引江济淮工程穿越盐洛高速顶管工程长度130m，顶管段采用双管平行布置，两管中心间距39.5m。顶管采用顶套管+内穿钢管的布置型式，套管采用DN3500 顶进用大口径钢筋混凝土Ⅲ级管，内穿DN3000钢管，两管间采用C15自密实混凝土填充。沉井周边布置双排高喷防渗墙，并对始发区和接收区采取了高压旋喷灌浆加固处理。

场区在勘探深度范围内，揭露地层主要为第四系全新统上段、下段及上更新统冲积地层，各地层多具水平层理，具有岩性不均匀、岩相变化快的特征顶管轴线主要位于粉细砂层，地质均匀，但渗水性强。

一、顶管工艺选择

本项目位于高速公路两侧农田内，场地宽阔，具备设置泥浆池的条件，故本项目顶管掘进机采用泥水平衡顶管掘进机，该设备具有沉降控制精度高，顶进速度快，便于操作和维修，施工可靠性好等特点。并且根据大量施工实践，顶管厂家改进设计了主轴密封，采用双道密封形式，从而解决了主轴密封性能不可靠的难题。

二、大口径顶管沉降控制重点分析及对策

1、重点分析

(1)高速公路附近禁止降水，对保证沉井施工过程中地下水位稳定，不出现明显地下水位下降是本项目的施工重点。

(2)顶管管径较大，开口断面面积达14m，顶进过程中对土体扰动较大，对高速公路地基变形要求严格，控制地基变形是工程关键。

(3)顶管施工前对顶管涉及一定范围内砂土及以上部分土层进行注浆加固，确保注浆加固效果对于控制高速公路地基变形是本项目重点。

(4)顶管穿越高速公路，车辆通行频繁，且高速公路管理部门对地面沉降精度要求高，正常保通的情况下施工控制难度大。

2、沉井施工措施

(1)设置防渗墙。结合顶管工程工作井和接收井所处位置地质情况以及沉井结构要求，为减少下沉时对周边土体扰动及渗水、涌砂情况发生，根据规范规定，在沉并周边提前布设双排高压旋喷桩防渗墙，连环套接成墙，保护沉并周边土体稳定。

(2)根据渗水情况分段下沉。穿越盐洛高速顶管工作井及接收井总高度20m，根据沉井结构采取四节制作。因沉井底部未采取防渗封底措施，第一次下沉后沉井底部出现渗水情况，故第二次下沉采取不排水下沉，保持井内水位不低于周边地下水位，避免出现沉井周边下沉及塌陷情况发生。

(3)严格下沉速度控制。沉井在下沉过程中控制下沉速度，防止突沉和倾斜，沉井下沉至设计标高2m以上时，将沉井暂停下沉24h左右，观察并记录沉并自由下沉量以确定沉并停止取土下沉的高度，当沉井下沉至设计标高以上1m时，每天下沉速率不大于0.3m，防止突沉和超沉事故发生。

深井施工布置图

3、地基加固措施

为保证顶管施工过程安全，减少或避免高速公路路面下沉，特采取灌浆措施对穿越盐洛高速段现状地面以下土体进行预注浆加固。向钻孔中进行压力注浆，并做好袖管阀的安装工作，科学选择注浆设备向路基土体中均匀注入浆液，并通过渗透、填充等方式，将土粒间隙中的空气和水分等进行挤压排除，减少土体孔隙，提升地基结构强度。

(1)注浆方式及范围。采用由下而上的竖向注浆，注浆范围横断面方向为坡脚以外15m，行车方向为各顶管两侧10m宽范围；对于顶管正上方区域竖向注浆深度至顶管顶面高程以上0.5m，其余竖向注浆深度至顶管底面(套管外)高程以下2m。

(2)注浆孔布置。注浆孔采用梅花型布置，从高速公路路基中心线两侧各1.5m开始，按照行车方向间距1.5m，顶管方向排距1.5m的方式布置注浆孔，注浆孔钻孔直径设计为90mm，注浆管采用直径48mm的PVC袖阀管。

(3)注浆参数。采用水泥浆液，水灰比暂定1:1，注浆压力暂定0.2~0.5MPa，具体根据注浆试验进一步调整。

(4)试验段试验。为最大程度确保顶管对高速公路路基安全，在顶管试验段即工作井侧路基坡脚外25~15m范围作为注浆试验段，检验土体注浆加固后顶管效果。通过灌浆试验并进行试验段顶管试顶后观测，该段地面基本无沉降。经试验后，明确该段注浆参数为水灰比1:1，注浆压力0.5MPa。

注浆剖面图

4、顶管过程控制

顶管施工中的过程控制也是控制地面沉降和顶管施工成败的关键。

(1)施工准备及洞口密封安装。本项目实施时，为有效避免顶进中洞口以及内部涌人大量泥浆，可以在洞口位置设置单法兰穿墙钢套管，为后期橡胶止水圈及止水封板的安全提供便利。顶进距离一般比较长，在顶进的过程中容易因为管套环、管材等的摩擦导致橡胶止水圈出现破损，因此需要及时观察和更新止水圈。可以在洞口内部再设置一圈止水圈，防止在更换法兰的过程中，导致止水圈掉入井内。

洞口密封图

(2)触变泥浆注浆。顶管顶进施工时，由于管外壁与土体摩擦，易造成周边对管道的阻力加大，通过对管外周孔隙进行压住触变泥浆填充，降低地层损失，并降低顶进阻力和地面沉降。顶管机头尾端需要与顶进压浆保持同步，并在砼管道的适当位置对泥浆损失进行动态跟踪补充。

(3)纠偏检查实施。纠偏开始前，需要先设置提前量，并严格根据纠偏顺序进行施工。先对高程纠偏再对中线纠偏，最后处理小角度纠偏。在机头内部的纠偏中，需要控制油缸一次伸出量，一般控制在2cm。如果发现光点位置的移动速度明显放缓，或者出现反向移动的情况，及时缩回纠偏油缸。同时要兼顾仰俯角的变化情况，并以此为基础开展纠偏工作。最大纠偏值需要控制在 3°以内。

(4)管周置换注浆。为了避免顶管结束后，管外膨润土浆液流失产生空腔，引发沉降，故需用水泥浆液充填顶管管材和原状土的缝隙，保证两者结合良好。灌浆要保持覆盖断面的全部范围，并通过水泥砂浆进行压注，置换润滑泥浆。灌浆时应加强观测，以防管壁发生变形破坏。

(5)沉降观测。顶管施工前，采集顶管轴线周边范围的现状地面标高，并布设监测点。顶管施工期间，安排专门监测人员定期对地面沉降进行监测，发现累计沉降量超过20mm的情况立即停止作业，检查异常沉降原因，找到原因并排除后才能继续顶进施工。

三、沉降控制效果

通过从沉井、顶管等各阶段的多项控制措施，有针对性地解决了盐洛高速顶管工程的地面沉降问题。本工程完成后，经过测量，该处高速公路影响区域局部最大沉降量为15mm，大部分区域未发生沉降，沉降控制情况符合相关规范要求。