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［摘要］：大断面矩形顶管基于超浅覆土的施工条件下，近距离上跨既有地铁区间的施工风险极高，技术处置措施稍有不慎将会引发地面塌陷、区间上浮及变形风险。本文将主要探讨超浅覆土大断面矩形顶管近距离上跨地铁区间的相关关键技术及控制措施，仅供业内参考。

［关键词］：超浅覆土；大断面矩形顶管；近距离；上跨区间；施工风险；应对措施

0.引言：本文依托深圳市新安二路下穿道路新建工程，矩形顶管开挖断面10.07×5.12m，顶部覆土约2.76～2.84m。顶管需近距离上跨既有地铁区间，最小竖向间距2.7m。地面沉降和既有地区间整体的安全性面临巨大挑战。本文主要阐述了采用一系列技术措施来降低风险，保证施工安全。

1.工程概况

项目在新安二路与前进一路交叉路口处采用顶管上跨深圳市城市轨道交通12号线及12号线综合管廊，顶管与12号线盾构左线净空2.7m，与盾构右线净空3.13m，与管廊净空3.78m。顶管分左右线，单线长58.5m，坡度为0.3%上坡，覆土约2.76～2.84m。顶管穿越地层主要为粉质黏土、粉土，底部局部存在砾砂。开挖断面10.07×5.12m，管节为整节预制构件，外观尺寸10.05×5.1×1.5m（宽×高×长），采用C50、P10混凝土浇筑。单节重约63.1t。根据总体工筹安排，先施工顶管右线通道，右线掘进完成后再将顶管机从右线接收井吊出转场至左线始发井始发。

2.施工风险源分析及其应对措施

对于顶管顶进施工而言，顶推参数的设定值及控制方法尤为重要，是保证顶进施工顺利实施的重要前提。顶管施工主要概况如下表所示：

本工程在实施阶段面临以下风险：洞门凿除时坍塌、顶管机栽头、地面沉降超标或塌陷、既有区间上浮变形、顶管机出现背土效应。

2.1洞门凿除时坍塌风险分析及应对措施

风险分析：顶管始发井、接收井围护桩均为φ800mm间距1200mm的咬合桩。始发端洞门破除范围：10.35×5.4m（宽×高）；接收端洞门破除范围：10.45×5.5m（宽×高）。洞门处土层主要为粉质黏土，其自稳性较差，又因本项目洞门凿除面积大，在凿除过程中易发生洞门坍塌风险。

应对措施：一是采用双管旋喷桩加固土体，顶管工作井施工完毕后，依据设计图纸在洞门始发端端墙、接收井端墙均采用φ600mm间距450mm双管旋喷进行加固。始发井平面加固范围为6m，接收井平面加固范围为4m，加固深度均至顶管井底板。二是在凿除前，在洞门区域打设9个水平探孔，观察有无渗水情况，如有则立即进行注浆处理。三是凿除时分三层进行，左右对称、自下而上进行。

2.2顶管机栽头风险分析及应对措施

风险分析：顶管机在进出洞时，机身重力在始发阶段是由洞门框梁和始发托架承受，当顶管机顶进一定距离后机身大部分重力将由土体承受，由于土体承载力较弱，在重力作用下会引起地层下沉，从而使顶管机前盾体下沉机尾上翘，出现所谓栽头现象，严重影响顶进姿态。

应对措施：一是沿顶进方向保证端头加固长度及加固质量，确保土体承载力经旋喷桩加固后能有效提高。二是顶管机始发时预先将顶管机姿态抬高后3～4cm后进行始发。三是将顶管机盾尾与前端三节管节相连，从而使顶管机与管节形成整体，通过管节的重力平衡机头的重力。

2.3地面沉降超标或塌陷风险分析及应对措施

风险分析：顶管顶部覆土2.76～2.84m，属埋深超浅型地下隧道，由于管节截面尺寸大，上覆土形成受力拱的作用大大减弱，发生沉降的敏感度较强。再加之地面车流量大、荷载高，这些因素都是导致地面沉降超标或塌陷的重要原因。

应对措施：一是在地面布设沉降监测点，加强监测频率。二是保证触变泥浆压注量达到饱满状态。三是控制顶推速度在20～25mm/mim左右为宜，保证顶管机均速顶进。四是调整泡沫原液添加量以3%～5%为宜，使土仓内渣土具有更好的流塑性、和易性及密水性。五是在地面铺设厚3cm的钢板，用以分散地面荷载。六是在顶管通道上方30cm处，分别从顶管始发井与接收井水平对打φ180@400mm管棚钢管，单根长30m，后续通过管棚注浆提高土体承载力。七是待顶进结束后，采用水灰比1：1的P.O42.5普通硅酸盐水泥拌制水泥浆液，对隧道进行泥浆置换，固结隧道减小后期地面沉降。

2.4既有区间上浮变形风险分析及应对措施

风险分析：顶管与既有区间最小净距约2.7m，以管节长度1.5m为一个单元长度进行计算，根据设计地勘资料，顶管主要穿越粉质黏土层，其密度为1.9g/cm³，则每顶进1.5m刀盘切削下来的土体重量为：10.07×5.12×1.5×1.9=147t。但单节管节重约63.1t，在地下水位上涨时，既有区间可能存在上浮、变形及渗漏水等风险。

应对措施：一是顶管施工前，在地铁区间内部布置监测点，左、右线各15个，采用全站仪进行变形监测。二是在对应地铁区间的顶管通道内部，防止10t重的水泥条形块，增加向下压力。三是将对应地铁区间处的4～5节管节纵向连接，使之成为整体，抵御地铁区间的上浮力。

2.5顶管机背土效应风险分析及应对措施

风险分析：顶管顶进过程中，上部卸载供高度以内的土体受到周围土体的约束力较为薄弱，将直接塌附于顶管机的上部，随着顶进距离的增加，塌附的范围和土体将随之增加。造成顶力增大，引起顶进困难的现象。

应对措施：一是在顶进过程中需在管节及盾体上注入触变泥浆，使之将管节和盾体包裹，形成泥浆套。二是在管节外面涂抹一层蜡，厚度以2mm左右为宜。三是拟定合理的顶推参数，保证顶管机平稳、连续施工。四是缓慢调整姿态，避免纠幅过大破坏土体自稳性。

3.结语

基于多种技术措施的有效运用，成功克服了大断面矩形顶管在超浅覆土条件下，上跨既有区间的施工难题，避免离地面沉降超标或塌陷，保证了既有地铁区间的安全性。为以后类似工程提供了参考借鉴。

参考文献：

[1]马鹏， 岛田英树， 马保松， 黄胜， 周浩. 矩形顶管关键技术研究现状及发展趋势探讨[J]. 隧道建设， 2022， 42（10）： 1677-1692.

[2]范磊， 薛广记， 舍跃斌， 谌文涛， 冯猛.复合地层矩形顶管机关键技术及应用——结合重庆天宫殿下穿快速路项目 [J]. 隧道建设， 2023， 43（9）： 1605-1613.

作者简介：候振（1995.08-），本科，助理工程师，研究方向：主要从事隧道与地下工程方面的研究工作。

张国林（1990.12-），本科，高级工程师，研究方向：主要从事隧道与地下工程方面的研究工作。