月为枯水期，7月～9月为丰水期，地下水位变幅0.8～1.4m。本工程存在不良地质有杂填土、人为坑洞、老城区回填土等。
3市政过街矩形顶管过渡施工主要内容
市政过街矩形顶管施工时，对地下管线和周边建筑物扰动较大，如果管线与顶进通道净距较小，需要对有安全隐患的管线采取一定的保护措施进行过渡施工。在施工前，提前与各管线产权单位进行沟通，明确各管线位置、走向、埋深。
其中热力管、给水管、电力管、煤气管等在与产权单位沟通后可直接进行迁改至安全位置；污水管和雨水管由于受高程和走向影响较大，无法进行直接迁改，需要根据具体情况，在保证不影响市政管道正常运行的前提下，采取合理有效的措施迁改后方可顶进施工；国防光缆和通信电缆是一道红线，坚决不能触碰，如果影响施工，需要与产权单位共同制定切实可行的方案，防止损坏既有管线；上穿既有盾构区间时，由于市政过街矩形顶管施工存在巨大的顶推力，对既有盾构区间结构和防水性能容易造成破坏，需要采取合理有效的加固措施。
4市政过街矩形顶管过渡施工技术
根据太原市轨道交通2号线一期工程车站附属结构矩形通道工程施工现场的情况，总结了如下市政过街矩形顶管过渡施工技术[8]。
4.1小净距下穿污水管道过渡施工技术
南内环街站位于长治路与南内环街十字路口南侧，下穿南内环街，埋深4.4～4.6m，总长度72.7m。通道上方管线复杂，其中在距始发井47m位置处，有一根与矩形通道正交、管壁外径1200mm污水管道，与通道顶净距0.35m，在矩形顶管机顶进施工中存在巨大风险[7]，污水管道与矩形通道位置如图2所示。
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图2污水管道与矩形通道位置
为保证顶管机顺利通过DN1200污水管道，采取对通道上方DN1200污水管进行上下游砌墙封堵处理措施，通过埋设DN500溢流管引流法将污水从上游引入下游，埋深1.5米，坡度为1%,另埋设DN300波纹管作为应急抽水使用。污水管道砌墙引水纵断面示意图如图3所示。
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图3污水管道砌墙引水纵断面示意图
4.1.1工艺流程
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图4工艺流程图
4.1.2施工过程
（1）路面开槽
利用切割机对路面切割，开槽深度为1.5m、开槽宽度为1.0m、开槽长度70m，开槽坡度1%，开槽位置为通道东侧1号井至通道西侧3号井直线距离，开槽的目的是将水管暗埋在路面下，起到保护水管，防止影响交通的作用。如图5所示路面开槽位置平面图。
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图5所示路面开槽位置平面图
（2）布管
将DN500波纹管埋在槽底，然后在DN500波纹管上放置一根DN300波纹管，其中DN300波纹管作为应急备用管，以防水量增大及时排水。如图6布管断面示意图。
（3）路面临时恢复
开槽埋管对路面损伤很大，在布管完成之后，需及时用C30混凝土填充开槽处缝隙，将路面抹平，并在开槽位置放20mm钢板[10]。
（4）下井砌墙
专业潜水人员佩戴好防护用具，首先进入通道东侧DN1200污水管东侧1号井室，将距井壁西侧管道0.2m处利用速凝水泥和红砖进行砌墙封堵；然后进入通道西侧DN1200污水管3号井室，将距井壁东侧管道0.2m处利用速凝水泥和红砖进行砌墙封堵。
（5）溢流排水
砌墙完成之后观察1号井及上游其他井水面变化情况，并且需要24小时盯控是否对周边污水管道有影响，同时观察水面增长能否达到溢流条件。
（6）顶进前管道清理、检查
在抽完2号井及连接管道内的污水之后，专业潜水员进入2号井及连接的污水管道，将管道内的淤泥和杂物清理干净，检查管壁的完损情况，记录并留好映像资料。
（7）顶进过程监控
在顶进通过DN1200污水管过程中，实时监控2号井室内及连接管道内的情况，是否有水或者膨润土泥浆流入管道内。
（8）顶进后检修
顶进完成之后，专业潜水员进入2号井及连接管道内，对污水管道进行全面清理和检查，如果管道有损伤及时修复。
（9）路面恢复
在顶进施工和管道修补完成之后，将预埋的DN500砼管和DN300钢管挖出，填充黄土，同时按要求将沥青路面恢复到原始状态。
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图6布管断面示意图
4.1.3注意事项
（1）潜水施工前需要将潜水设备调试好，潜水装备穿戴齐全；
（2）开槽过程需要注意对浅埋管线的保护，尤其是天然气管、自来水管等；
（3）清理管道需要彻底，不能有残留物；
（4）管道修补要牢固，不能有任何缝隙；
4.1.4顶进技术要求
下穿污水管道顶进施工过程，实时监测污水管道上方及周边沉降情况，加大注浆量，减小刀盘转速，减小土仓压力，减小顶进速度，如果发现有异常，立即停止顶进，采取有效的措施或者优化顶进参数方可继续施工；顶进施工完成后，及时采用双液浆进行泥浆置换，泥浆置换过程需要注意观察污水管道是否漏浆。
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图7既有盾构区间径向注浆图
4.2小净距上穿既有盾构区间过渡施工技术
南内环街站矩形通道与既有盾构区间平行（最小净距2.86m），长风街站矩形通道与既有盾构区间平行（最小净距3.4m），大南门3号矩形通道与既有盾构区间正交（最小净距净距6.2m），学府街站4B矩形通道与既有盾构区间正交（最小净距0.73m），各通道均上穿既有盾构区间。既有盾构区间，结构自稳性和整体性较现浇隧道弱，土压力变化、地层扰动易造成隧道变形，防水功能破坏，因此需要采取既有盾构区间保护措施。
4.2.1注浆加固措施
为加强既有盾构区间的管片强度，通过对既有盾构区间拱顶径向位置进行注浆加固。施工过程需要控制好注浆压力和注浆量，防止造成管片受到挤压变形。如图7所示既有盾构区间径向注浆图。
4.2.2临时钢支撑加固措施
为保证矩形通道顶进时减小对既有盾构区间管片的影响，市政过街矩形通道施工时，对盾构区间进行洞内格栅钢架临时加固进一步提高管片抵抗变形的能力，临时钢支撑加固不能影响地铁试运行[6]，安装位置不能侵限，并且不能损坏既有盾构区间管片。
（1）市政过街矩形通道与既有盾构区间平行
临时钢支撑采用40b及25b工字钢组成框架支撑结构，顶撑顶在既有盾构区间管片上，可灵活调节角度和长短，达到防止沉降和变形的作用，脚撑顶在既有盾构区间导轨上，防止管片收敛变形，临时钢支撑滚动轮，可使钢支撑整体灵活移动[9]。
每环临时钢支撑的间距为1.2m，顶进施工过程，每顶进10米为一循环，对临时钢支撑进行移动，做到顶管机顶进位置临时钢支撑同步加固。如图8所示既有盾构区间临时钢支撑加固图。
（2）市政过街矩形通道与既有盾构区间正交
市政过街矩形通道与既有盾构区间正交时，由于受影响的既有盾构区间范围较小，除采用框架支撑结构外，可直接用25b工字钢将受影响既有盾构区间及两侧10m范围内的管片连接成一个整体，采用膨胀螺栓直接固定在既有管片上[11]。如图9所示既有盾构区间临时工字钢加固图。
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图8既有盾构区间临时钢支撑加固图 图9既有盾构区间临时工字钢加固图
市政过街矩形顶管上穿既有盾构区间时，不仅要做好加固措施，同时要做好监控测量。顶进施工过程需要实时监测，包括既有盾构区间监测和地表沉降监测，如果既有盾构区间发生变形等异常，立即停止顶进，分析原因，采取有限的措施后方可继续施工。坚决禁止盲目顶进，无监测顶进[12]。
5结语
该工程为山西省首次采用市政过街矩形顶管下穿城市道路施工，施工周期短、占地面积小、不开挖路面、不封闭交通、不迁改管线、安全风险低等，采用过渡施工技术，历经9个月顺利顶进完成8条矩形通道，其成功实施为山西省地下工程建设开启了新篇章，对我国地下城市建设产生积极而深远的影响。顶进过程未造成城市各种既有管线和地铁2号线既有盾构区间的破坏，市政过街矩形通道实体结构和使用功能满足设计要求。通过本次市政过街矩形顶管施工，我们总结出了市政过街矩形顶管过渡施工技术，为以后的顶管工程提供了宝贵的施工经验。
参考文献
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