摘要：随着城镇化建设的迅猛发展，在进行大型雨污管、电力、天然气等管线顶管作业时，不免要面对穿越城市景观渠、小河涌等复杂地形的情况。而抗浮问题又是顶管作业的技术风险重难点之一，特别在超浅覆土情况下穿越软弱土地层的风险系数更大。本文提出通过砂包堆压的方法可直接有效的解决顶管覆土不足的问题，且该措施安全可控，成本低廉，易于操作，无环境污染等特点。
关键词：超浅覆土；顶管施工；安全性
1.工程概况
1.1工程介绍
镇安站位于南海大道及同济路交叉路口处，沿南海大道南北向设置，为佛山地铁三号线的第二十四座车站。车站为地下两层11m岛式车站，镇安站除十字路口处局部主体结构采用铺盖法施工，其余主体及附属结构采用明挖法施工，全长466米，标准段宽为19.7米，车站标准段基坑开挖深度为17.08~18.09米。为配合镇安站主体施工，需对该范围内影响站点开挖的现状排水管线进行迁改，其中同济路处横跨车站有一现状DN1500~DN1600污水重力管，由于埋深较深为6.42米，车站顶板以上覆土不够，需要进行永迁。在北侧（同济路以北）一期围蔽线内，采用一根DN1600污水管，迁改长度约477米（分为W1至W11号井，除W1至W2号段为明挖施工，其余均为顶管作业），上游接现状DN1500污水主干管及DN500污水支管，在车站西侧、北侧、东侧，绕行后与现状DN1600进厂污水重力管接通，顶管材料采用DN1600三级混凝土承插管。
图1污水管线（DN1600）迁改平面布置图
1.2工程地质及水文地质状况
根据钻探揭露的地层自上而下依次可分为：①-1填土、②-1淤泥、②-2粉砂、②-3粉土、③-1粉质粘土、④-1全风化泥质粉砂岩、④-2强风化泥质粉砂岩、⑤-1中风化泥质粉砂岩，顶管工作面基本处于淤泥层中。
场区揭露的地下水主要为第四系上层孔隙水和下部基岩裂隙水，镇安站车站场位于奇丰横涌西侧，导致本站区域内地下水较多，地下水位普遍较高。其中顶管部分W-11~W-10段为过河顶管，本段顶管穿越奇丰横涌，据现场测量，河宽25m，水流量大，水深约2m。
2.顶管施工工艺
图2顶管施工工艺流程图
3.重难点分析及对策
3.1常规通病难点
3.1.1顶管偏差
防治措施：1）施工前对地质情况认真调查，设置测力装置，指导纠偏。纠偏应按照勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法进行。2）采用同种规格的千斤顶，使其顶力、行程、顶速相一致，保持顶力合力线与管道中心线相重合。3）重新调整千斤顶行程、顶力、顶速，或重新调整千斤顶安装精度。对顶管后背进行加固，防止位移继续发展，并确保后背平整。
3.1.2顶力突然增大
防治措施：1）按不同地质条件配制适宜的泥浆，并采取同步注浆的方法，并及时足量的沿线补浆，经常检查膨润土质量，特别是不得含砂。2）顶进施工前对顶进设备进行认真的检修保养。3）停顶时间不能过久，发生故障及时加以排除。
3.1.3叩头
防治措施：1）如果在粉细砂土层中顶进偏低，可调低进泥的泥浆浓度，减小顶进速度。2）如果是遇到两层软硬程度不一样的土时，应注意让顶管机的头部略微往上翘一些，同时把前三至四节管与顶管机后壳体联成一体。
3.1.4管道上浮
防治措施：1）加强润滑泥浆的管理，确保注浆和顶管机顶进的同步性，使浆液能及时填充顶进时出现的建筑空隙。2）补压浆要遵守"全线、平均"的原则，使管节周围能均匀地形成泥浆套，尽量避免单节或某段的注浆严重超量。3）当发现局部管道上浮严重时，可在此段采用上注下放的补救措施来减小出现的驼峰。
3.1.5泥水管内产生沉淀、堵塞现象
防治措施：1）如果排泥泵达不到所需的流量要求时，及时更换。2）停止推进前必须对排泥管道进行较为彻底的清洗。3）在含水量小的粘土中推进，应减小刀盘每转一圈时所切削泥土的厚度，同时适当加大送水量。另外在排泥管道与基坑旁能之间加一只沉淀箱，可让土块或卵石在该箱里沉淀下来，过一段时间只需打开箱底排出。
3.1.6地面沉降
防治措施：1）顶进速度应满足开挖面土压平衡条件。2）采用能稳定开挖面水土压力的顶管掘进机。3）机头姿态控制精度好。4）机头壳体比管外径大20mm为宜。5）认真做好注浆工艺。
3.2超浅覆土过河顶管
本工程顶管部分W-10~W-9段为过河顶管，本段顶管穿越奇丰横涌，据现场测量，河宽25m，水流量大，水深约2m，河底淤泥面至设计管顶顶面仅为1.9m，完全不满足管顶覆土深度大于1.5倍管径（管径1.6m）的要求。
在水位高、流量大、埋深浅、地质不良的条件下过河顶管危险性大，顶进时不能破坏河床的土层，否则会造成河底透水，地下水、河水会窜入管道危及人身安全，顶进失败，若遇到流沙，施工也较难以处理，同时由于覆土浅，若土压力不足、容易造成掘进机机头上浮，纠偏难，控制不好也会造成顶管顶进失败。
应对措施：通过在第一节管道内放置砂包增加管道的自重，并将顶管机和铰接管锁住形成刚性连接体。再用防水布作为隔水层铺设在河底达到河底防渗效果，根据河水深度、宽度选用相应的防水布（防水布宽度一般应为7倍管道直径以上），要求一道围堰使用一整块防水布。防水布铺设顺序为先下游后上游，逆水流方向铺设，顺水压茬；防水布沉入后用砂包满铺平压在防水布外沿、中部及转角处，砂包之间紧密排列。若采用泥水平衡顶管法施工，则砂包堆压厚度须≥1.5D+50cm（D为管道直径，预留50cm高度作为安全贮备），若采用土压平衡顶管法施工，则砂包堆压厚度须≥0.8D+50cm。为便于防水布沉入水底，在防水布边上拴上砂包，将防水布伸展平顺后沉入水中。沉入水中砂包采用尼龙袋，防止袋体在水中腐烂，同时袋口用绳子绑牢，以便工程完工后能将其彻底捞出。
图3 砂包堆压示意图
结语
本工程过河顶管段（W-10~W-9），从2018年5月1日开始顶进，5月5日出洞，顶程48m，平均每天顶进12m，单节混凝土管长度为2m，平均顶进速度为13mm/min。由于顶进压力及顶速控制良好，各项监控措施和安全管理工作到位，除进出洞口处地面稍有隆起或沉降外，其余部分均未出现异常现象，满足相关设计规范要求。
综上，通过采用砂包堆压的方式，可以满足穿越超浅覆土河涌时的顶管抗浮要求，达到了安全可靠、成本低廉，易于操作，无环境污染的目的。
参考文献：
［1］刘永生.低覆土厚度下顶管法施工存在的问题及对策［J］.施工技术.1002-8498（2011）03-0097-03
论文作者:唐文
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/17
标签：顶管论文; 防水布论文; 镇安论文; 管道论文; 覆土论文; 车站论文; 污水论文; 《基层建设》2018年第23期论文;