1 工程概况
上海地区某车站顶管段依次穿越夏涤路、夏涤路管廊（管廊底标高-2.056m）、卢浦大桥、雨水管道（DN1000混凝土管，管内底标高+1.39m）、信息管道（12孔，埋深1.0m）、电力等管线（220kV高压，埋深1.60～1.85m），最终抵达接收井。顶管段长69.1m、断面9.5m（宽）×4.88m（高）、埋深11m，如图1所示。
图1 顶管工程平面示意图
顶管接收井结构净尺寸为9.45m（顶进轴线方向）×11.40m（宽）×12.22m（高）。围护结构为厚800mm的地下连续墙，MJS接收加固（顶进方向宽度3m），范围为顶管边界外3m、加固厚度3m。工程涉及地层为：①人工填土、②粉质黏土、③j灰色黏质粉土、③灰色淤泥质粉质黏土、④灰色淤泥质黏土、⑤1灰色黏土、⑤2-3灰色砂质粉土。其中，接收地层位于④、⑤1层，接收井剖面示意图如图2所示。
图2 接收井剖面示意图
顶管通道接收土层的物理力学性质如表1所示。
表1 顶管接收土层物理力学性质一览表
2 顶管接收问题
顶管接收段所处地质条件差，该段地层为④灰色淤泥质黏土，自稳定性差，易发生扰动变形。接收洞门圈距离⑤2层微承压水层2.5m，接收过程中存在洞门渗漏风险。接收井外侧4.7m处存在220kV高压电力管线，累计沉降变形已达-7.97mm，一旦接收过程中周边土体扰动严重，将导致管线沉降超过±10mm限值，发生管线破坏事故。同时为避让220kV超高压管线，顶管接收加固区域由5m缩减为3m，常规顶管接收工艺无法满足接收过程中的工程风CHUI险控制要求。
为控制顶管接收风险，采用回填土中顶管接收工艺有效平衡接收过程中内外水土压力差值，降低顶管接收对周边土层的扰动，保障周边建（构）筑物安全。
3 接收段顶进参数控制
当顶管机到达接收加固区外2m时，进入接收段顶进施工，顶进过程中严格控制切口平衡土压力、出土量、顶进速度、总顶力等，并依据现场顶管机顶进姿态调整施工参数。各顶管段顶进参数如表2所示。
表2 顶管参数控制表
3.1 顶管顶至距加固区外2m
当顶管顶进至加固区外5m时调整好顶管姿态，土压力保持理论设定值不变，放缓顶进速度至20mm/min。当顶管机到达加固区外2m时，进入接收施工状态。
3.2 顶管顶至加固区内0.5m
该段顶进加强对刀盘正前方土体改良，使土体以流塑状排出，避免土体改良不足带来螺旋机卡死，影响接收施工。以5～10mm/min的掘进速度低速掘进，左、右大刀盘扭矩控制在800kN·m，出土量控制为理论出土量的100%，土压力控制在0.2MPa。
3.3 顶管顶至洞门圈
洞门凿除、接收井土方回填完成后，继续顶进至洞门圈。此阶段以加固区土体改良为主，维持5～10mm/min的掘进速度。
3.4 顶管顶至回填土
顶管机刀盘顶进洞门圈后切口土体为回填土，掘进速度控制在20mm/min，土仓压力控制在0.14MPa。在顶进过程中同步压注厚浆，防止形成渗水通道。
4 回填土中接收关键工序
回填土中顶管接收技术主要由临时封堵墙及接收砂浆基座设置，洞门凿除、接收井土方回填、管节浆液压注、洞门封堵等工序组成，接收工艺流程如图3所示。
图3 顶管土中接收流程示意图
4.1 接收井封堵墙设置
在顶管接收井中间新增1道临时封堵墙，另一侧人防通道用尺寸为5.50m（长）×2.6m（宽）的20mm钢板封堵。形成9.45m（长）×11.40m（宽）回填土方的封闭空间，顶管接收完成后拆除接收井临时封堵墙。临时封堵墙平面示意图如图4所示。
图4 接收井封堵墙平面示意图
4.2 砂浆基座设置
为防止顶管机进入接收井内时发生“磕头”现象，在井内设置M5砂浆接收基座。砂浆基座与洞门圈空出1m距离用袋装沙填充，预留后续洞门封堵作业空间。在顶管接收洞圈内侧底部浇筑砂浆导向结构，控制接收过程中顶管顶进轴线。缩小接收洞圈与结构底板间隙，防止接收过程中发生洞圈底部突涌、渗漏险情。砂浆基座布置如图5所示。
图5 砂浆基座布置示意图
4.3 洞门凿除
当顶管刀盘进入接收加固区内0.5m时暂停推进，顶管机与加固体形成搭接，降低洞门凿除发生渗水涌砂的工程风险。混凝土凿除形式为从上往下分层凿除，分层厚度为1.80m。在割除最后一排钢筋时，按照由下往上的顺序进行钢筋割除。连续施工以缩短作业时间，减少正面土体的流失量。
4.4 接收井土方回填
场地地面标高+5.00m，潜水水头高度9.71m。
回填覆土厚度计算公式为：
H土=γ水×g×H水/（g×γ土） （1）
式中：γ水—水的密度，取1000kg/m3；g—重力系数，取10N/kg；H水—潜水水头高度，取9.71m；γ土—回填土的密度，取1800kg/m3。
则计算所需回填高度为5.39m，实际取回填土方高度6m，以平衡洞门圈内外水土压力差值。土方回填示意图如图6所示。
图6 回填土方示意图
4.5 单、双液浆压注
顶管机在回填土内顶至第一节管节突出洞门圈300mm后停止推进。对第一、三、四节管节进行双液浆环箍注浆，第二节管节进行单液浆注浆，封堵管节与洞门圈之间可能存在的渗水通道。单、双液浆压注位置如图7所示。
图7 单、双液浆压注管片位置示意图
第一、三、四节管节DN25浆孔共12个、跳孔压注双液浆，第二节管节DN25注浆孔共12个、跳孔压注单液浆。压注顺序自下往上，第一轮压注完成3h后，隔孔开始压注第二轮，同样自下而上进行。压注双浆液按注浆量0.3m3/孔控制，压注单液浆按注浆压力0.3MPa/孔控制。
4.6 回填土清理、洞门封堵
单、双液浆压注完成后，开始清理接收井内回填土方。清理层数分为4层，分层高度为3m、3m、3m、2.02m，随清随洞门封堵。清理时先清理洞门周边回填土，暴露出洞门间隙后立即用10mm厚钢板洞门封堵，然后再继续清理相同高度的土方，每一层清理完成后再进行下一层清理及洞门封堵。
封堵钢板尺寸为500mm（长）×300mm（宽）×10mm（厚），根据洞门四周空隙进行尺寸修正。利用第一节管节的预埋钢环与洞圈焊接封闭，焊接时封堵钢板先点焊固定在洞门圈与第一节管节预埋钢板上，再进行满焊施工。
5 实施效果
本次顶管接收周边环境复杂，220kV高压管线等建（构）筑物保护要求高。根据顶管接收监测要求，进行相应的监测工作。监测数据如表3所示。
表3 顶管施工过程中监测数据
由表3可知：采用土中接收后，周边地表、220kV高压电力管线顶管接收段单次沉降量相较正常段显著下降，地表沉降累计值控制在±20mm，220kV高压电力管线沉降累计值控制在±10mm。建（构）筑物整体安全可控，未发生洞门渗漏等险情。
6 结语
目前顶管区间已顺利实施完成，顶管接收过程中未发生地表沉降、管线破坏等工程险情，周边建（构）筑物沉降满足控制要求，回填土中接收工艺达到预期成效。对顶管接收过程分析，结论如下：
1）应用回填土中顶管接收技术有效降低周边建（构）筑物沉降变形，控制顶管接收风险，保障工程顺利实施。
2）严格控制顶进段施工参数，合理筹划顶管接收工序。有序安排接收井临时封堵、洞门凿除、土方回填等工序衔接，消除工序转换过程中的工程风险。
3）采用单、双液浆对洞门缝隙填充密实，配合分层清理回填土方、逐块进行洞门封堵，可防止发生洞门渗漏等险情。
本工程顺利实施了回填土中顶管接收工艺，为后续相似工程提供工程技术储备，具备借鉴意义。
摘自《上海隧道》