淺談矩形頂管機棄殼接收施工技術應用

葉勝

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

引言

隨著矩形頂管施工技術的日益成熟，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仍存在一定的風險。為此，有必要對矩形頂管機棄殼接收施工技術應用的關鍵環節進行深入研究，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）。該人行隧道原設計采用暗挖礦山法施工，后經實地調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黏土、中砂；水文地質顯示，地下水豐富，地下水位標高約為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，導致頂管接收井無法采用常規接收井接收做法，只能采用頂管頂進至頂管機碰壁P2停車場圍護結構后，鑿除圍護結構，在洞內對頂管機拆解進行“棄殼”（含殼體、內支撐、隔板、糾偏節、齒輪箱等）接收。“棄殼”段后期現澆鋼筋混凝土襯砌，人防段設置于頂管隧道現澆段。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構之間土體加固止水、開挖、結構連接等問題[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，防止發生水滲漏而導致地面坍塌。根據施工段地質條件，本次頂管接收加固采用豎向引孔+MJS加固方式，確保加固質量符合設計要求。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，確保樁位精度準確無誤；加固時除了嚴格遵循MJS工法成樁參數設定和施工工藝外，還要注意引孔+MJS加固施工的有效結合。

2.1.1 引孔作業需與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過多，容易發生塌孔與受成樁影響，發生孔口翻漿現象。

2.1.3 引孔作業，需與MJS施工相隔一段距離，避免發生翻漿。

2.1.4 應對引孔作業時，遇復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，需及時告知現場管理人員并做好標識，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的強度不能過高。MJS加固強度在砂層地質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量。根據我司矩形頂管施工經驗，預計本次頂管始發到達棄殼接收區約20d，考慮到MJS加固強度在15-20d強度能達10-15Mpa以上，因此在頂管機始發前便開始實施接受區加固處理[2]。

3 頂管機的棄殼接收

在頂管機開始進入加固區前，分批對MJS加固進行抽芯試壓監測，確保加固區的加固強度。頂管機進入加固區時，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量和使頂管機按設想完全進入加固區。

當頂管機頂進至設計位置（刀盤碰壁）后停機，利用頂管機和后續管節預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注漿，注漿距離必須超過加固區。機內注漿加固如圖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檢查孔，同時在圍護結構地下連續墻（頂管機刀盤前方進行）打水平探孔，檢查判斷頂管機及管節內注漿止水效果。如果均無出現漏水流沙情況，初步判斷頂管機已經安全接收，可以在頂管機內打開頂管機泥水倉進入頂管機泥水倉檢查，并開始鑿除圍護結構地下連續墻，實現頂管機順利接收[3]。

4 頂管機的設備拆除

頂管機順利接收后，可進行頂管機工具頭內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 頂管機拆解前的準備工作

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

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運輸至頂管始發井吊出；頂管機部件拆解順序如下。

4.2.1 拆除電控系統，兩側電箱及與其相連的電纜。

4.2.2 拆除泥漿循環系統，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，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，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。拆除刀尖和內部鎖母，然后在頂管的正前方架設“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 殼體內襯現澆混凝土

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、側翼板糾偏裝置）留置在隧道內，在頂管機外殼內部鋪設鋼筋網并支模與工具頭尾部管節水平，對“棄殼”段現澆鋼筋混凝土襯砌。內襯結構施工工藝注意事項：

先綁扎頂板鋼筋，結構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格，各封閉網格內混凝土可能無法灌注密實。為解決這一問題，在每一個封閉網格范圍內至少預埋1根?25的PE注漿管，當頂板砼澆筑完成后，通過預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置人防段，最終實現頂管隧道的完全貫通。

6 結束語

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，該工藝對當前已開通運營的地鐵車站因各種原因預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，還能為施工節省頂管接收井的工期與費用，具有推動城市建設快速、安全發展的重大意義，具有推廣應用前景。