王雅宜

（中鐵隧道股份有限公司，河南 鄭州 453000）

文章依托鄭州新力電廠異地遷建2×660MW機組送出工程，詳細闡述了頂管穿越徐蘭客專工程的施工工藝，對該施工工法做了系統(tǒng)性的總結，總結該工法施工的優(yōu)越性和不足點，對以后類似工程施工提出指導性的意見和工程借鑒。

1 工程背景

（1）工程概況。交叉段位于鄭州市二七區(qū)徐蘭客專與西四環(huán)交叉口東側50m處，徐蘭客專南北兩側。自3#接收井至4#接收井（KN1+117.79～KN1+221.65）總長為103.86m，采用頂管施工。頂管采用DN3500的鋼筋混凝土Ⅲ級涵，隧道長92.5m，采用直徑4240mm泥水頂管機施工。（2）頂管隧道與高鐵位置關系。里程KN1＋161.65處穿越徐蘭客專，穿越段隧道頂埋深10m，位于徐蘭客專739#～740＃橋墩之間，交叉里程K581＋241.524，區(qū)間設計列車速度目標值為350km/h，雙線無砟軌道，線間距5.0m，行車47對，穿越處鐵路位于直線段。隧道與橋梁關系如表1所示。

表1 隧道與橋梁關系

（3）工程地質概況。特殊巖土主要為雜填土、砂質黃士。①雜填土（Qm）：黃褐色為主，以砂質黃土為主，松散，稍濕，一般厚度1.0～2.0m，主要分布在既有鐵路下，Ⅱ級普通土。②砂質黃土（Q2+p）：黃褐色，稍密，針孔及蟲孔發(fā)育，局部含少量砂粒，夾黃土狀粉質黏土、細砂薄層，一般厚度5.0～6.0m，Ⅱ級普通土，為非自重濕陷性黃土，濕陷性等級Ⅰ級輕微，濕陷厚度一般為表層5m左右。頂管區(qū)間隧道范圍內主要地層為粉質黏土、細砂層。

2 重難點分析

（1）頂管隧道埋深為10m，隧頂距承臺最近距離6.47m，掘進對橋墩沉降影響極大，控制橋墩沉降是本工程重點。（2）徐蘭高鐵已投入運營，施工前應對既有鐵路進行檢測，可知頂管隧道引起徐蘭高鐵738～741號墩間橋墩沉降、墩頂位移和樁基力學結果，應依據(jù)結果采取合理的工籌組織。（3）下穿鐵路高架前應對隧道施工、運營期間對高鐵的影響做安全評估，方案評估可行，并得到鐵路相關部門備案后方可實施。（4）施工各階段對鐵路橋墩變形觀測，驗證和校核理論計算結果，并根據(jù)觀測資料分析，判斷鐵路橋梁變形，對鐵路運營安全進行預警。對觀測變形超標的橋墩，分析產生原因，提出整改措施，保證鐵路運營安全是本工程重點。

3 總體實施方案

（1）始發(fā)和接收端頭加固施工。為保證頂管始發(fā)端及接收端土體的穩(wěn)定，防止土體塌方，在頂管始發(fā)端及接收端采用三道雙重管高壓旋噴樁，樁徑70cm，咬合20cm，間距50cm。以確保頂管機安全、順利、快速實施和高鐵高架兩側土體穩(wěn)定。高壓旋噴樁設計采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥漿液的水灰比0.8～1.2，提升速度應控制在10～30cm/min。壓力控制氣壓宜大于0.7MPa，高壓水壓力宜大于20MPa，流量應大于30L/min。工程開始實施前，進行了3組工藝性試樁，根據(jù)試樁，提升速度在25cm/min時，在20MPa壓力下水泥參量可以滿足設計要求。

（2）頂管掘進過程控制。①掘進前準備。頂進井設置管道軸線控制樁和臨時水準點，以便復核頂管軸線和頂進井位置是否移動。頂進前，準確測量機頭掘進中心的軸線和標高偏差，作好原始記錄。機具內，安裝傾斜傳感器，動態(tài)檢測機頭的水平狀態(tài)，控制機頭的選擇和糾偏。導軌要有足夠的剛度，且安裝焊接牢固，安裝后的導軌軸線和標高誤差小于2mm；主頂油缸和后座的安裝要滿足牢固要求，水平和垂直誤差小于10mm。做好鐵路橋梁、墩的監(jiān)測工作，收集下穿前鐵路橋梁、墩初始監(jiān)測數(shù)據(jù)，為后續(xù)施工監(jiān)測分析提供基礎數(shù)據(jù)。根據(jù)批復的施工計劃合理安排掘進，與鐵路局各個部門建立有效應急機制。施工前辦理鄰近營業(yè)線審批手續(xù)，與工務段簽訂安全協(xié)議，按照鐵路部門要求的施工天窗期進行施工。②掘進參數(shù)設定。以減少對地層和既有鐵路橋梁擾動為原則，通過對掘進參數(shù)的計算值進行分析總結，下穿鐵路段按照正常掘進參數(shù)的80%進行設定?？偼屏?000～1200t，頂進速度10～13mm/min，泥漿黏度3～3.5s，切口水壓力0.17～0.25MPa。③頂管方向控制。由于所選機頭本身所具有的方向誘導裝置，糾偏操作就變得簡單易行，操作員只要通過糾偏動作，始終保證激光點在光耙的中心既可。在每一循環(huán)頂完結束后，從洞口重新對管道內控制點進行引測和復測，并及時復核管道姿態(tài)，及時進行糾正，確保軸線滿足設計要求。

4 既有高鐵監(jiān)測方案

（1）監(jiān)測范圍。本項目檢測范圍為電力隧道與高鐵交叉工點，盡量使用橋墩原有變形監(jiān)測基點，具體監(jiān)測范圍為徐蘭客專738～741號橋墩。同時還應在頂管掘進過程中對地面進行檢測。（2）監(jiān)測方法、頻率。橋梁變形監(jiān)測采用自動化監(jiān)測方法，橋墩沉降及變形監(jiān)測按照固定的觀測路線和觀測方法進行，觀測路線必須形成附和或封閉線路，使用固定的工作基點對應沉降及變形監(jiān)測點進行觀測。變形測量精度要求為：垂直位移測量，變形觀測點的高程中誤差為0.5mm、相鄰變形觀測點的高差中誤差為0.3mm；水平位移觀測，變形觀測點的點位中誤差為1.5mm。（3）控制標準。根據(jù)《公路與市政工程下穿高速鐵路技術規(guī)程》（TB 10182-2017）規(guī)定，橋墩監(jiān)測報警值可取橋梁墩臺頂?shù)奈灰葡拗?，墩臺頂位移限值為有砟軌道：橫向縱向水平位移、豎向位移均為3mm；無砟軌道：橫向縱向水平位移、豎向位移均為2mm。

5 專項安全評估

通過對高鐵橋梁、墩的監(jiān)測可知頂管隧道引起徐蘭高鐵738～741號墩間橋墩沉降、墩頂位移和樁基力學參數(shù)結果，具體參數(shù)如表2～表4所示。（1）根據(jù)橋梁基礎沉降結果：頂管隧道施工引起墩頂最大附加沉降為0.39mm，最大附加差異沉降為0.28mm，滿足《公路與市政工程下穿高速鐵路技術規(guī)程》（TB 10182-2017）中墩臺頂位移不大于2mm的規(guī)定；最大累計工后沉降為2.69mm，最大累計工后差異沉降為0.78mm，累計工后沉降與相鄰墩臺沉降差滿足《高速鐵路設計規(guī)范》（TB 10621-2014）中墩臺均勻沉降不大于20mm，相鄰墩臺的沉降差不大于5mm的規(guī)定。（2）根據(jù)橋梁墩頂位移結果：墩頂最大縱橋向位移0.088mm，最大橫橋向位移0.072mm，與原設計位移疊加后最大縱橋向位移6.332mm，最大橫橋向位移4.099mm，均未超過位移容許值，滿足規(guī)范要求。（3）根據(jù)橋梁樁基力學結果：樁基軸力最大增加7.18kN，樁側摩阻力減小值最大為1.96kPa，原設計樁基承載力安全系數(shù)最小為5.08%，疊加后樁基承載力安全系數(shù)最小為4.88%，最大減小了0.21%，頂管隧道施工對高鐵橋梁樁基影響較小。通過以上分析，頂管隧道施工工況對徐蘭客專738～741號橋墩的影響較小，安全可控。

表2 高鐵橋梁基礎沉降表 單位：mm

表3 高鐵橋梁墩頂位移表 單位：mm

表4 高鐵橋梁樁基力學表

6 結束語

（1）通過優(yōu)化施工組織和施工計劃、優(yōu)化頂管掘進期間的施工參數(shù)，并對穿越段既有鐵路橋梁持續(xù)監(jiān)測，施工后對既有鐵路橋進行安全評估等一系列措施，將頂管施工對既有鐵路的影響減少到最小，施工期間和施工后頂管隧道和既有鐵路橋均安全可控，為以后類似工程提供成功的工程實踐案例。（2）城市頂管隧道建設與既有鐵路或其他建構筑物有交叉影響時，以優(yōu)化方案為重點，該工程在該條件下選擇采用頂管施工是最優(yōu)解，相對于盾構、暗挖等工法，極大的減小了橋梁沉降風險。（3）必須對建構筑物進行實體檢測和測量，為方案設計及評估提供準確依據(jù)。（4）涉及鐵路段施工，安全風險大牽涉部門眾多，協(xié)調工作量大，提前籌劃，施工過程中建立有效聯(lián)動機制。