文章所依托工程为广州市白云区石井河新市涌拦河枢纽工程管线迁改部分，该迁改工程起点始于白云区鹅掌坦工业区经下穿石井河主河道终点止于螺涌联社新围路处，迁改的现状管为大坦沙污水厂中间提升泵站3号~5号站的连接管，现状管管材为DN1500mm 钢管，该工程除两端接驳处外，整体采用非开挖式的顶管工艺施工，主要施工内容包括顶管段长225m，明挖段长21m，1口φ10.6m工作井，深15.11m，2 口φ5.0m接收井，深11.05 m、16.11m，工作井和接收井主要采用不排水沉井法施工，顶管管材采用 D1 520mmx20mm焊接钢管，焊接接口，施工方式为破岩顶管施工。明挖段采用18m长拉森IV型钢板桩支护开挖施工，基坑开挖深度8.95m。

地质条件

场地位于广州市白云区石井河河口上游约500m处，地貌单元属珠江三角洲海冲积平原，地势开阔低平，周边人类工程活动剧烈，场地四周均为道路、房屋、河堤、污水浅层渠箱等建筑物主要地层为第四系(Q)和石灰系(C)，施工区域地层结构从地表向下主要为：素填土、泥、粉细砂、砾砂、中粗砂、粉质黏土、微风化石灰岩。其中素填土为滞水层，该层水量较少，补给来源主要为大气降水垂直补给、相邻含水层侧向补给和地表水的补给，补水量受基街的影响明显；淤泥、粉细砂、砾砂、中粗砂为潜水层，是该场地的主要含水层，以孔隙潜水为主，水量丰富，补给来源主要靠周边河涌河水补给及相邻含水层的补给，补给量受季节和潮水的影响明显，也是工程施工过程中重点施工层。

地表从上至下的主要组成表

机械设备选型

结合工程现有的施工条件、周边土质情况及使用管材管径的要求，选用地面遥控操作的YD1200岩石顶管机。此次采用的顶管机型核心部件有切削刀盘及外壳、机头液压装置、动力装置、机内泥水系统、机头纠偏系统、电气操作系统，显示系统等结构组成。

岩石顶管可适用于各类土质，包括软土、硬土、黏土、砂及砾石、卵石、岩盘、岩石硬度不超过 200MPa。由于此次设备采用PLC控制系统，控制系统成熟可靠，因此不易发生因控制电缆接头接触不良而产生的故障等问题。4组纠偏油缸呈“井”字形排列，纠偏时每相邻的两组油缸为1组。编组由操纵台上的十字开关操作，直观、可靠。纠偏油缸的行程，根据行程仪指示其伸出长度，及时进行调整。机头俯仰有倾斜仪，机偏转(滚动)有偏转仪而且这些数据可在操纵台的触摸屏上显示出来。

存在风险分析

沉井施工时

地面沉降及沉井倾斜风险分析：为保证施工安全，顶管工作井及接收井采用沉井的工艺。由于施工区域位于工业区及居民区范围内，周边建筑物密集，尤其是W2接收井距离附近最近房屋仅3.1m，沉井下沉过程中对周边土体的稳定性产生影响，对房屋安全造成影响，给顶管工作井及接收井施工带来了极大的难题及困扰。工作井、接收井穿过的素填土、淤泥、粉细砂等地层，地层地下水丰富且复杂多变。由于受珠江水系潮起潮落的影响，基坑支护高压旋喷桩等止水桩成桩效果差，导致局部出现止水失效的问题，在沉井过程中极易出现流沙现象，进而带来沉井倾斜甚至地面沉降等安全隐患，从而对周边建筑物造成很大的风险。

顶管施工时

顶管进出洞风险分析

洞口外加固土体的质量是保证顶管进出洞施工安全的关键因素，这是由于在进出洞过程中凿除洞口处的钢筋混凝土需要较长时间，而在这个作业过程中，洞口外的土体将始终处于暴露状态，如果洞口周边土体为流沙、淤泥等流动性大的软地质且其土体加固的质量达不到设计要求时则可能会出现在洞口打开的一瞬间造成洞口外侧的土体涌人顶管工作井或者接收井内的情况，进而出现土体大量流失、地面沉降、坍方甚至威胁作业人员的人身安全等风险。

穿河顶管段现有建（构）筑物风险分析

W3~W2顶管段为穿河顶管施工，在石井河两侧平行于河道布置有两条3mx4m浅层渠箱，渠箱外侧为石井河河堤碧道挡墙，挡墙基础为水泥搅拌桩，渠箱基础为高压旋喷桩加抛石处理，经过处理后的地基相较于原始地质更为复杂，给顶管施工造成了一定的难题，这也是选择破岩顶管机顶进的主要因素。

在顶管施工过程中，由于受顶管顶力的作用往往会引起周边土体的扰动，进而引起地表形变甚至周边建(构)筑物的变形，由于受周边环境、地质条件以及顶进方向等因素的影响，地表形变可分为压缩和拉伸引起的两种不同变化；其中地表的压缩变形主要会引起建(构)筑物的裂缝，隆起等；而地表的拉伸变形往往会造成周边建(构筑物出现沉降、位移，严重时甚至可导致建(构)筑物坍塌。

河堤挡墙、地下浅层渠箱往往对上述的地表变形非常敏感，在顶管施工过程中，受顶管外力的作用对河堤挡墙、地下浅层渠箱的附加应力超过其所允许的应力时，可能会导致河堤挡墙、地下浅层渠箱的形变，进而使其安全性及使用性受到影响，严重时甚至会引起河堤挡墙的坍塌、地下浅层渠箱的开裂，影响地质安全。

浅层覆土顶管风险分析

由于受珠江水系潮起潮落的影响，致使石井河河床水流出现往复流动以及流速缓慢等现象，降低了水流对河床的冲刷，进而使河床地质表面堆积相当厚度且流动性大的淤泥。同时由于周边建(构)物密集、地下情况复杂，进而使两岸顶管工作井、接收井施工深度受到限制，从而导致跨河顶管段局部顶管浅层覆土且覆土土质差，在顶管顶进过程中，由于浅层覆土土层不能均匀有效地提供土层反力，致使机头因受力不均而偏离顶进线路，严重时甚至出现塌方、管道上浮、机头暴露在河水内等风险。

顶管施工现场参考

主要安全控制措施

沉井施工时

地面沉降及沉井倾斜控制措施：沉井下沉前，提前沟通业主委托第三方对沉井周边的房屋等建筑物做好鉴定工作，根据鉴定结果，采取注浆加固或高压旋喷桩支护等方式进行保护，同时根据相应监测规范对其进行监测，如果发现有下沉或位移的趋势，立即采取相应的加固保护措施。

沉井下沉过程中始终坚持“以纠偏为主，以下沉为主”的纠偏原则，使沉井的偏斜幅度得到有效控制，可以缩小对周围土体的影响范围。

沉井下沉时，第1节沉井下沉完毕后，在沉井四周施打1圈拉森钢板桩，防止出现流沙，隔断土体的破裂坍塌，必要时可采用高压旋喷桩加固。

顶管施工时

顶管进出洞控制措施

针对顶管工作井、接收井在开洞时可能出现的漏水、漏沙风险，在洞门开凿前，提前预备好木板、槽钢等支护材料；棉花胎、草包和已装土的蛇皮袋等填充材料；速干及常规水泥、水玻璃、聚氨酯等灌浆封堵材料。在开凿洞口过程中，一旦有险情发生，在立即停止洞门开凿的同时用棉花胎加木材或槽钢进行支撑，并用速干水泥以及叠放土包等方式进行紧急封堵，以控制险情，然后采取压注双液浆或聚氨酯的措施直至堵住漏点。

针对在洞门完全打开的情况下顶管机进洞口时可能出现的沉降、塌方风险，在顶管机进洞施工时要对洞口前方土体进行双液注浆处理。具体做法为在洞口位置的前方及正上方的地面上提前打设好注浆孔；并在现场提前预备好注浆设备和足量的注浆材料。一旦出现洞口周边水土流失或者周边建(构)筑物沉降位移数据达到报警值的情况，首先第一时间以最快的速度将顶管机顶进土体，用顶管机机头临时支撑和封堵住洞门正面土体，此刻需要注意的是在顶进过程中螺旋及输送系统不得作业及出土，然后立即利用提前打设好的注浆孔对相应部位进行注浆加固，防止水土从顶管机壳体周边流失，以达到控制周边建(构)筑物沉降速率和填充水土流失所造成空洞、塌方的目的。

顶管穿堤及渠箱控制措施

开工前，提前沟通业主委托第三方对河道两岸挡墙进行鉴定工作，根据鉴定结果，采取注浆加固或高压旋喷桩支护等方式进行保护，同时根据相应监测规范对其进行监测，如果发现有下沉或者位移的趋势，应立即采取相应保护措施。

由于浅层渠箱底部距离新建污水管道最小净距离只有2.43m，在过江顶管施工前，对浅层渠箱进行旋喷桩加固保护。

浅层覆土顶管控制措施

开工前，根据施工蓝图，结合地勘报告对跨河顶管段顶管路由进行充分的调查及复核，尤其是河道范围内，重点复核顶管范围内河床断面与设计图纸的差距，并结合实际复核地勘报告的详细度，如存在地勘报告空白区域，及时反馈业主进行补充完善，以确保顶管路由畅通可控。

在河道内对顶管范围内浅层覆土且覆土土质差的区段，先清理河床表层淤泥等流动性大的地质，然后采用吨袋或者砂袋对其回填密实。

顶管施工现场参考

结束语

在珠三角这类城市化高的地区，在城市主要地段大规模开挖施工管道已难以实现，因此诸如顶管此类施工速度快、对周边环境影响小的非开挖施工方式成了首要选择。结合广州市白云区石井河、新市涌拦河枢纽工程中的过江污水管迁改工程对复杂地层下穿河道顶管施工安全风险及控制措施进行了分析，在施工过程中，利用钢板桩其良好的支护性与止水性，对沉井进行闭合式围护，以此降低沉井下沉对周边建(构)筑物的影响；同时采取提前加固、提前处理、时刻监控预防的措施，对跨河顶管全线贯通进行保驾护航。