地鐵聯絡通道頂進法施工技術
摘 要 上海軌道交通M8線復興路站～淮海路站區間隧道的聯絡通道，采用簡易網格式機頭頂進施工取得成功。文章對施工過程進行了詳細敘述，總結出簡易網格式機頭頂進施工的特點；并提出了一系列的優化和改進技術措施，供類似工程參考。
關鍵詞 地鐵聯絡通道 簡易網格式機頭 頂進施工技術
1 工程概況
上海市軌道交通M8線淮海路站～復興路站區間隧道全長828 m，在上行線里程SK19+785.640 m處設有1座聯絡通道。其對應的地面位置為與壽寧路交匯處以南30 m的西藏南路，地面鄰近建筑物多為3層磚木結構老式里弄民房，并有f500 mm上水管和f800 mm煤氣管等。
隧道內徑為5.5 m，外徑為6.2 m，普通管片寬1 m，鋼管片寬1.1 m；聯絡通道的斷面尺寸為：高2.7 m、寬1.58 m；頂面標高為-11.56 m，底面標高為 -14.26 m，頂覆土厚15.56～15.62 m。聯絡通道處的上下行隧道中心標高為-12.56～15.62 m，中心線距離為12 m，外壁凈距為5.8 m，見圖1。
聯絡通道采用簡易網格式機頭，由下行線的XK19+789.577 m里程向上行線頂進施工。
2 工程地質條件
根據工程地質資料可知，聯絡通道處的主要土層從上到下分別是①1層雜填土、②層粉質粘土、③層淤泥質粉質粘土、④層淤泥質粘土和⑤1層粘土。
頂進時，上半部為④層淤泥質粘土，下半部為⑤1層粘土。
各土層物理力學指標見表1。
由表1和工程地質資料可知：聯絡通道所處的④淤泥質粘土層和⑤1粘土層，基本上均屬微透水性、抗剪強度較高的土層，其自立性較好。
3 聯絡通道施工設計
考慮到聯絡通道所處的④淤泥質粘土層和⑤1粘土層自立性較好，若采用簡易網格式機頭頂進施工，則在保證安全的前提下，可以節省人力、物力、經費及縮短工期。
3.1 施工設備
簡易網格式機頭由正面網格切土裝置、垂直法蘭、中繼間（內設糾偏千斤頂）、主頂進裝置、后靠和導軌組成（見圖2）。
⑴ 正面網格切土裝置是由下行線隧道內的382、383環鋼管片中的6塊洞口塊緊固連接成一體后加工而成的。將鋼管片中間2列開口打通，考慮到控制出土量和風險因素，還須制作相應數量的胸板，一旦出現突發事件，可以馬上封堵出土口。
⑵ 主頂進裝置由6臺1 000 kN的千斤頂、高壓變量油泵、換向閥和高壓軟管組成。沿聯絡通道軸線左右對稱布置的千斤頂支架，起到支撐千斤頂和導向的作用；高壓變量油泵提供千斤頂的壓力，換向閥可控制千斤頂的伸縮，規格一致的千斤頂保證千斤頂的行程同步。
⑶ 糾偏千斤頂設在中繼間內，用來糾正頂管的姿態，其數量和規格由正面的土壓力及復合管節外壁的摩擦力來確定。
⑷ 后靠支撐系統是由與隧道內弧面密貼的船底板加強肋板組成，后座與管片的接觸面須均勻密貼。其具體尺寸是根據聯絡通道的埋深和土質情況，通過計算推進反力來確定的。
⑸ 導軌由2根可以自由拆卸的型鋼組成，按設計的軸線鋪設，讓電機車將復合管節運輸至千斤頂頂進的范圍，并導向其順利頂入土中。
3.2 工作原理
簡易網格式機頭在主頂千斤頂的推力下頂進，網格前的土體受被動土壓力的作用，當被動土壓力大于網格艙內土壓時，土體就會被擠入艙內，然后人工把泥土運走。出土量由網格的開口率大小來控制。
3.3 管節
聯絡通道由6節寬1.58 m、高2.7 m、壁厚為0.2 m的預制復合管節組成，其中2節長1.2 m，為進出洞復合管節，4節標準復合管節長1.5m。復合管節由鋼殼和內襯混凝土組成，鋼殼背板涂2度環氧瀝青漆，內襯混凝土等級為C30，抗滲強度為0.8MPa，混凝土保護層厚2.5 mm，平整度和密實度符合設計規定，并預留壓漿孔（見圖3）。
4 聯絡通道施工技術
4.1 頂進施工前的準備工作
4.1.1 土體加固
為防止網格打開后正面的土體坍塌，造成水土流失，同時也為防止頂進時隧道發生橫向位移和管片變形，因此，須對簡易網格式機頭出進洞處混凝土管片外的土體進行注漿加固，經加固后的土體有很好的自立性、均質性，無側限抗壓強度達0.2～0.3 MPa。
4.1.2 測量放樣
聯絡通道施工前，采用地面控制網，根據進出洞門的中心連線，定出頂進的軸線和導軌面標高、后靠和千斤頂組的中心位置，減小因上下行線在施工中管片排布的差異而引起的相應預留孔方位差異造成的施工難度；同時，將測量臺固定在不受頂進影響的管片上，避免因后靠系統的變形而影響復測的精度。
4.1.3 管片支撐體系
聯絡通道施工前，應在隧道內設置型鋼支撐，形成柱狀鋼支撐，支撐聯絡通道口兩側的10環混凝土管片；在鋼支撐上（沿隧道縱向）設置鋼桁架梁，支撐點設在開口環上，開口位置上的支撐點處，必須填充混凝土。為了給鋼支撐施加預應力，在各鋼支撐頂端設液壓千斤頂，采用三角形墊塊與混凝土管片密貼（見圖4）。
4.2 出洞施工技術
4.2.1 施工參數
頂進速度控制在10 mm/min左右, 出土量宜控制在理論值的95%～98%；當千斤頂的頂力偏大時，可把網格適當放大（即上下2排網格打通）；反之，用胸板堵住網格。
4.2.2 注意事項
⑴ 為防止簡易網格式機頭發生“磕頭”，須將糾偏裝置（中繼間）與前2節復合管節緊密連接，確保相鄰管節的外形平整，控制頂管的姿態。
⑵ 為控制頂管的姿態，頂進時要隨時調整主頂千斤頂的位置，即控制千斤頂的合力位置，若頂管有向上的趨勢，則將下部的千斤頂向上移動；反之，讓上部的千斤頂向下移動。
4.3 正常頂進施工
4.3.1 施工參數
頂進速度一般控制在20～30 mm/min，如果發現正面土體擠入很慢，且頂進壓力也變得越來越大時，應放慢頂進速度，即控制在10 mm/min左右，否則極易造成頂管上拋。
正常情況下，出土量控制在理論值的97%～100%之間；如果千斤頂的頂力過大時，則可以適當提高網格開口率。
4.3.2 注意事項
⑴ 密切關注地表沉降、土質的變化、覆土的厚度及地面建筑物等的監測數據，及時調整出土量，控制地層變形；
⑵ 優化主頂千斤頂的編組，控制頂管的姿態；
⑶ 在主頂千斤頂編組能控制的情況下，盡量不用糾偏裝置，以免影響后面整體復合管節的姿態和測量；
⑷ 當一節管節頂進結束吊放下一節管節時，應保證止水密封橡膠帶在對接拼裝時與管節充分密貼，且受力均勻。
4.4 進洞施工技術
4.4.1 導軌的鋪設
簡易網格式機頭在進洞前，應安裝好導軌裝置，導軌的坡度應與聯絡通道的坡度相吻合。
4.4.2 布置應力釋放孔
將鋼管片兩旁的壓漿孔作為應力釋放孔，預先安裝上球閥。當機頭即將靠近洞門時，根據實際情況，用球閥來控制應力釋放孔的閉啟，避免封門變形或正面的土體涌入隧道內。
4.4.3 施工參數
頂進速度一般控制在10 mm/min左右；為降低對封門的壓力，防止土體涌入隧道內，必須盡量挖空正面土體。
4.4.4 注意事項
⑴ 拆除封門時要有專人指揮，布置好最佳的吊點；簡易網格式機頭必須保持良好的狀態，一旦封門拆除，簡易網格式機頭立即頂出土體，盡量縮短進洞的時間；
⑵簡易網格式機頭進洞后，用鋼板將洞門圈和復合管節間的空隙封焊住，防止水土流入隧道；
⑶ 聯絡通道完全貫通后，通過復合管節上預留的注漿孔，壓注足量的漿液填充建筑空隙，防止地面沉降和管節滲水，并處理好壓漿孔。
5 施工監測
⑴ 在聯絡通道上方鄰近的建筑物和管線處布置地表變形測點，測點間距為2～5m；測量頻率視地表變形速度及可能對地面結構造成影響的程度而定；采用自動安平水準儀和線條式銦瓦水準標尺等儀器進行測量，測量精度在±0.3 mm左右。
⑵ 隧道變形的監測范圍為沿隧道40 m，測點間距為2～5 m（聯絡通道附近的測點應加密布置，用同上的儀器量測管片的水平和垂直位移，測定隧道的變形。
⑶ 聯絡通道頂進施工的實際時間僅為40 h，地面累計（30天）最大沉降量為6.12 mm，管線及建（構）筑物的累計最大沉降量為3.41 mm；已建成的隧道測得最大位移值為+1 mm；測得最大變形值為1 mm；頂進結束后10 d，測得周平均沉降值< 0.5 mm；聯絡通道內未見滲漏水點。
6 結束語
通過本工程的施工實踐，可以得出：簡易網格式機頭施工工藝較適用于上海軟土地層內的聯絡通道施工。
簡易網格式機頭的施工工藝具有以下特點：
⑴ 準備期、實施期均很短（約為冰凍法的1/3），且聯絡通道的后期穩定時間亦較短；
⑵ 對土體的擾動小，不僅全面增強了鄰近建筑和管線的安全，而且能使聯絡通道始終處于較穩定的土體中；
⑶ 一旦遇到險情時，可立即封堵，有效地控制險情的擴展；
⑷ 施工成本較低（約為冰凍法的2/3），且頂進設備可重復利用，經濟效益顯著；
⑸ 由于管節為高精度的預制構件，且在施工過程中便于控制，使聯絡通道質量得到提高。外觀質量優良，未見滲漏水點。
為使該施工工藝在今后的類似工程中可得到廣泛的推廣應用，進一步做好設計、施工一體化，需對下列幾方面進行優化與改進：
⑴ 根據盾構機的性能，盡量放大隧道內鋼管片（聯絡通道預留口）的寬度，尤其是鋼管片的開口寬度，以實現更大空間的頂進法聯絡通道施工；
⑵ 將作為簡易網格式機頭的頂出鋼管片，由現在的徑向開口改為水平開口；并使接收側隧道內的洞門鋼管片尺寸略大于始發側，便于頂管機的進出洞施工；
⑶ 在盾構推進至聯絡通道位置時，盡量減小對土體的擾動，并盡快實施土體加固和環箍注漿等措施，隔絕同步漿液流竄，保證頂進時的土體均勻性；
⑷ 在滿足隧道內施工空間的前提下，盡量采用長行程（大于管節長）千斤頂作為主頂千斤頂，這樣就不必多次更換頂塊，可使頂進施工連續進行，既加快了施工速度，又有利于頂進軸線的控制、降低起重作業風險、提高總體質量。
建議在有集水井的聯絡通道中，采用簡易網格式機頭進行施工，即在頂進管節的相應位置，預留類似鋼管片的可頂出結構，進行向下頂進施工，構筑集水井。
