由于地下地质、水文环境的不确定性、现行勘察规范对钻探点间距要求、地下障碍物物探技术的局限性等原因，顶管工程经常会遇到各种地下不明障碍物。
不明地下障碍物主要为地下孤石、废弃管（混凝土和钢管）、废弃工程桩及围护桩、未回收锚索、未探明管线、边坡抗滑桩及现状重要建筑物桩基等障碍物。
因此，如何安全快速有效地处理不明障碍物具有非常大的工程意义。本文根据实际成功案例工程进行研究探讨，分享和总结案例设计过程及施工过程，以指导后续有关类似工程。
工程概况
工程位置和周边环境概况
公明车辆段110kV公塘ⅠⅡ线、育塘蒋线新建电缆路径下穿光明大道沿规划月亮路敷设，其中过光明大道A5~A6段采用内径1500mm（外径1800mm）水平顶管下穿光明大道，顶管段覆土厚约10~12m，坡度为10.0‰，设计顶管长度约261m。A5~A6顶管段下穿次高压燃气管（ 500钢管）、中压燃气管（ 500塑胶）及雨水管（ 500混凝土）。
工程总平面示意图
工程地质情况
本工程主要揭露地层为第四系全新统人工填土，其下为第四系冲洪积层的中粗砂及粘性土层，基岩上部多为第四系残积土所覆盖，下伏基岩为加里东期片麻状黑云母花岗岩。
遇障情况分析
2022年3月3日A5~A6段顶管采用泥水平衡顶管机由A6始发，3月11日顶管至185 m遇地下不明障碍物。顶管机硬磨2d，机头进尺约6m，由于始发时使用的顶管机不具备凿岩功能，已无法继续掘进。顶管机停机位置与燃气管（DN200）平面位置基本重叠，竖向距离约9.2m；与雨水管（混凝土DN1500）平面距离最近约2.6m，竖向距离约8.1m；与污水管（混凝土DN400）平面距离最近约5.9m ，竖向距离约7.4m。
顶管机遇不明障碍物位置平面示意
鉴于顶管无法继续再掘进的情况，与管线权属单位沟通，立即组织设备进场补勘，探明地下不明障碍物。针对现阶段顶管停机位置，在其前方0.5~1m处布置1个勘探孔，并在剩余70m未顶进段布置1个勘探孔，视地层起伏情况再适当加密勘探孔。
根据补勘资料，顶管机停机的主要原因是遇到中风化片麻黑云母花岗岩（天然单轴抗压强度14.0～49.5MPa）。顶管机停机位置主要地质为强风化土状片麻黑云母花岗岩、强风化块状片麻黑云母花岗岩及中风化片麻黑云母花岗岩。
遇障处理方案研究
顶管工程遇不明障碍物处理方案主要分2大方向：地面及地下处理技术。其中地面处理技术和地下处理技术又分多个处理方案，对多个方案进行了整理及从多个方向对比。
地面处理技术
竖井开挖技术
原理：直接通过开挖的方式取出障碍物。
优点：应用最早、技术成熟、难度较低，可处理各种类型障碍物。
缺点：顶管上方不能存在重要建（构）筑物、无法迁改管线及河流等。投资较高，工期较长，可实施性较强。
案例：南京市外秦淮河污水截流管顶管工程（DN800），埋深8.2m，地层以粘土为主，施工中遇河堤灌注桩。
钻孔清除技术
原理：依靠钻探技术，从地面钻至障碍物所在位置，再对其进行相关处理。
优点：安全、可靠、高效，地质适应性强，可清除各类障碍物。
缺点：顶管上方不能存在重要建（构）筑物、无法迁改管线及河流等。投资一般，工期一般，可实施性较强。
案例：广州市大沙地污水处理系统厂外管网土建混凝土顶管工程（DN2000），埋深8.5m，中粗砂层，遇外径1.8m旧污水管。
地下处理技术
慢速磨顶技术
原理：降低顶进速度，借助自身刀盘或其他辅助机构，不断对障碍物进行磨损破碎达到去除目的。
优点：可应对顶管上方存在重要建（构）筑物、无法迁改管线及河流等环境。
缺点：不能处理废弃管道、钢筋、全断面大块孤石等障碍物，风险高。投资较低，工期较短，可实施性一般。
案例：白龙港南线东段污水干管顶 管工程，顶管管径DN4000，淤泥质粘土层为主，提前对顶管机进行改造，增设16把先行刀，最终顺利磨除障碍物0.56m PE管。
开仓清除技术
原理：在开挖面稳定条件下开舱进行人工、机械或爆破处理。
优点：可应对顶管上方存在重要建（构）筑物、无法迁改管线及河流等环境。
缺点：需专业技术人员操作，存在较高风险，掌子面不能暴露太长时间，风险高。投资较高（包括加固，可实施性一般。）
案例：汕头市第二过海水管顶管工程（钢管DN2000），顶进中遇坚硬岩石段及体积较大孤石。对土体进行加固，加压开仓，对岩层及孤石进行爆破处理。
套管技术
原理：将管径不同的钢套管或顶管机顶入遇障顶管机外围或内部，然后进行障碍物处理。
优点：技术成熟，施工风险低，可应对顶管上方存在重要建（构）筑物、无法迁改管线及河流等环境。
缺点：顶管纠偏难度大、顶管接收井需满足始发空间。投资一般，工期一般，可实施性较强。
案例：温州汤家桥北路过河污水顶管(DN1000)，在顶至离接收井洞门7m时遇较大钻孔灌注桩。对地层预加固后，在接收井安装顶进设备，采用直径为1.4m的钢管反向顶进至遇障顶管第一节管位置，最终从接收井拉出机头。
顶管回退技术
原理：通过顶进油缸反向拉拔管节，而管节本身需与顶管机头焊接或螺纹方式连接成为整体，逐渐拉出顶管。
优点：能处理可清除类及不可清除类障碍物，处理范围广。
缺点：施工操作复杂，且对地表沉降影响较大。投资一般，工期一般，可实施性一般。
案例：金山一水厂二期水钢顶管（DN1200）工程，埋深2.4m，顶进约10m后遇原水管混凝土支墩，采用顶管回退技术然后更改顶进线路。
考虑顶管机停留位置位于光明大道主道上，交通疏解困难、同时上方有现状110kV架空线，中压燃气管（DN200）、雨水管（DN1500），采用地下处理技术进行清除障碍物可实施性更高。本工程顶管施工前，属于事故处理，未对顶管刀盘进行特殊改造，慢速磨顶技术不可行；该区域水位较高，水系丰富，地面加固条件困难，开仓清除技术风险太高；同时顶管已经施工约191m，采用套管技术（反向套管法）进行清除障碍物更加安全经济可行。
结束语
现阶段顶管施工工艺技术成熟，如在顶管施工前及时发现地下障碍物，处理方案将考虑得更加周全、可靠及更加经济。被动地进行事故处理，在处理不明障碍物时考虑的更多是安全和施工周期，可选择余地减少。
因此，施工前期对地质、建（构）筑物排查、地下管线探摸工作就格外重要，避免施工过程中遇不明障碍物进行被动处理显得尤为重要。
（1）泥水平衡顶管施工遇不明障碍物时，采用非机械顶管反向掘进，清除地下不明障碍物后，再通过反向拖出顶管机，可1*3*1+19-10/29+7-3实施性、安全性均有保证。
（2）非机械顶管采用钢管管节时，建议管节接头采取一定数量钢管活接头，对顶管纠偏有较大的作用。
（3）套管技术（反向套管法）可应对顶管上方存在重要建（构）筑物、无法迁改管线及河流等环境，技术成熟，施工风险低，在方案选择上具有很大的优势。
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