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摘要：在顶管的施工过程中，最关键的是始发出洞环节，顶管始发出洞技术在很大程度上将决定顶管工程施工的成败的关健，本文将结合实际工程案例，全面分析顶管施工始发出洞的常见风险，以及采取的施工措施，可供在顶管施工过程有借鉴作用。
关键词：顶管；出洞；风险；措施；
引言：佛山市政过街通道工程为矩形截面过街通道，采用泥水平衡顶管机施工，通道长43.5m，平均覆土厚度约4.5m，地下水位深约2m。根据钻孔揭露，该工程由上而下是：人工填土层，海陆交互相积层，陆相冲积砂层，冲、洪积层，残积土层，基岩以及其风化层，下面就结合该项目对顶管始发出洞的常见风险和应对的具体措施进行阐述。
1、始发时漏浆的风险分析及应对措施
1.1风险分析
由于顶管施工工艺的特点，开挖过程中开挖空隙未能如盾构法施工一样通过背后同步注浆来填充并使管片固结，只能通过注入触变泥浆来填充，而触变泥浆是使管节更加润滑，起到减小管节与土层间摩擦力的作用。本工程使用截面为6.04m×4.32m的矩形顶管机，管节外截面尺寸为6.0m×4.3m，竖向开挖空隙为4cm，横向开挖空隙为2cm，在洞门处为了防止开挖空隙里的触变泥浆溢出，只能靠矩形橡胶止水帘布来封堵，而矩形橡胶止水帘布的密封效果较圆形顶管较差，土仓或管节间隙的泥浆很容易从橡胶止水帘布处涌出并带走土层中的水和砂，使土仓压力难以建立，从而易引起刀盘前方土体坍塌。
端头加固时，如施工质量差，将不能起到止水隔离作用，在顶管始发阶段土仓压力仍未建立或者较低的情况下，若大量水和砂进入土仓则容易造成漏浆或涌水涌砂现象。本工程的主体结构与围护结构结合不紧密，且路径很短，高压泥水很容易从该处缝隙涌出，造成土仓内泥水波动大，掌子面塌陷。
1.2应对措施：
第一，主体结构与围护结构缝隙的处理：将主体与围护结构结合处凿开，深度不少于10cm，并将表面凿毛，再埋设橡胶导管，然后用堵漏灵封堵，待堵漏灵固结后，最后将导管进行堵塞。第二，针对橡胶止水帘布密封效果较差的问题，该工程采用的措施是在洞门处加设一道门式框梁，截面为300×300，将橡胶止水帘布包裹在门式框梁内，框梁与管节接触面加铺三层土工布。第三，该工程采用的端头加固方案为：6排直径600的旋喷桩，间距450×450。施工方为了安全保障，在原有的基础上在围护结构外侧增加了一幅素混凝土连续墙，墙厚800mm，墙深12m，墙宽9m；另外在素混凝土连续墙的两侧前方1.5m处各施作了一个深20m直径为1000mm的降水井。
2、栽头风险分析及应对措施
2.1风险分析
顶管机在出洞时易出现栽头现象。原因是顶管机出洞时在穿墙的初期，因入土较小，顶管机机身重力仅由两点支承，其中一点是始发托架，另一点是主体结构墙及端头加固体，当顶管机顶进一定距离后，其机身重心越过主体结构墙及端头加固体时，此时顶管机大部分重力将由端头加固体前方的土体承受，由于土体的承载力较弱，在机身重力的作用下就会引起地层下沉，从而使顶管机前体下沉而机尾上翘，则出现顶管机栽头现象。
2.2应对措施
第一，保证端头加固的长度，且须确保加固体的加固质量，端头加固的目的之一就是提高土体的承载力，因此始发前必须对加固体进行抽芯探查，确保加固体的质量，从而有效地提高土体的承载力，当顶管机出洞时土体在机身重力作用下下沉减小，则能有效地防止出现栽头现象。第二，顶管始发时预先将顶管机姿态抬高后进行始发顶进，当顶管机出洞后载头，由于顶管机姿态已预先抬高，载头后则刚好与设计标高吻合，从而达到顺利始发的效果。第三，将顶管机机尾与管节连结，前面几节管节也相互连结，从而使顶管机与管节形成整体，通过管节的重力平衡机身的重力，最后使顶管机整体平稳出洞。
3、顶管机回缩风险分析及应对措施
3.1风险分析
顶管机在始发阶段，由于机身未完全进入土层，机身与土层的摩擦力较小；且顶管的管节是整体预制成环的，不需分块拼装，；因此当安装管节时，主顶千斤顶需全部收回，推力将全部消失，此时由于掌子面土体的主动土压力对刀盘面的作用，将会使顶管机整体向工作井内回缩，此时若不采取措施处理，将会由于机身回缩，掌子面与刀盘间的空间增大，泥水压力下降，从而未能平衡掌子面土压力，则掌子面会因此失稳造成掌子面坍塌，严重的将引起路面塌陷。顶管主顶千斤顶分布示意图如下图所示。
顶管始发空间位置示意图
3.2应对措施
第一，将顶管机与管节、管节与管节连结成整体，增加与土层的摩擦力。第二，将触变泥浆粘度适当地调大，增加泥浆的粘结力，从而使顶管机及管节与触变泥浆的摩擦力增加。第三，若始发井空间允许，可在顶管机机身两侧腰部各焊一块挡板或利用管节吊装孔及后靠墙通过槽钢等材料支撑，将回缩力传递到后靠墙上。
4、顶管机扭转风险分析及应对措施
4.1风险分析
顶管机扭转是由于刀盘周转或摆动切削土体时对土体有力矩作用，自然土体同时对刀盘也有反作用力。当机身与土体的摩擦力较小时，土体的反作用力则很容易使机身扭转。虽然矩形顶管较圆形顶管较难发生扭转，但是由于矩形顶管的刀盘转动方式与圆形顶管不同，一旦发生扭转将比圆形顶管更难纠正，且由于矩形顶管的截面特性，发生扭转后将有可能影响通道的使用功能，因此防止顶管机扭转也是不可忽略的重要环节。
4.2应对措施
第一，在顶管始发阶段，可在始发托架两侧加焊弧形钢板，限制顶管机身两侧空间，从而使顶管机不能发生扭转。第二，在顶进阶段，当顶管机将发生扭转时，可以通过机身两侧抗扭翼板来限制机身的扭转。
5、顶管机出洞时地表塌陷风险分析及应对措施
5.1风险分析
在顶管出洞的过程中，由于顶管机头已进入接收井内，前方无土体压力平衡，管节与土体间隙的触变泥浆会瞬间流失，此时管节与土体间隙无填充物，从而容易造成土体坍塌引起地表塌陷。
5.2应对措施
第一，在顶管出洞前提前对接收井端头进行地层加固，从而增加土体的自稳能力。第二，本项目为平衡出洞时顶管机头与掌子面的水土压力，采用了水下到达的方法，即在顶管机进入接收井前提前对接收井注入一定的水量，以此达到水压平衡。第三，在通道内通过管节预留的注浆孔及时对管节与土体间隙进行注浆填充。
结束语：本文结合工程实际情况，对顶管始发出洞过程中存在的风险，如漏浆、载头、回缩、扭转、塌陷等常见风险进行了分析，对采取的措施进行了归纳总结，经工程实践表明，所采取的应对措施都取得了很好的实际效果，在类似的顶管施工中有很好借鉴作用。
论文作者:陈祥
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/8/6
标签：顶管论文; 机身论文; 出洞论文; 风险论文; 土层论文; 泥浆论文; 应对措施论文; 《基层建设》2018年第18期论文;