CN105804758A - 浅覆土大断面小间距的矩形顶管上跨地铁隧道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浅覆土大断面小间距的矩形顶管上跨地铁隧道施工方法，涉及顶管施工领域。首先根据勘察报告结果计算拟挖除土体的重量，同时计算混凝土管节的重量，根据两者的重量差预估施加配重量，准备相应的混凝土配重块；顶管隧道掘进的同时实时监测下部地铁隧道的变形情况，当隆起变形接近预警值时，开始在顶管通道内施加配重，同时继续监测地铁隧道的变形；随着顶管隧道的进一步推进，保持原先施加的配重块的位置不变，根据实测地铁隧道隆起变形值，当隆起变形接近预警值时，开始在隆起变形最大处对应的顶管通道内施加配重；当顶管全部施工完成后，再逐步撤出配重块。本发明解决了无法采用注浆加固、明挖、降水等措施条件下浅埋暗挖大断面矩形顶管近距离上穿运营地铁隧道时，对下部地铁隧道隆起变形控制的技术问题。

Description

浅覆土大断面小间距的矩形顶管上跨地铁隧道施工方法

技术领域

本发明涉及顶管施工领域，尤其涉及一种浅覆土大断面小间距的矩形顶管上跨地铁隧道施工方法。

背景技术

城市繁华商业区，地铁车站换乘地下通道施工时，往往需要上跨运营的地铁隧道，同时又要下穿繁忙的道路，受施工条件的限制不宜采用明挖的施工方法，通常采用顶管施工方法。由于既有地铁隧道埋深一般较浅，同时顶管的断面面积一般较大，因此顶管外轮廓与路面以及地铁隧道的净间距都非常小。由于大断面顶管施工挖除的土方量而引起开挖面下部土体的卸荷作用，加之施工对土体的扰动，往往会使下部地铁隧道产生隆起变形。这种变形会随上覆土层厚度及顶管与隧道净间距的减小而增加，隆起变形也主要集中在顶管施工区域，因此隧道在纵向容易出现不均匀变形而开裂。从而会导致上部地面塌陷，地铁隧道漏水等。目前常用的控制措施主要包括：上部隧道施作底板、分步分区开挖、降低地下水位等方法。针对本发明所针对的施工工况，已有的这些控制技术都无法或很难实施，针对已有控制措施应用范围的局限性，本发明提供了一种混凝土块配重施加调节装置，针对下部地铁隧道隆起变形产生机理而提出的施工控制措施，是一种对隆起变形控制简单有效，操作方便，对施工进度影响较小的解决方案。用于上穿运营地铁隧道时下部地铁隧道隆起变形控制。

发明内容

本发明的目的解决现有技术中存在的不足，并提供一种控制顶管上跨地铁隧道引起下部隧道隆起变形和上部地表变形的施工方法，减小隧道隆起变形量，减少对顶管施工进度的影响。

本发明采用的技术方案如下：

一种浅覆土大断面小间距的矩形顶管上跨地铁隧道施工方法，该方法应用于顶管上跨地铁隧道时的施工，首先根据勘察报告结果计算该顶管工程拟挖除土体的重量，同时计算混凝土管节的重量，根据两者的重量差预估施加配重量，准备相应的混凝土配重块。总质量的混凝土配重块分为多个小块，可采用预制方式事先准备。

顶管隧道掘进的同时实时监测下部地铁隧道的变形情况，当隆起变形接近预警值时，开始在顶管通道内施加配重，同时继续监测地铁隧道的变形；

随着顶管隧道的进一步推进，保持原先施加的混凝土配重块的位置不变，即相对于土层的位置不变，顶管推进时，可移动混凝土配重块。混凝土配重块底部可设置滑轮便于移动。根据实测地铁隧道隆起变形值，当隆起变形接近预警值时，开始在隆起变形最大处对应的顶管通道内施加配重。

当顶管全部施工完成后，再逐步撤出配重块。

上述每次需要施加的配重块质量可视实际情况而定，或采用ABAQUS有限元模拟计算确定。

基于上述方法，本发明还提供了一种特别针对复杂工况的浅覆土大断面小间距的矩形顶管上跨地铁隧道施工方法。下述方法也是基于上述添加配重块的思路，具体步骤如下：

1、采用跳格法双导管对始发端、接收端进行加固，旋喷桩采用双重管法施工；

2、安装顶管机主顶油缸及导轨托架；

3、始发洞门破除，洞门围护结构地连墙凿除前应先打水平探孔，探孔均匀分布在顶管范围内，以确认并检查地连墙的隔水效果，若发生透水现象，需采用补注浆封堵措施加固，以确保始发安全；洞门破除采用人工风镐凿除、膨胀剂静态爆破；将洞门分成上中下三部分，分内外两层依次破除，即先破除第一层钢筋网片和50cm的素混凝土，顶管机向前顶推至洞门50cm处时再将第二层钢筋网片割除，割除后迅速将顶管机顶推至掌子面，准备始发推进；

4、在混凝土管节F型插口处安装橡胶密封圈、膨胀止水条，起到管节间密封作用，同时整个顶管通道贯通后在密封胶圈与膨胀止水条间通过管节上预留通道加注聚氨酯溶液，填充其间的间隙，进一步加强防水密封效果；混凝土管节下井吊装前将其表层均匀涂抹石蜡以减少与土壤之间的摩擦；

5、在混凝土管节内安装注浆管路及缓冲五合板衬垫；管节备货后准备开始始发掘进；

6、混凝土管节吊装下井，开始始发推进，顶管机顶推至切削刀盘嵌入土体后停止推进，进行超前注泥以填充土体与顶管机之间的空隙；

7、超前注泥完毕后，停机保压24h进行土体静压试验；

8、顶管隧道施工始发顶进，顶进速度保持在10-20mm/min，顶进的同时根据不同的地质土壤情况在顶管机前端加注土壤改良剂聚丙烯酰胺溶液；

9、混凝土管节进入土壤中后，开始一边顶进一边加注减阻泥浆，注浆压力保持在0.02-0.05mp；

10、顶管顶进过程中控制其出土量；每斗出渣结束立即将出土闸门关闭以保持土仓内的压力，维持土压平衡，等待渣土用卷扬机运出倾倒至渣土池中后，渣斗就位后开启出土闸门，顶管机顶进出土；

11、顶管隧道掘进的同时实时监测下部地铁隧道的变形情况，当隆起变形接近预警值时，开始在顶管通道内施加配重，同时继续监测地铁隧道的变形；

随着顶管隧道的进一步推进，保持原先施加的配重块的位置不变，根据实测地铁隧道隆起变形值，当隆起变形接近预警值时，开始在隆起变形最大处对应的顶管通道内施加配重；

12、混凝土管节顶进预设长度后，利用主顶油缸千斤顶将顶铁收回，在顶铁回收至规定位置处后将下一节混凝土管节放下，然后继续推进；

13、接收井洞门在顶管机顶到位前将其第一层钢筋网片割除并破除50cm厚素混凝土，剩余最后一层钢筋网片在顶管机低速顶至前刀盘刚接触到混凝土时将其割除，顶管机进入接收井；

14、顶管隧道贯通后，将两头洞门与管节间的间隙用钢板封堵并预埋注泥钢管，对洞口空隙进行注泥填充，以控制洞口区域的地面沉降，防止水土流失；

15、采用质量比水玻璃：水泥＝1:2的双液浆置换出已注进的减阻泥浆，置换注浆压力保持在0.02-0.05Mpa，在管节预留注浆孔的上部注浆，浆液自上而下从管节底部溢出，对溢出的泥浆进行集中处理；

16、管节环缝处采用双组份聚硫密封胶填充密封，打泥纠偏孔采用双组份聚硫密封胶和防水砂浆封堵；

17、在洞门圈梁钢筋焊接绑扎前将膨胀式止水胶条和后续可持续注浆管敷设于管节端头和洞门预埋钢板上，做到多重防水；

18、当顶管全部施工完成后，再逐步撤出配重块。

作为优选，所述的土壤改良剂聚丙烯酰胺溶液由聚丙烯酰胺：水＝1:1000(质量比)提前拌制而成；所述的减阻泥浆组成为钠基膨润土：水：纯碱：羧甲基纤维素钠CMC＝40：950：6：2.5(质量比)。

作为优选，所述的超前注泥的注泥量为理论计算值的1.05。

作为优选，顶管隧道整体贯通后，采用预应力钢绞线对其进行张拉，张拉过程中采用多个张拉千斤顶上下左右同时对称张拉，同时要保证钢绞线总伸长量与理论计算伸长值的偏差应在-6％～+6％范围之内，两端伸长量偏差应控制在10％以内；张拉顺序先中间后两边，对称张拉。

作为优选，在施加配重块之前，首先根据勘察报告结果计算拟挖除土体的重量，同时计算混凝土管节的重量，根据两者的重量差预估施加配重量，准备相应的混凝土配重块。

作为优选，施加的配重块质量采用ABAQUS有限元模拟计算确定。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

1、施工过程中，不会影响上部地面的交通；

2、施工中采用的配重块可移动、可回收重复利用；

3、可有效控制顶管施工过程中引起的下部盾构隧道隆起变形过大的现象；

4、不影响顶管施工进程。

附图说明

图1为7月31日3号顶管顶进过程中2号线盾构拱顶累计最大沉降变形规律；

图2为7月31日3号顶管出洞后2号线左线盾构累计隆起变形规律；

图3为7月31日3号顶管出洞后2号线右线盾构累计沉降变形规律；

图4为施加配重后左线隧道各监测断面最大变形发展规律；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

下面以某地铁隧道顶管施工工程为例。其工况如下：上穿既有地铁运营二号线左右线顶管通道与下方深圳地铁2号线隧道正交。本区间矩形顶管长度41m，由3条并行顶管通道组成共计123m，通道之间净距为2.15m，属于小间距顶进，在顶进过程中会对已成型通道产生影响。顶管外壁距离地表最小距离为3.5m，顶管断面为6.9m×4.9m(宽×高)的矩形,地下水位埋深为1.5m。每孔断面尺寸6.92m*4.92m，断面尺寸大易引起机头背土，加剧对土体扰动、流失和顶管机姿态的控制难度。三条顶管通道与下方既有深圳地铁2号线隧道正交，与2号线右线净距离594mm，左线净距离647mm。同时通道上方密布着各种不同埋深，错综复杂的管涵，其中与一条污水混凝土管正交，两者最少净距离仅331mm。隧道穿越繁忙的道路，进一步加大了施工难度，给施工带来极大的困难和挑战。

该复杂工况条件下，无法采用明挖法施工，也没有条件对地铁隧道上部土体进行注浆加固。地铁隧道对纵向局部不均匀变形非常敏感，一旦局部隆起变形过大会导致地铁隧道开裂漏水，从而直接影响地铁的运营，引起上部地面塌陷等严重事故。

本发明针对该工况采用的施工方法具体步骤如下：

1、采用跳格法双导管对始发端接收端进行加固,φ600㎜旋喷桩采用双重管法施工，间距为450㎜，搭接长度150mm，梅花型布设，成桩强度1.0～2.0Mpa。旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基达到加固。

2、顶管机主顶油缸及导轨托架安装。

3、始发洞门破除，洞门围护结构地连墙凿除前应先打水平探孔，探孔均匀分布在顶管范围内，探孔深度2m，以确认并检查地连墙的隔水效果，若发生透水现象，需采用补注浆等封堵措施加固，以确保始发安全。

4、洞门破除采用人工风镐凿除、膨胀剂静态爆破；将洞门分成上中下三部分，分内外两层依次破除，即先破除第一层钢筋网片和50cm的素混凝土，顶管机向前顶推至洞门50cm处时再将第二层钢筋网片割除，割除后迅速将顶管机顶推至掌子面，准备始发推进。

5、采用聚丙烯酰胺作为土壤改良剂，聚丙烯酰胺：水＝1:1000(质量比)提前拌制，在顶管机顶进过程中可有效的改良土壤。

6、采用钠基膨润土：水：纯碱：CMC＝40kg：950kg：6kg：2.5kg作为减阻泥浆。

7、混凝土管节F型插口处橡胶密封圈、膨胀止水条安装起到管节间密封作用，同时整个顶管通道贯通后在密封胶圈与膨胀止水条间通过管节上预留通道加注聚氨酯溶液，填充其间的间隙，进一步加强防水密封效果；混凝土管节下井吊装前将其表层均匀涂抹石蜡以减少与土壤之间的摩擦。

8、管节内注浆管路及缓冲五合板衬垫安装；管节正常备货2-3节，一切准备就绪后开始始发掘进。

9、混凝土管节吊装下井，开始始发推进，顶管机顶推至切削刀盘嵌入土体中停止推进，进行超前注泥填充土体与顶管机之间的空隙，注泥量按理论计算值1.05倍考虑(约4.5m³)。

10、超前注泥完毕后，停机保压24h进行土体静压试验，取得推进施工经验值。

11、顶管隧道施工始发顶进，顶进速度保持在10-20mm/min，顶进的同时根据不同的地质土壤情况在顶管机前端加注其适量的土壤改良剂聚丙烯酰胺溶液，改良后的土壤以呈类似牙膏状从螺旋输送机出口处挤出为佳。

12、混凝土管节进入土壤中后，开始一边顶进一边加注减阻泥浆，按3倍扩散系数计算理论注浆量为1.42m³/m，每环注浆量约为2.13m³，注浆压力保持在0.02-0.05mp。

13、顶管顶进过程中严格控制其出土量，每环出土量控制在53m³左右，每斗出土量控制在3m³左右(斗容量3方)；每斗出渣结束立即将出土闸门关闭以保持土仓内的压力，维持土压平衡，等待渣土用卷扬机运出倾倒至渣土池中后，渣斗就位后开启出土闸门，顶管机顶进出土。

14、为了防止在顶管顶进过程中既有地铁线路产生上浮，在顶管机上穿既有地铁线路过程中及上穿后，在其相应的位置处增加一定数量的混凝土配重块，在既有地铁线路6米范围内增加8个配重块，平均每延米增加配重约32吨，加上混凝土管节自身重量每延米27.3吨，合计每延米重量为59.3吨，有效的填补了开挖土体的重量59.3吨，进一步防止既有线路可能产生上浮,同时在整条通道贯通后采用锚索张拉、孔道灌浆的方法将管节连接成一个统一的整体，以解决配重块撤除后既有地铁2号线可能产生的上浮。配重块可同时放置在管节横截面的左下角和右下角。

15、根据顶管上穿既有运营地铁2号线各项参数的收集、整理与分析，拟定顶管机在上穿既有地铁2号线阶段的指导参数。

16、混凝土管节顶进一定长度(约1.7m)后，利用主顶油缸千斤顶通过自制装置将顶铁收回，将30mm厚钢板制作成四个L形环钩，分别焊接于顶铁左右两边，并用30mm厚钢板制作成钢箍将左右两个主顶油缸焊接于油缸托架之上，利用主顶油缸将顶铁收回，在顶铁回收至规定位置处将下一节管节放下，然后继续推进。

17、接收井洞门在顶管机顶到位前将其第一层钢筋网片割除并破除50cm厚素混凝土，剩余最后一层钢筋网片在顶管机低速顶至前刀盘刚接触到混凝土时将其割除，顶管机进入接收井。

18、顶管隧道贯通后，马上将两头洞门与管节间的间隙用钢板封堵并预埋注泥钢管，对洞口空隙进行注泥填充，以控制洞口区域的地面沉降，防止水土流失。

19、顶管隧道整体贯通后，采用预应力钢绞线对其进行张拉，预应力筋采用标准的Φ15.2mm1860Mpa高强度低松驰钢绞线(强度等级Fpk＝1860Mpa，1000小时松驰损失小于2.5)，锚具采用M15-5系列I类锚具，控制应力取0.75倍的钢绞线强度标准值，即1395Mpa；采用8个张拉千斤顶上下左右同时对称张拉，同时要保证钢绞线总伸长量(两端之和)与理论计算伸长值的偏差应在(-6～+6)％范围之内，两端伸长量偏差应控制在10％以内；张拉顺序先中间后两边,即先在其轴线的中部截面张拉,后将张拉面同时往两侧各移动一定距离,再同时张拉。

20、泥浆置换注浆，采用双液浆(水玻璃：水泥＝1:2wt)置换出已注进的减阻泥浆，置换注浆压力保持在0.02-0.05Mpa，在管节预留注浆孔的上部注浆，浆液自上而下从管节底部溢出，对溢出的泥浆进行集中处理。

21、隧道内管节环缝及注浆打泥孔防水封堵；管节环缝处采用双组份聚硫密封胶填充密封，打泥纠偏孔采用双组份聚硫密封胶和高性能防水砂浆封堵；

22、洞门圈梁浇筑；为了解决洞门圈梁固结过程中，因混凝土收缩而在洞门圈梁与洞门预埋钢板之间产生的结合缝，在洞门圈梁钢筋焊接绑扎前需将膨胀式止水胶条和后续可持续注浆管敷设于管节端头和洞门预埋钢板上，做到多重防水。

上述施工过程中，还需要注意以下施工要点：

1、顶管机姿态控制

顶管在正常顶进施工中，必须密切注意顶进轴线(顶管机姿态)的控制。在顶管机前方节、后方节四周布置定位贴片，全站仪定时测量顶管机及后方管节姿态。每顶进10-20cm即出土1斗，必须进行顶管机的姿态测量，并做到随偏随纠，且纠偏量不宜过大，以免土体出现较大扰动及管节间出现张角。顶进轴线偏差控制要求：高程±50mm；水平：±50mm。

由于是矩形顶管，因此对管道的横向水平要求较高，所以在顶进过程中对机头的转角要密切注意，机头一旦出现微小转角，应立即采取刀盘反转、反侧注泥、加压铁等措施回纠。在顶进施工中测量轴线出现小范围偏差时宜采用顶管机自带纠偏油缸进行纠偏控制，矩形顶管机内置4组纠偏油缸，分别是上下左右各1组，对应控制垂直及水平偏差。纠偏控制不宜一次过大，可采用“勤测、勤纠、微纠”的原则进行。同时顶管机左右螺旋机可配合根据偏差方向多出及少出土。在顶进过程中受地质等其他特殊原因导致姿态过大时，由于区间距离仅为41米，不适合采用缓纠的方法时，可采用通过顶管机注浆孔对左右及下方外侧面进行注泥从而调整顶管机偏差姿态。在注泥纠偏过程中测量及时跟进，避免纠偏量过大。

当顶管机头逐渐靠近接收井时，应适当加强测量的频率和精度，减小轴线偏差，根据实际标高安装顶管机接收架，以确保顶管机准确无误地座落到接收架上。

2、每孔断面尺寸6.92m*4.92m，断面尺寸大易引起机头背土，加剧对土体扰动、流失和顶管机姿态的控制难度，为解决此项难题顶管机六个刀盘设计采用三凸三凹设计，更大程度增大切削面积，减小切削盲区，同时每个刀盘背后焊接有搅拌棒，可使切削土壤充分搅拌；采用多刀盘形式，刀盘之间切削反力可以相互抵消，因此具有对周围土体扰动小，土体改良效果好，地面沉降易控制等特点。同时必须掌握控制好顶管机上端注浆方法以减小因断面尺寸大而因起的机头背土。

3、地面沉降、隆起控制

土压平衡顶管是利用安装在顶管机最前面的切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封舱内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少顶进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋出土机向排土口连续的将土渣排出。因隧道横断面积较大极易引起顶管机背土，在顶管机前端顶部位置留有两个注浆管，可以进一步改良切削土体，避免因机头背土而引起的地面隆起；顶管机顶进过程中需密切关注压力表的变化(依据参照土体静压实验经验值)，根据其实际土压力调节顶进速度、螺旋机转速，以确保其土压平衡，防止地面出现明显沉降或隆起。施工过程中严格测量监控地面沉降，严格控制其出土量，一般8-10cm出土1斗，1斗约3-3.5方，一旦发生沉降，立即采取补浆、注泥等措施修正，顶进结束后进行二次补泥。

4、对既有地铁线路的影响控制

在顶进过程中，应合理控制顶进速度，保证连续均衡施工，避免出现长时间搁置情况；不断根据反馈数据进行土压力设定值调整，使之达到最佳状态；严格控制出土量，防止欠挖或超挖。为了防止上穿既有地铁线路时，既有线路可能出现的上浮，在隧道内相应的位置处增加一定数量的混凝土配重块。

在既有地铁隧道内布置监测点，每个断面变形监测在通道底板中心附近布设一个沉降监测点，中腰位置左右各布设一个水平位移收敛测点，隧道顶板底板各布设一个沉降监测点，即每个监测断面布设四个监测点，实行24小时不间断自动化监测。

经调研，目前国内类似工程的城市地下隧道施工主要采用暗挖法施工。

经过对比分析：

1、暗挖法施工通过超前小导管支护，可以防止地表沉降，但对施工过程中下方既有线路的上浮，难以采取措施得到有效控制。

2、采用顶管施工可边施工边增加除管节自重以外的自制混凝土配重块，可有效控制既有管线的上浮。

此顶管施工工法，与暗挖施工工法相比，在工况质量要求、安全保证、成本费用方面都有着无比巨大的优势：

1、暗挖施工工序繁多(小导管超前支护、喷锚、二衬施工等)、施工难度大、扬尘大、工期长，同时地表沉降处理较为困难。顶管施工工法与暗挖施工工法相比，地表沉降易于控制、工期短、效率高、安全性高。

2、在现在城市轨道交通及地下管涵的复杂环境中可行性更强，对既有现状的影响更小。

本工法的特点：

本工法针对小间距、大断面、多通道并行，同时上穿既有地铁线路的顶管施工问题，进行了专项的研究和创新。通过顶管机施工参数和顶管施工技术研究，在深圳地铁7号线实践运用证明，此顶管施工工法具有以下特点：

(1)易控制，采用土压平衡顶管施工，掘进速度通过变频控制在10-20mm/min，严格控制其土仓压力、主顶油缸推力及出土量，同时加强地面监测，避免地面出现明显沉降及对既有地铁线路的影响。

(2)安全可靠，采用低速小扭矩，减少对土体的扰动，同时可以通过超前注浆和环内注浆等方式对顶管机的姿态及地面沉降进行有效控制。

(3)经济性好，不需要对管线改迁，减少管线改迁成本，节约工期。

下面结合上述工法在场地的具体施工过程记录，对本发明的方法所产生的技术效果做进一步说明。

工程施工概况：

顶管施工按3号、2号、1号顺序施工。3号顶管于7月5日开始进洞顶进，于7月31日全线贯通，共28天，其中与7月21日和30日停止推进两天，平均顶进速率为1.64m/天。3号顶管顶进过程中2号线盾构隧道以隆起变形为主，最大隆起变形为5.5mm发生在左线盾构隧道顶管施工区域。2号顶管于8月13日开始进洞顶进。顶进至2号线盾构隧道左线范围时，左线盾构隧道的累计隆起变形超过6mm，达到橙色预警限值。顶管顶进过程中下部盾构隧道变形监测数据整理如图1～3所示。从图中可以看到，随着3号顶管逐渐顶进，2号线盾构隧道的隆起变形逐渐累积，并且左线隧道的隆起量要显著大于右线隧道。3号顶管施工完成时(7月31日)，左线最大隆起量为5.5mm，右线最大隆起量为1.9mm。最大隆起位置分别位于L07和R07监测断面。

从顶管施工过程中已有的监测数据可以发现顶管顶进过程中对下部盾构隧道的影响主要集中在顶管顶进施工区域。随着顶管逐渐靠近2号线盾构隧道，盾构的隆起变形逐渐显著增加，并逐渐趋于稳定。其中L07断面的隆起变形最大是邻近5m断面的两倍左右。这说明L07断面处盾构管片的差异沉降又进一步增加。从施工进程看，从7月14日3号顶管开始进入左线盾构区域内，此时左线的隆起变形也开始显著增加，在7月19日左右，顶管机头整体通过左线轮廓范围，此时左线隆起有一次跳跃式增加。此后左线的隆起基本保持稳定。从7月22日顶管进入右线轮廓区域内，此时右线的隆起值也开始有一定的增加，于7月26日左右顶管机头整体通过右线轮廓范围，右线的隆起变形也基本保持稳定。从监测结果看，施工控制措施并不是很有效，在后期施工中可能需要在已有控制措施的基础上进一步改进优化。

此外对比顶管施工过程中左线和右线的隆起量，可以发现左线的隆起变形显著大于右线。从巡视结果看，左线盾构已出现漏水现象，而右线为渗水现象，即左线原有的裂缝要大于右线。从现有监测数据分析，可以发现2号线盾构隧道隆起变形主要由于上部土层开挖卸荷引起，同时邻近顶管间相互影响也较为显著。。因此控制隆起变形的措施也主要采用配重加荷的方式。

对上述隆起点做如下控制处理：

在3号顶管内及2号顶管内进行配重加荷，同时对地表及2号线盾构变形进行监测，对加荷位置及加荷量进行调整。

结合施工现场条件，具体施加方案为：

(1)8月26日顶管机刀盘处于13管节，尾部在17管节位置，加装配重2块。

(2)8月28日顶管机刀盘处于11管节，尾部在15管节位置，加装配重4块，共计16块加装完成。8月30～9月1日前8块配重到2号线正上方。

(3)9月5日贯通～至10月23日16块配重在2号通道内未移出。

从8月26日以后左线盾构隧道隆起变形实测值如图4所示，从图中可以看到，随着顶管的进一步顶进施工，左线隧道的隆起变形得到了较好的控制。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种浅覆土大断面小间距的矩形顶管上跨地铁隧道施工方法，其特征在于：

首先根据勘察报告结果计算拟挖除土体的重量，同时计算混凝土管节的重量，根据两者的重量差预估施加配重量，准备相应的混凝土配重块；

顶管隧道掘进的同时实时监测下部地铁隧道的变形情况，当隆起变形接近预警值时，开始在顶管通道内施加配重，同时继续监测地铁隧道的变形；

随着顶管隧道的进一步推进，保持原先施加的配重块的位置不变，根据实测地铁隧道隆起变形值，当隆起变形接近预警值时，开始在隆起变形最大处对应的顶管通道内施加配重；

当顶管全部施工完成后，再逐步撤出配重块。

2.一种浅覆土大断面小间距的矩形顶管上跨地铁隧道施工方法，其特征在于步骤如下：

1)、采用跳格法双导管对始发端、接收端进行加固，旋喷桩采用双重管法施工；

2)、安装顶管机主顶油缸及导轨托架；

3)、始发洞门破除，洞门围护结构地连墙凿除前应先打水平探孔，探孔均匀分布在顶管范围内，以确认并检查地连墙的隔水效果，若发生透水现象，需采用补注浆封堵措施加固，以确保始发安全；洞门破除采用人工风镐凿除、膨胀剂静态爆破；将洞门分成上中下三部分，分内外两层依次破除，即先破除第一层钢筋网片和50cm的素混凝土，顶管机向前顶推至洞门50cm处时再将第二层钢筋网片割除，割除后迅速将顶管机顶推至掌子面，准备始发推进；

4)、在混凝土管节F型插口处安装橡胶密封圈、膨胀止水条，起到管节间密封作用，同时整个顶管通道贯通后在密封胶圈与膨胀止水条间通过管节上预留通道加注聚氨酯溶液，填充其间的间隙，进一步加强防水密封效果；混凝土管节下井吊装前将其表层均匀涂抹石蜡以减少与土壤之间的摩擦；

5)、在混凝土管节内安装注浆管路及缓冲五合板衬垫；管节备货后准备开始始发掘进；

6)、混凝土管节吊装下井，开始始发推进，顶管机顶推至切削刀盘嵌入土体后停止推进，进行超前注泥以填充土体与顶管机之间的空隙；

7)、超前注泥完毕后，停机保压24h进行土体静压试验；

8)、顶管隧道施工始发顶进，顶进速度保持在10-20mm/min，顶进的同时根据不同的地质土壤情况在顶管机前端加注土壤改良剂聚丙烯酰胺溶液；

9)、混凝土管节进入土壤中后，开始一边顶进一边加注减阻泥浆，注浆压力保持在0.02-0.05mp；

10)、顶管顶进过程中控制其出土量；每斗出渣结束立即将出土闸门关闭以保持土仓内的压力，维持土压平衡，等待渣土用卷扬机运出倾倒至渣土池中后，渣斗就位后开启出土闸门，顶管机顶进出土；

11)、顶管隧道掘进的同时实时监测下部地铁隧道的变形情况，当隆起变形接近预警值时，开始在顶管通道内施加配重，同时继续监测地铁隧道的变形；

随着顶管隧道的进一步推进，保持原先施加的配重块的位置不变，根据实测地铁隧道隆起变形值，当隆起变形接近预警值时，开始在隆起变形最大处对应的顶管通道内施加配重；

12)、混凝土管节顶进预设长度后，利用主顶油缸千斤顶将顶铁收回，在顶铁回收至规定位置处后将下一节混凝土管节放下，然后继续推进；

13)、接收井洞门在顶管机顶到位前将其第一层钢筋网片割除并破除50cm厚素混凝土，剩余最后一层钢筋网片在顶管机低速顶至前刀盘刚接触到混凝土时将其割除，顶管机进入接收井；

14)、顶管隧道贯通后，将两头洞门与管节间的间隙用钢板封堵并预埋注泥钢管，对洞口空隙进行注泥填充，以控制洞口区域的地面沉降，防止水土流失；

15)、采用质量比为水玻璃：水泥＝1:2的双液浆置换出已注进的减阻泥浆，置换注浆压力保持在0.02-0.05Mpa，在管节预留注浆孔的上部注浆，浆液自上而下从管节底部溢出，对溢出的泥浆进行集中处理；

16)、管节环缝处采用双组份聚硫密封胶填充密封，打泥纠偏孔采用双组份聚硫密封胶和防水砂浆封堵；

17)、在洞门圈梁钢筋焊接绑扎前将膨胀式止水胶条和后续可持续注浆管敷设于管节端头和洞门预埋钢板上，做到多重防水；

18)、当顶管全部施工完成后，再逐步撤出配重块。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在顶管机顶进过程中，所述的土壤改良剂聚丙烯酰胺溶液由聚丙烯酰胺：水＝1:1000(质量比)提前拌制而成；所述的减阻泥浆组成为钠基膨润土：水：纯碱：羧甲基纤维素钠CMC＝40：950：6：2.5(质量比)。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的超前注泥的注泥量为理论计算值的1.05。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，顶管隧道整体贯通后，采用预应力钢绞线对其进行张拉，张拉过程中采用多个张拉千斤顶上下左右同时对称张拉，同时要保证钢绞线总伸长量与理论计算伸长值的偏差应在-6％～+6％范围之内，两端伸长量偏差应控制在10％以内；张拉顺序先中间后两边，对称张拉。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在施加配重块之前，首先根据勘察报告结果计算拟挖除土体的重量，同时计算混凝土管节的重量，根据两者的重量差预估施加配重量，准备相应的混凝土配重块。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，施加的配重块质量采用ABAQUS有限元模拟计算确定。