淺談矩形頂管機棄殼接收施工技術(shù)應(yīng)用

葉勝

廣東省基礎(chǔ)工程集團有限公司（廣東華頂工程技術(shù)有限公司） 廣東 廣州 510700

引言

隨著矩形頂管施工技術(shù)的日益成熟，在繁華城市地下隧道工程中，有時會因施工場地狹窄而無法進行常規(guī)頂管接收，須采用無損棄殼方式，以有效解決頂管機不具備接收井接收的施工難題。但由于矩形頂管機棄殼接收過程中，難免會出現(xiàn)機殼接縫防水處理難、澆筑施工效率低等問題，使頂管棄殼接收技術(shù)仍存在一定的風(fēng)險。為此，有必要對矩形頂管機棄殼接收施工技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行深入研究，以確保地下隧道順利貫通。

1 工程概況

圖1 人行隧道工程平面圖

本工程為珠三角城際新塘經(jīng)白云機場至廣州北站項目中白云機場交通疏解配套工程的T1航站樓D出入口過街人行隧道工程，用于連接P2停車場與T1航站樓（如圖1所示）。該人行隧道原設(shè)計采用暗挖礦山法施工，后經(jīng)實地調(diào)查存在管線遷改變動較大問題，最終變更為矩形頂管法施工。D出入口人行隧道由西向東頂進，下穿機場大道東，頂管隧道長43.22m，管節(jié)外包尺寸7m×5m，壁厚500mm。頂管覆土厚約5.6m；頂管施工地層主要為粉質(zhì)黏土、中砂；水文地質(zhì)顯示，地下水豐富，地下水位標(biāo)高約為8.0m，位于頂管管頂以下1m左右。

本工程接收井受T1航站樓站場地占地及管線遷改的影響，導(dǎo)致頂管接收井無法采用常規(guī)接收井接收做法，只能采用頂管頂進至頂管機碰壁P2停車場圍護結(jié)構(gòu)后，鑿除圍護結(jié)構(gòu)，在洞內(nèi)對頂管機拆解進行“棄殼”（含殼體、內(nèi)支撐、隔板、糾偏節(jié)、齒輪箱等）接收。“棄殼”段后期現(xiàn)澆鋼筋混凝土襯砌，人防段設(shè)置于頂管隧道現(xiàn)澆段。不過，“棄殼”接收施工，不單需要考慮頂管機解體后殼體是否可以承受周圍土體壓力的問題，還需要考慮頂管機與已建停車場圍護結(jié)構(gòu)之間土體加固止水、開挖、結(jié)構(gòu)連接等問題[1]。

2 頂管機接收的止水加固

2.1 加固方式

本工程由于采用棄殼接收，必須做好接收加固處理，防止發(fā)生水滲漏而導(dǎo)致地面坍塌。根據(jù)施工段地質(zhì)條件，本次頂管接收加固采用豎向引孔+MJS加固方式，確保加固質(zhì)量符合設(shè)計要求。加固高度、寬度外包頂管3m，縱向長度3m；利用既有場地、減少占用機場東路，頂管通道接收端布置22根MJS垂直樁，單樁深度13.9m，其中地面以下2.42m為空樁非加固區(qū)域；樁徑均為2m，樁體角度360°，咬合0.5m。在MJS加固前須采用測量儀放點定出樁心位置，確保樁位精度準(zhǔn)確無誤；加固時除了嚴(yán)格遵循MJS工法成樁參數(shù)設(shè)定和施工工藝外，還要注意引孔+MJS加固施工的有效結(jié)合。

2.1.1 引孔作業(yè)需與MJS實樁噴漿錯開施工，避免受成樁噴漿影響，造成孔口翻漿或塌孔。

2.1.2 引孔施工不能完成引孔個數(shù)過多，容易發(fā)生塌孔與受成樁影響，發(fā)生孔口翻漿現(xiàn)象。

2.1.3 引孔作業(yè)，需與MJS施工相隔一段距離，避免發(fā)生翻漿。

2.1.4 應(yīng)對引孔作業(yè)時，遇復(fù)雜地層無法鉆進或地下有空洞，采取灌注水泥漿液（有必須時添加水玻璃）改良地基，使其具備引孔施工條件。

2.1.5 引孔過程若遇不明地下障礙物，需及時告知現(xiàn)場管理人員并做好標(biāo)識，同時記錄好施工得知的地層情況。

2.2 加固時間

由于目前市場矩形頂管機只適用于軟土地層，對硬土層及較堅硬的加固區(qū)存在一定施工難度的特點，因此在頂管接收加固時，加固既要保證加固可靠性又要保證加固區(qū)的強度不能過高。MJS加固強度在砂層地質(zhì)會隨著加固后的凝固時間而變化，過早過晚加固都會影響加固的質(zhì)量。根據(jù)我司矩形頂管施工經(jīng)驗，預(yù)計本次頂管始發(fā)到達棄殼接收區(qū)約20d，考慮到MJS加固強度在15-20d強度能達10-15Mpa以上，因此在頂管機始發(fā)前便開始實施接受區(qū)加固處理[2]。

3 頂管機的棄殼接收

在頂管機開始進入加固區(qū)前，分批對MJS加固進行抽芯試壓監(jiān)測，確保加固區(qū)的加固強度。頂管機進入加固區(qū)時，頂管操作手需要放慢頂進的速度和頂管機的電流，盡可能避免頂管因推力過大而影響加固的質(zhì)量和使頂管機按設(shè)想完全進入加固區(qū)。

當(dāng)頂管機頂進至設(shè)計位置（刀盤碰壁）后停機，利用頂管機和后續(xù)管節(jié)預(yù)埋的注漿孔對頂管機及管壁外壁進行注雙液水泥漿。注漿順序先從頂管機逐步向后管節(jié)注漿，注漿距離必須超過加固區(qū)。機內(nèi)注漿加固如圖2所示。

圖2 注漿示意布置圖

在注漿達到凝期后，打開注漿頂管機和管節(jié)檢查孔，同時在圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻（頂管機刀盤前方進行）打水平探孔，檢查判斷頂管機及管節(jié)內(nèi)注漿止水效果。如果均無出現(xiàn)漏水流沙情況，初步判斷頂管機已經(jīng)安全接收，可以在頂管機內(nèi)打開頂管機泥水倉進入頂管機泥水倉檢查，并開始鑿除圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻，實現(xiàn)頂管機順利接收[3]。

4 頂管機的設(shè)備拆除

頂管機順利接收后，可進行頂管機工具頭內(nèi)部動力部件拆解回收工作。拆解回收的原則是在確保安全穩(wěn)固的前提下，盡可能保護各部件的完好性和回收性。

4.1 頂管機拆解前的準(zhǔn)備工作

首先在通道內(nèi)布設(shè)照明及通風(fēng)系統(tǒng)，保證棄殼拆解具有良好的工作環(huán)境；然后利用水泵抽排頂管工具頭內(nèi)部的積水；其次由于頂管工具頭底部凹凸不平，不利于拆解人員作業(yè)，需鋪拆解工作平臺；確保隧道內(nèi)人員的安全。

4.2 頂管機拆解的順序及要點

所有配件的拆解需要利用叉車輔助配合在隧道內(nèi)運輸至頂管始發(fā)井吊出；頂管機部件拆解順序如下。

4.2.1 拆除電控系統(tǒng)，兩側(cè)電箱及與其相連的電纜。

4.2.2 拆除泥漿循環(huán)系統(tǒng)，拆除進排漿管上的壓力閥、工作閥、排漿管至安全閥前位置。

4.2.3 拆除動力系統(tǒng)，自下而上拆除電動機、行星減速器、行星減速器支座。

4.2.4 拆解液壓系統(tǒng)，由前往后拆解糾偏液壓站、潤滑油脂泵、糾偏千斤頂。

4.2.5 待暗挖段上方土體置換完成且混凝土達到設(shè)計強度70%后，打開倉門，人工清除刀盤與端面板之間及刀盤周邊泥土。

4.2.6 拆解刀盤系統(tǒng)。拆除刀尖和內(nèi)部鎖母，然后在頂管的正前方架設(shè)“人字”龍門架，并在外殼中心位置與龍門架上焊接兩條#45工字鋼，作為橫梁，在橫梁上用10T手拉葫蘆懸掛刀盤，在刀盤的前方（橫梁的上方）懸掛5T手拉葫蘆，將刀盤往前拉，同時用千斤頂在刀盤后將中心刀盤往前頂，最終拆除中心刀盤并放置頂管機前端；同理對頂管機兩側(cè)邊刀盤進行拆解回收。

4.2.7 中心齒輪箱拆解。松開中心齒輪箱與中隔板螺栓；在橫梁前后掛分別個掛一個10T葫蘆，和頂管機內(nèi)部和頂管殼體中心前方分別掛一個5T葫蘆，與拆除中心刀盤方法將整個中心齒輪箱往頂管機前方慢慢移出，并放置地面上。拆除后的中心齒輪箱（重量約13T）。

4.2.8 頂管機的內(nèi)凈空拆除。最后割除頂管前段支撐立柱和其他多余的筋板，

4.2.9 部件的運輸。利用叉車對各部件進行先拆先運、邊拆邊運，將頂管機各大部件運輸移置工作井中并吊裝出井。

5 殼體內(nèi)襯現(xiàn)澆混凝土

頂管機所有部件拆除完成后，將頂管機外殼（含前矩形體、后矩形體、側(cè)翼板糾偏裝置）留置在隧道內(nèi)，在頂管機外殼內(nèi)部鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)并支模與工具頭尾部管節(jié)水平，對“棄殼”段現(xiàn)澆鋼筋混凝土襯砌。內(nèi)襯結(jié)構(gòu)施工工藝注意事項：

先綁扎頂板鋼筋，結(jié)構(gòu)鋼筋通過鋼筋與機殼頂板鋼板及肋板焊接連接。

頂板鋼筋完成后，安裝頂板模板。由于頂板混凝土澆筑時無法直接對混凝土進行振搗，故頂板模板以鋼模為主，振搗器緊貼鋼模震動實現(xiàn)對混凝土的間接振搗。

由于機殼上縱橫均分布有加強肋板，切割后肋板仍剩余50mm高度，縱橫肋板將頂板頂面劃分成多個封閉的網(wǎng)格，各封閉網(wǎng)格內(nèi)混凝土可能無法灌注密實。為解決這一問題，在每一個封閉網(wǎng)格范圍內(nèi)至少預(yù)埋1根?25的PE注漿管，當(dāng)頂板砼澆筑完成后，通過預(yù)埋的注漿管對頂管與機殼進行壓漿。

最后在澆筑的棄殼段設(shè)置人防段，最終實現(xiàn)頂管隧道的完全貫通。

6 結(jié)束語

通過以上的矩形頂管機在人行隧道施工棄殼接收實例中，研究、歸納總結(jié)出一套適用于大截面矩形頂管棄殼法接收的施工工藝，有效解決了工程項目因征地借地困難或地面空間不具備制作接收井，或施工場地管錢遷改耽誤工期等頂管機無法正常接收難題。實踐證明，該工藝對當(dāng)前已開通運營的地鐵車站因各種原因預(yù)留或需新增出入口過街隧道特別適用，不僅可以直接連通運營的地鐵車站，還能為施工節(jié)省頂管接收井的工期與費用，具有推動城市建設(shè)快速、安全發(fā)展的重大意義，具有推廣應(yīng)用前景。