浅谈地铁车站矩形顶管弃壳施工工艺

浅谈地铁车站矩形顶管弃壳施工工艺

王宏义

中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司 广东广州市 5 1 0000

摘要：矩形顶管施工工法已广泛应用于城市地下人行过街通道、地铁出入口人行过街通道施工工程中，尤其是在下穿城市主干道工程中社会效益明显。顶管接收采用弃壳方案，可以做到施工占地小、主干道交通影响小、管线改迁少、施工效率高等优点，可为后续类似施工提供参考经验。

关键词：矩形顶管施工；顶管接收；注浆加固；弃壳拆除工艺；二衬施工

前言

近几年，矩形顶管施工工法已广泛应用于城市地下人行过街通道、地铁出入口人行过街通道施工工程中。一般的明挖接收井施工，虽工艺成熟、风险小，如遇到接收井位于道路中间，则需交通疏解、管线改迁，且施工工期长，对社会、周边环境等综合影响大。当顶管接收井位于道路中间，如采用弃壳工艺，则可减少上述影响，只需保留接收端头加固。

1、工程概况

广州市轨道交通五号线工程三溪站附属工程A/D出入口为甩项工程，三溪地铁站B、C出入口已投入使用，新建A/D出入口通过地下过街通道下穿黄埔大道连接入既有三溪站。现地铁站周边为成熟商圈，人流、车流量大，为减少出入口施工时对周边环境的影响，采用顶管法顶进施工。因顶管接收端位于黄埔大道中央，车流量大交通疏解困难，且有给水管2条、污水管1条及中间绿化树木需要迁移，因此无接收井施工的条件，采用顶管机弃壳接收方案较为合适。先在顶管机接收位置进行双管旋喷加固，接着顶管机头顶进到原车站维护结构连续墙位置后采用弃壳接收，即在该处进行地下拆解作业，顶管机外壳留置在地下通道内作为初支，待机头土仓壁、刀盘及内部部件全部拆除后，凿除车站围护结构，再进行防水及二衬结构施工，切割凿除车站主体侧墙，完成通道与车站连接。

本工程顶管断面尺寸为7.7m×5.1m，壁厚550mm，顶进长度40m，上覆土层厚度约4.2m。顶管段地层从上到下依次为<1>杂填土、<2-1>淤泥质土、<5-2>粉质黏土、<6>全风化粉砂岩、<7>强风化粉砂岩。顶管掘进及接收主要位于粉质黏土和全风化粉砂岩地层中。

2、顶管接收端注浆加固

顶管掘进为地下超过一定规模危大工程，且因顶管机顶推到位后土仓壁板与刀盘前端为一小段暗挖工程，为防止机头顶到位后发生涌水现象和保证暗挖施工作业的安全性，需对暗挖段和弃壳区的土体进行加固处理。出入口通道接收端位于黄埔大道道路中央，上方存在市政管线。将管线位置、埋深、规格尺寸、用途调查清楚，与产权单位现场对接充分了解管线情况，根据调查报告编制加固方案，并在现场标识清楚管线位置。

接收端加固采用φ600@450×450旋喷桩加固，由地面加固至<6>号层。加固范围为顶管上下左右各3m，宽度方向以覆盖暗挖弃壳区为准，可根据实际情况适当调整。如有管线影响，可采用斜孔进行注浆加固。采用弃壳方案，顶管机壳和土仓壁为定制，为加强加固效果和应急处理，同盾构机一样在机壳设置超前注浆孔，作为注浆效果补充措施。

当顶管顶至接收端设计位置后和暗挖施工前，需对加固区土体进行钻孔抽芯检验加固效果，判断是否会出现土体强度未达到设计要求或渗漏水的现象。加固区完成检验且达到设计要求后，才能进行顶管机弃壳施工。

3、顶管机弃壳拆除施工工艺

当顶管弃壳区的土体加固效果经抽芯检查检验满足设计要求后，方能进行顶管机机头弃壳拆除。顶管机壳体及土仓壁板由顶管厂家进行模块化定制，在制造时就充分考虑的拆除方便性及效率。拆除零部件均通过已完成的顶管通道水平运至始发井，再从始发井垂直吊出，运回厂家后续再利用。

3.1、顶管机弃壳的拆除流程

三溪站（A、D出入口）顶管工程弃壳拆除流程图如下图3-1所示。

图3-1 弃壳拆除流程图

3.2、弃壳施工叙述

（1）安全技术交底及接收端土体检验

首先由技术人员对作业人员进行详细的安全技术交代，让作业人员了解顶管机的内部构造图，拆除作业的作业流程及安全注意事项。

顶管机到达接收端设计位置后，需对弃壳区土体的加固效果进行钻孔抽芯检验并满足要求后，才能开始弃壳拆除。

（2）拆除螺旋出土机、土仓壁板等部件

第一步用手拉葫芦将顶管机的螺旋出土机分别拆下，并放置在管节通道内的小车上，用卷扬机拉小车至始发井井口，用垂直吊装机械吊至地面。第二步用手拉葫芦将顶管机的纠偏油缸分别拆下。第三步用手拉葫芦将顶管机的进排浆旁通阀分别拆下。第四步用手拉葫芦将顶管机的液压泵站和液压阀组分别拆下。第五步用手拉葫芦将顶管机的下半部分的刀盘电动机及减速机分别拆下，垂直吊至地面，并运输至电机厂进行维修保养。第六步用手拉葫芦将顶管机的上半部分的刀盘电动机及齿轮箱分别拆下，并运输至电机厂进行维修保养。第七步壳体增设型钢内支撑。第八步胸板拆除前，事先用钢构件将要拆除的胸板前后两面均做斜撑，然后作业人员在地下通道内进行胸板的分块拆除，分六部分进行拆除。拆除作业完成后用手拉葫芦将胸板、刀盘等逐一放置在管节通道内的小车上，用卷扬机拉小车至始发井井口，用垂直吊装机械吊至地面。第九步切割顶管机壳内的肋板及其它部件等。

（3）机壳内预留注浆设施

在机壳内预留若干个注浆的球阀，数量及分布位置同于管节注浆孔设置，方便后期二次注浆，达到填充及止水效果。

（4）壳体增设型钢内支撑

为满足二衬结构空间，顶管机壳肋板需要割除，只留钢壳板。肋板割除后壳板强度无法土体支撑，因此在割除肋板前，须在壳体竖向增设3x3、横向增设2x3型钢内支撑，以满足壳体受力强度要求。内支撑在二衬混凝土达到强度要求方可拆除。

3.3、暗挖段施工注意事项

顶管顶进至设计接收位置后，因顶管机刀盘与已建成车站围护结构之间有剩余土方需要人工清除。为确保施工安全可控，应先检查土仓是否存在渗漏水，接收端土体加固是否达到设计要求，可通过钻孔取芯通过芯样分析判断加固效果，也可通过顶管机土仓壁上的球阀检查渗漏水情况，通过流水量判断地层情况。若加固效果达不到开挖条件，应进行二次注浆补强，可采用WSS注浆，达到加快注浆速度及止水效果，防止出现渗水漏水的现象，确保施工安全。暗挖施工应严格遵守暗挖施工原则。

4、二次衬砌施工

顶管机头内部设备部件全部拆除完成后，进行二衬结构施工。暗挖区域共分6个开挖区域，上下分两层、横向分三块，采用开挖-架设型钢支撑-喷锚-再开挖的顺序进行初支施工。初支预留注浆管，待初支强度达到要求后进行注浆补强填充。初支全部完成后，安装防水板，绑扎二衬钢筋，与已建成车站采用植筋，植筋强度做拉拔试验。先施做底板，顶部采用钢模板，根据二衬面积侧墙预留6个浇筑窗口，顶部预留2个压浆孔加设止浆蝶阀与地泵管路快速连接，保证二衬混凝土的密实度。二衬混凝土养护不少于14d，混凝土强度达到设计强度后拆除模板并进行防水压浆处理。

5、结论

在交通疏解困难、管线改迁周期长、绿化迁移程序繁琐等情况下，地铁过街通道矩形顶管施工接收采用弃壳接收施工工艺，比较好的解决了无法施做接收井的施工难题，且工期相比传统接收井接收方案又有所缩短，综合比较成本又可做到结余。因此在本文提到的施工相似条件情况下采用顶管弃壳是值得推广的施工工艺。

参考文献

1. 曹忠于.防护工程.广州：地铁集团，2017.