刘军
上海宏波工程咨询管理有限公司，上海市 201707
摘要：随着社会的发展、科技的进步，在城市中心区域地上、地下空间有限的情况，城市轨道交通的发展遇到了相对“瓶颈”的状态。国际上广泛应用的“管幕暗挖法”拥有“创面小，技术精、恢复快”的特点，能在不影响交通和管线的前提下，利用横纵管幕结合的方式使暗挖车站主体不受区域限制，从而保证施工过程拥有超大自由断面，并使得车站使用功能最大化。管幕顶管工艺是管慕暗挖工程中重要的组成部分，顶进偏差的控制是顶管工艺的重要控制内容，其施工质量会直接影响到整个工程的质量和安全。本文结合上海市轨道交通14号线管幕暗挖法的工程实例，对管幕顶管顶进过程中影响顶进偏差的因素进行了分析，为今后同样施工工艺提供相关的经验。
关键词：管幕、顶管、顶进、偏差、控制
1 工程概况
桂桥路站附属管幕结构段位于上海市浦东新区王家桥路与曹家沟交界处，管幕段长度100m，下穿现状曹家沟，埋深约5.7m。构筑开挖断面21.99m（宽）×7.2m（高），采用2种直径的钢管构筑成管幕。上排管幕采用直径1m的钢管；外侧及底部采用直径1.6 m的钢管；中间两排分仓管幕采用直径1m的钢管，如图1所示。
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图1 管幕布置断面图
2 工程地质
拟建场地周边基本以厂房、2～3层居民住宅及空地为主。勘察成果表明，拟建场地属于上海市正常地层分布区域，沿线场地80m深度范围内地基土属第四纪滨海～河口相、浅海相、沼泽相、溺谷相和湖泽相沉积物。主要由粘性土、粉性土及砂土组成，一般呈水平向层理分布。本区域拟建场地地基土自上而下为第①1层杂填土，第②层褐黄～灰黄色粉质粘土，第③层灰色淤泥质粉质粘土，第③夹层粘质粉土，第③层灰色淤泥质粉质粘土，第④层淤泥质粘土，第⑤1层灰色粘土， 第⑥层暗绿～草黄色粉质粘土，第⑦1-1层粘质粉土夹粉质粘土，第⑦1-2层粉砂，第⑦2层粉砂。
3 管幕顶管施工流程
单根钢管的顶进施工主要分为以下几个步骤：施工准备、顶管机井内就位、顶管机始发、钢管顶进、钢管连接、顶管机接收，最后单根钢管顶进完成，如图2所示。
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图2 单根钢管幕施工流程图
4 管幕顶管顶进过程中存在问题及影响
4.1 现状调查
现行规范规定顶管施工偏差应控制在50mm内，但由于管幕钢管锁扣自由度的限制，偏差超过30mm时锁扣撕裂的风险将会大大提高。由于新工艺的不可预见性、高难度性及周边环境的复杂性，对每根顶管取50个检测点进行偏差检验，若检测点的偏差在30mm内，则为合格点。通过对已完成的6根顶管检测点偏差进行统计合格率达到82.6%，其中始发、接收洞门中心偏差发生概率5.7%，轨道平面、高程偏差发生概率6.9%，顶管机调试偏差发生概率6.9%，顶管顶进偏差发生概率80.5%，洞门封堵发生概率0%。根据统计数据，对偏差组成进行分析，我们得出偏差过大的主要因素为顶管顶进偏差。
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4.2 管幕顶管顶进过程中存在偏差的影响及原因
本管幕段为上海地区首次采用管幕暗挖法试验工程，施工经验少，具有不可预见性。通过对现场顶管施工进行的调查分析，发现顶管施工偏差过大会导致：无法正常接收、每根顶管的施工累计误差会导致闭合管无法闭合、锁扣撕裂等问题，因此，对管幕整体性、防水性有较大影响，对后续开挖支撑系统带来不利影响。产生上述问题的主要原因为：①钢管锁扣精度、平直度差；②测量环境差；③纠偏不及时；④顶管机出加固区沉降大。
5 管幕顶管顶进过程中偏差控制措施
5.1 减少钢管锁扣尺寸及平直度偏差措施
根据施工验收规范规定并结合现场施工实际情况，对每种管节的长度、雄口及雌口等相体尺寸分别进行检查，并明确相关的质量验收标准和验收频率。验收分为出厂验收和施工现场验收两种形式。
1）出厂验收
施工单位、监理单位分别安排专人进驻厂家进行管理，施工过程中对原材料和施工工艺标准进行检查，钢管出厂前分别对每根管节的长度、雄口及雌口等相关尺寸进行检查验收，验收合格并签认验收记录后方可出厂。另外出厂前对相邻管节进行试拼装，保证管节到场后拼装质量符合规范规定。
2）现场验收
管节进场后，由施工班组、项目部、监理机构分别进行验收，施工班组、项目部分别进行100%检验、监理机构进行20%抽检，验收合格后填写验收合格记录。
通过对进场管节100%检验、专人驻厂、相邻管节进行试拼三个措施后锁扣偏差显著减小，基本能控制在3mm以内，满足现场施工要求。
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5.2 改善测量环境措施
管节焊接采用二氧化碳气体保护焊、坡口为外坡口，坡口在工厂预先加工完成。底部焊接采用仰焊形式，管节焊接时间较长，产生气体较多；为确保焊接产生气体不对正常测量工作产生影响，保证良好的测量环境，对原封堵效果不好的帘布压条密封加以更换，采用充气式气囊封堵，确保了大部分焊接气体无法进入管道内。同时把管外的新鲜空气通过管道输入钢管内，保证良好的测量环境；在管道内焊接位置附近安置1台排风机，将焊接产生的烟雾排出钢管外。若钢管内烟雾过大，影响测量和后续顶进工作，则通过增加鼓风机向钢管内送风至焊接部位。
使用气囊阻烟及鼓风机散烟2个方法后排烟效果有较大改善，排烟时间基本在半小时左右，满足现场测量工作环境要求和施工工效要求。
5.3 轴线偏差纠偏措施
建立三级预警制度，增加检查频率并详细记录偏差值，根据检测结果及时进行纠偏，从而增加纠偏频率，进行精细化控制后，顶进偏差有明显下降，基本能保持在30mm以内。
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5.4 减小机头出加固区沉降措施
1）加固区推进。由于土体加固区域正面土质较硬，掘进机在该区域施工时，应缓慢切削加固土体，平衡压力设定值应略低于理论值，转速维持在2~3r/min，推进速度不宜过快，宜为0.5~1cm/min。应时刻关注机头偏转传感器数据，当机头有微小偏转时应采用改变刀盘转向的方法加以调整，扭转角度报警值为±0.5°，直至进入原状土。
2）控制掘进机磕头。为防止发生磕头现象，应时刻关注机头轴线偏差数据，轴线偏差不得大于±5 mm，当发现机头有磕头的趋势时，应及时采取纠偏措施，具体为：
⑴加大前仓压力，增加正面土压力；⑵加大纠偏力度，必要时将一级纠偏、二级纠偏开到最大。
通过增加正面土压力和加大纠偏力度等措施，我们很好地控制了出加固区机头的沉降，基本能保持在20mm以内。
6 结语
通过对上海市轨道交通14号线桂桥路站附属管幕工程顶管顶进偏差的的研究与控制，为后期剩余顶管施工质量的提高起到了良好的作用，保证了加固、开挖等后续工序顺利进行。同时施工过程中对施工工艺、相关参数、机械操作要点等进行收集整理分析，为后期大面积推广该工艺积累经验，以便于后期更好的推广、应用。
参考文献：
[1] GB50007-2011，建筑地基基础设计规范
[2] SZ-08-2000，上海地铁基坑工程施工规程
[3]DGTJ08-236-2013,市政地下工程施工质量验收规范[S]
[4]张小红.软土地区管幕暗挖施工之钢管顶进工法解析[J].城市道桥与防洪,2020(05):219-221+229+26.
[5]魏纲. 顶管工程土与结构的性状及理论研究[D].浙江大学,2005.
作者简介：刘军（1985/2），男，工程师，本科，从事建设监理工作，任总监理工程师。