超浅埋大断面陡坡度矩形顶管施工技术

超浅埋大断面陡坡度矩形顶管施工技术
胡金武 皮青云
黄石精武顶管工程有限公司
摘要：武汉市轨道交通7号线一期第六标段土建工程新华路站1-A 出入口矩形顶管通道位于建设大道与新华路交叉口，地下穿越新华路。

采用9.8m×5.5m（壁厚0.65m）矩形顶管施工，顶管长71m，覆土厚3.76m ～4.82m，顶管纵坡-15‰，单节管长1.5m，重72吨，是一次复杂环境下超浅埋大断面陡坡度矩形顶管的重要实践。

关键词：超浅埋; 大断面; 陡坡度; 矩形顶管
2019年6月 第3期 No.3 Jun.,2019
《非开挖技术》杂志社
TRENCHLESS TECHNOLOGY MAGAZINE
1.工程概况
武汉市轨道交通7号线一期第六标段土建工程新华路站1-A 出入口矩形顶管通道位于建设大道与新华路交叉口，地下穿越新华路，长71m，采用单节管片长1.5m、宽9.8m、高5.5m 的矩形顶管施工。

表
1 新华路站1-A 出入口矩形顶管工程简介表
矩形顶管区间长度（m）断面尺寸（m）线性坡度
（%）
覆土
厚度
（m）
1-A 出入口--1-b 出入口
719.8*5.5直线-1.53.76～4.82
图1 新华路站1-A 出入口矩形顶管工程简图
作者简介：皮青云，男，黄石精武顶管工程有限公司，总工，邮箱760232534@
2.地质及水文条件
2.1地形、地貌
工程地貌单元上属河流堆积平原。

相当于长江Ⅰ级阶地，地形平坦，地表高程一般介于20.51～21.36m 之间。

2.2地层岩性
表层为松散的人工填土层；上部主要为第四系全新统冲洪积软～可塑状态的黏性土、粉质黏土夹粉土；中部为稍密～中密的粉砂夹粉土、粉质黏土，粉细砂，中密～密实状态的细砂，含砾中粗砂，卵砾石；下伏基岩为白垩～下第三系东湖群泥质砂岩或砂砾岩以及志留系砂岩。

依据设计院提供的矩形顶管地质剖面图所示，掘进过程中穿越的主要土层如下表所示。

表2 矩形顶管穿越主要地层分布表
矩形顶管区间穿越土层比 例1-A 出入口
～
1-B 出入口
3-2 黏土50%3-3 淤泥质黏土40%3-4 粉质黏土夹
粉土
10%
图2 1-A 出入口矩形顶管通道纵断面图
2.3水文特征
根据水文地质分析成果，对顶管施工影响较大的主要为地表水，即喷泉公园湖水。

另外，施工场地内分布有污水、雨水管路网，管路埋深约地下1～3.75米，部分管路可能存在破损情况，管内存水会向周围土体渗漏。

3.施工重难点
3.1矩形顶管断面大
1-A 出入口采用断面为9.8m*5.5m 的矩形顶管施工工艺，国内少有，在湖北省尚属首次应用，新工艺实施难度大，风险高。

图3 顶管工程施工照片
3.2顶管覆土浅
设计最小顶管覆土仅3.76m，属超浅埋隧道，
远小于规范最低覆土限值，地表及地下管线变形
对施工扰动反应灵敏，且顶管下穿同槽铺设的3排D1350排水混凝土管，净距仅0.5m，加之顶管开挖面宽度达9.84m，极易致使老排水管道变形脱节，造成透水事故，施工风险高。

3.3坡度陡，且为负坡顶进
矩形通道设计为负坡顶管，坡度达到-15‰，
且顶管通道、地面沉降及地下管线变形均按盾构施工规范标准控制，顶管轴线、高程控制，地面沉降治理及地下管线保护难。

3.4穿越管线复杂
新华路为武汉三镇南北交通要道，地面交通繁忙，地下管线复杂，在仅有的覆土范围内，顶管要依次穿越电力管群、弱电管群、给水砼管、排水砼管，燃气铸铁管等十余道管线，施工风险高，监测及保护难度大；
图4 矩形顶管穿越管线纵断面示意图
3.5吊装作业复杂
1-A 出入口采用矩形顶管施工，矩形顶管设备及管节尺寸大（最大单件长1.5m，宽9.8m，高5.5m），吨位重（设备单件最大重量105吨，管节单节重72吨），吊装次数多。

且因施工位于华中金融中心腹地武汉市新华路与建设大道交叉口，车流人流大，紧邻通道两侧超高层林立，施工作业面狭小，400吨履带吊的安拆，顶管机的安装拆除，预制管节卸载、翻转及吊装作业困难，安全风险大。

图 5 复杂的吊装作业环境
非开挖技术 China Trenchless Technology 2019年6月
2019年第3期 胡金武 皮青云：超浅埋大断面陡坡度矩形顶管施工技术
图6 JD9.8*5.5m土压平衡矩形顶管机
3.6采用组合刀盘土压平衡矩形顶管机
顶管采用全新研制的JD9.8*5.5m土压平衡矩形顶管机。

土压平衡矩形顶管机的主要特点有：结构紧凑；操作容易；维修方便；对所顶进的管线采用7个刀盘进行土体切削；通过注浆及搅拌对切削下来的土体进行改良；排出的渣土不需要进行二次处理，其运输、堆放都比较方便；可以
穿越各种公用管线、公路、铁路、河川等；其最小覆土深度可用于0.8倍的管外径等。

另外，顶管机后壳体与矩形砼管连接处增加了4个脱卸油缸，用于管接分离。

4.结论与建议
(1)随着矩形顶管技术的日益成熟以及矩形顶管设备研发的拓展更多地方的使用矩形顶管施工，适应很多大、中城市的人行过街通道；地铁人行通道；城市综合管廊等等。

(2)使用矩形顶管形成综合管廊，很好的利用的地下空间，在城市寸土寸金的情况下，避免了交通疏解，管线改迁，施工扰民的难题，降低了工程造价，也保证了生态环境，避免环境污染，取得了较好的经济和社会效益。

(3)为了推广应用，武汉市质监站成立了《武汉地区矩形顶管法施工关键技术规定》委员会。

∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽上海轨交14号线静安寺站矩形顶管工程开工了
作为为数不多的东西横穿市中心的轨交新线，14号线自打开建以来一直备受关注。

尤其是“螺蛳壳里做道场”的三线换乘车站静安寺站建设，更是一大聚焦点。

记者昨天获悉，静安寺站用来隧道施工的矩形顶管机中心大刀盘，近日已经顺利吊装下井，标志着一场“大戏”——矩形顶管工程已经拉开帷幔。

这台顶管机的中心刀盘直径达8.73米，重量为60吨，而顶管始发井的宽度仅为11米，再加上工作井内部的扶梯占用了一部分面积，吊装也成为施工风险因素之一。

建设者克服重重困难、精心操作，终于吊装到位，成功迈出这重要的一步。

14号线静安寺站可与2、7号线换乘，为“三线换乘”枢纽，施工环节之多可想而知，更棘手的是它位于“三纵三横”主干道路华山路、延安路的交叉点，周边建筑物都是“大家伙”，造成了施工场地狭小、建设难度大、施工风险高，其难度堪称上海地铁建设史之最。

目前上海区域唯一一座车站本体下穿延安高架的车站就是14号线静安寺站。

其地基土主要由饱和粘性土等组成，为上海地区的典型的软土地基，强度低，含水率高。

如采用常规的明挖法施工，不仅有风险，还会影响周边交通。

14号线要穿越市区最核心区域。

线路西起嘉定封浜，东至浦东金桥，全长39公里，沿途经过嘉定、普陀、静安、黄浦、浦东5个区，设31座地下站，可来往于浦江两岸，有益于加强浦东、浦西过江联系，且与目前单日客流最大的2号线有两个换乘站，即静安寺站和陆家嘴站，将改变陆家嘴站长期以来仅有2号线“独家经营”的状况，可望为2号线分解客流，缓解2号线车厢拥挤局面。

来源：解放网。