王少雷
天津市地下铁道集团有限公司
摘要：本文结合我市大断面顶管施工成功实例，针对性的对在富水软土地区进行大断面顶管施工过程中常见的风险因素进行了分析，提出了相应的风险控制技术，并详细阐述了实践效果，对类似工程在风险防范和风险控制方面具有一定的借鉴和指导意义。
关键词：大断面顶管 风险控制 渗漏水 沉降控制 注浆 孔洞设计
The Risk Control Technology of Large Section Pipe-jacking in Water-rich?Soft?Stratum
Wang Shaolei
（Tianjin metro group co., LTD，TianJin 300000）
Abstract：The article combines the successful example of large section pipe-jacking construction in Tianjin, analyzes the common risk factors of Large Section Pipe-jacking in water-rich soft stratum，propose the corresponding technology of risk control, and expounds the practical effect in detail, which has certain reference and guiding significance for similar projects in risk prevention and risk control.
Key words: Large Section Pipe-jacking，The Risk Control，Water Seepage and Leakage，Settlement Control，Grouting，Design of Tube Segment Hole
0引言
顶管法因其在松软富水地层中开挖埋置深度大、穿越距离长、结构断面大对既有道路和管线干扰小等特有的适应性，无论是市政管线主通道的大型综合管廊，还是连接城市组团间的大断面地下通道的建设中应用越来越多，具有经济、技术、安全等方面的优势，也因工艺特点的限制存在连接部位的渗漏水、覆土层相对较浅易产生地层沉降管线和道路变形、为保持管节不断移动对穿越地层造成持续扰动、大尺寸的矩形断面姿态难制等诸多风险因素，在实践应用中应高度重视风险控制，提前做好控制风险因素的预留条件。
1顶管法施工原理
顶管法施工是先在工作井内设置支座、安装主千斤顶，在主千斤顶推力的作用下，将管节和顶管机一同顶进土层内，同时顶管机不断掘进，掘出的渣土由螺旋输送机排出或以泥浆的形式由泥浆泵输出，一节管节顶进完成后主千斤顶缩回，吊放下一节管节，继续顶进，如此循环至管节全部顶进到位、顶管机到达接收工作井后，顶管机从接收井拆除、吊离。
图1 拟投入某工程的顶管机
Fig.1 The Pipe-jacking machine of A engineering
2顶管施工地质和环境风险因素
天津地处华北平原东北部，地势西北高，东南低，是海河五大支流南运河、子牙河、大清河、永定河、北运河的汇合处和入海口，多次受海洋和入海河流的影响，素有“九河下梢”、“河海要冲”之称。地层是海陆交互作用强烈地带，为典型的粉砂淤泥质平原海岸。根据近期的地质勘察资料，顶管施工涉及的地层自上而下主要有杂填土、素填土、粘土、淤泥质粘土、粉土、粉质粘土、粉细砂等。顶管穿越断面地层多为粉质黏土和粉土层。而且，顶管施工往往为穿越重要的城市道路、铁路、重要的地下管线等复杂的地面、地层环境情况。
3顶管施工主要风险控制技术
3.1洞门接头渗漏水风险控制技术
顶管始发阶段涉及多工序交叉作业、土仓压力模式转换、洞门接头部位密封等诸多困难和风险，因此顶管能否顺利始发是工程成败的一个基础，而且为了避免顶管顶进过程中洞门接头出现渗漏水问题，通过在洞门部位安装两道折叶式密封压板+帘布橡胶板，同时两道帘布间的箱体内满足随时注入惰性浆液的条件，在顶管施工依靠帘布橡胶板和箱体间惰性浆液形成的压力密封和平衡洞门接头处的地下水，可以有效的起到持续活动的洞门接头渗漏水的风险控制。
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图2 洞门密封装置及实物照片
Fig.2 Hole?Water-proof?Sealing and Physical Photos
3.2地层沉降和管线变形控制技术
由于顶管施工期间始终是整体推进，即包括顶管设备和已完成的管节始终处于运动状态，因此不断对施工穿越的地层进行扰动，而且不具备对沉降较大的部位进行注浆固结加固的条件。要解决顶管施工期间地层沉降和管线变形的的问题需从以下几方面入手：（1）顶管机正面设置隔膜压力传感器，实现对土仓压力的实时监控，实现土仓压力精细化控制;（2）在顶进过程中结合地质情况、埋深和沉降监测情况，及时通过顶进和螺机出土速度的调整，找到最适合的掘进参数，使施工对地层扰动最小化。（3）通过土仓面板和刀盘辐条上的注浆口，向掌子面和土仓内注入泡沫溶液对渣土进行改良，使改良后的渣土具有塑性、流动性、止水性，既保证螺旋机均衡、连续出土，又确保顶管机顺利顶进，控制了地表沉降和管线变形。（4）及时压注触变泥浆填充管道的外周空隙，确保形成完整、有效的泥浆套，以减少顶进阻力和地层损失，控制地面沉降。
3.3顶进姿态控制和纠偏技术
由于矩形顶管机壳体与土体的接触面积较大，随着顶进距离增加摩擦阻力增大，随着机头顶力和扭矩增大造成顶管机机头旋转、轴线偏差等问题。在顶管正常顶进过程中，保持匀速推进，严格控制施工参数防止超挖，密切注意顶进轴线和机头姿态的测量，做到随偏随纠，避免土体出现较大的扰动及管节间出现较大张角。由于顶管结构断面尺寸较大，掌子面的土体阻力也很多，因此给姿态纠偏带来了很大的挑战，在纠偏过程中除依靠顶管机的纠偏油缸，通过调整油缸伸缩量，使前后壳体形成一夹角，从而改变机头方向到达纠偏目的，还要充分结合打泥孔孔打泥、触变泥浆注入等技术措施。
4结论与建议
在类似于顶管施工的设备依赖性较强的地下工程施工中，施工风险的处理应遵从“能在设计阶段避免的不留到施工过程中解决，能在始发前解决的不在顶进过程中解决，能用辅助工法解决的不依靠设备解决”的原则。大断面顶管施工作为传统顶管工艺和盾构设备技术的成功结合，因其施工工艺自身的特性的限制也决定了其在应用过程中不可避免的存在一些风险，在顶管施工风险控制中，往往离不开触变泥浆和打泥两项措施，因此本文最后特别对触变泥浆注入孔和打泥孔的设置做着重介绍。
1、打泥孔的设置。在管节尺寸允许的情况下上下左右均需要设置，孔洞大小为3寸，并结合配套注浆球阀使用。
图3 管节预留孔洞布置图
Fig.3 Hole Layout of Tube Segment
2、触变泥浆孔设置。在管节四周均匀的设置，且上部和下部尽量多设置，泥浆孔直径为1寸，孔出口位置需正对管节承口钢套环坡口，此种设置可以使泥浆呈分散状注入，既可以减少触变泥浆注入时对地层的扰动，又可以使泥浆更好的扩散到地层中。
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图4 管节接口部位构造图
Fig.4 Structural Drawing of Tube Segment
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