超大断面矩形顶管浅埋过河施工技术

顶管施工具有特殊性，在某些水路穿越的工程中，由于顶管覆土较浅，因此可能出现河床穿透形成漏斗造成机头或者管节渗水甚至工作井涌水涌砂现象，导致顶进施工发生危险。

文章以苏州市城北路（金政街一江宇路）综合管廊工程中矩形顶管施工管段为依托，对超大断面矩形顶管浅埋过河技术进行深入研究。

1工程概况

苏州市城北路（金政街一江宇路）综合管廊工程GCB2+180~GCB2+420段管廊采用顶管施工，在GCB2+420设置始发井，在GCB2+180处设置接收井，中间取直线，并尽量避开上部建筑，顶进长度233.6m，顶管施工段平均覆土厚度为9m。

顶管顶进长度233.6m，顶管管节预制152节。综合管廊采用断面尺寸为5-5m×9.1m，壁厚650mm，内径为4.2m×78m。管节长度为1.5m/节，单节重约66.8t；管节混凝土强度为C50，抗渗等级为P8。顶管结构全部采用预制矩形钢筋混凝土管节，管节接口采用“F”型承插式。

顶管施工需下穿元和塘。河道距离顶管接收井11.225m，河宽39.01m，正常情况下河水深2.8m，河床底至顶管管廊顶净距仅3.5m，覆土厚度较薄，且小于1倍顶管高度。该段地质从上至下依次为③-1淤泥、⑤-1粉质黏土夹粉土、⑤-1粉砂夹粉土、⑥-2粉砂地层。地下水位位于约地下埋深5m处。元和塘河流附近地下管线与顶管工程平面如图1所示。

 

2工程地质环境

根据地质勘查资料，顶管穿越地层为粉砂夹粉土、粉土层，局部下穿河道处顶管顶部存在淤泥，地下水丰富。施工时引起地下水位变化，易引起周边地面产生较大的沉降，对周边建筑物及道路、管线安全造成威胁。为控制地面沉降，确保顶管段地表及结构物安全，顶管采用组合式刀盘土压平衡式矩形顶管机进行掘进施工。

3浅埋过河技术

顶管通道在元和塘河床下约3.5m深度穿越，覆土厚度较薄，工程地质及水文条件复杂，有出现河床穿透形成漏斗造成机头或者管节渗水甚至工作井涌水涌砂现象的可能，顶进施工难度较大。此外，河道覆土较浅易导致顶管施工过程中上下土压力不均衡，顶进施工时可能引起顶管机及管节产生上浮的趋势，难以掌控顶管方向，且施工完后存在不均匀沉降的可能。故需在元和塘河道范围内进行加固处理，以满足加固河床和抵抗管节上浮的施工要求，同时不影响顶管正常顶进施工。

穿越河道的中国移动通信电缆管道管顶高程-3.64m，管道尺寸为500mm×400mm，本次顶管通道顶高程6.12m，距离约为2.08m，由于距通信管道有一定的距离，顶管施工对中国移动通信电缆管道基本无影响。

此外，顶管过河段淤泥与下段地层接触段最深标高为-2.62m，最浅标高为-0.92m，距离为1.7m。

考虑到抗浮板施工对日后元和塘流量及水力运移的影响，以及抗浮板重力对下部土体、通信管道、顶管管道的作用，抗浮板不可过厚，但抗浮板仍需达到一定的厚度，以达到加固河床和抵抗管节上浮的施工要求。综合经济性、功能性以及对日后环境的影响，河床底板采用800mm厚钢筋混凝土板加固施工。

3.1抗浮板施工

本次抗浮板施工分为两期围堰施工完成后清淤进行抗浮板施工，第一期从元和塘东侧向西采用钢管桩围堰围至25m，第二期围堰从元和塘西侧向东围至25m处，其中二期围堰与一期围堰搭接处采用土围堰施工。

河床底板采用800mm厚钢筋混凝土板加固施工，起到反压加载的作用及防止顶管施工时出现涌水涌沙等不良情况和施工完成后管节不均匀沉降的发生，施工加固范围为39m×19.1m×0.8m。

施工过程采用半幅河床填筑临时围堰交替施工，创造干地施工条件同时，尽量减小对河流影响。抗浮板施工前需按照设计图纸进行围堰及河床底清淤处理。

主要的施工流程：钢管桩位置的定位放线→安装导梁→施打钢管桩→安装钢围槐→堰体填土→围堰内清淤及填土→抗浮板施工→围堰拆除。

河道围堰拆除的主要施工工序：围堰内填土挖除→脚手片、土工布拆除→钢管桩拔除→堰体内填土挖除→驳岸恢复。

第一期围堰内抗浮板施工完成后方可进行第二期围堰施工。

3.2抗浮板效果

顶管掌子面顶部所受荷载主要有土压力、钢筋混凝土板压力和水压。河床底至顶管顶部净距约3.5m，地层从上至下依次为淤泥、粉质黏土夹粉土、粉砂等，取其平均重度为17.5kN/m³，土压力约为61.25kPa；钢筋混凝土板厚度为0.8m，重度取25kN/m³，则压力约为20kPa；元和塘正常情况下河水深3.08m，水压约30kPa。三者压力和约为111.25kPa。土压力测量图，如图2所示，5个土压力计所测土压力大部分小于该值。同时，虽然土压力波动范围很大，但施工中未发生顶管机及管节上浮，也没有出现河床穿透造成顶管机头或者管节渗水、工作井涌水涌砂等情况，说明抗浮板取得了良好的工程效果，为施工的顺利完成提供了保障。

4结束语

在穿越河道浅覆土体过程中，使用了钢板桩围堰施工，在河床上铺设了抗浮板，使用抗浮板后所带来的工程效果明显，顶管顺利穿越河道未出现事故，未出现河床穿透形成漏斗造成机头或者管节渗水甚至工作井涌水涌砂现象，为穿越河道浅覆土体的类似工程提供了借鉴和参考。

 

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