頂管技術在供水管道施工中的應用

【摘 要】 頂管技術作為一種非開挖掘進式頂管施工方式，以其諸多的優點在城市供水管道施工中得到廣泛的應用。本文結合工程實例，從供水管道工程的質量控制和質量驗收出發，探討了頂管技術在供水管道施工中的應用，并提出一些控制措施，以期指導實踐。

【關鍵詞】 頂管技術；質量控制；設計圖紙；質量驗收

隨著我國城市化進程的加快，城市建設規模不斷擴大。供水管道工程作為城市基礎設施建設的一部分，擔負著為城市居民和工農業發展提供水資源的重任，其管道的結構穩固和功能完善是確保供水安全的重要保障。供水管道工程需要在地下進行施工，對施工技術要求比較高，其中沉井和頂管施工是工程實施的關鍵。頂管技術作為近年來發展較為迅速的一種施工方式，具有施工場地小、噪音和震動低、對周圍環境污染小等優點，目前在供水管道工程中有著廣泛的應用。但在施工過程中，如果施工人員無法確保供水管道頂管施工的質量，則可能威脅到工程的安全，損害施工企業的利益。因此，企業施工人員應加強供水管道工程的施工質量控制工作，以確保工程施工質量安全。

1、工程概況

某供水工程，供水管道長約14.55 km，主管徑DN1600，管材采用鋼管，其中過河道段采用頂管技術進行施工，頂管長度180m，管中心標高-6.880m，工作井平面尺寸9.6m×9.6m，高度為13.4m，接收井平面尺寸9.6m×4.5m，高度為14.4m，采用沉井施工（圖1）。沉井與頂管施工為本工程實施的關鍵。

2、工程地質情況

根據地質勘察情況，場地軟弱層淤泥質粘土層厚度較大（厚10.4～14.8m），頂管區域土層均為淤泥質粉質粘土，含水量42.1%～53.9%，孔隙比1.177-1.484，屬軟弱土，易流塑變形。場地地下水主要為上部孔隙潛水，主要賦存于淺部粉質粘土和淤泥質土中，淺部土層賦水性較差，土層滲透性差。

3、質量控制措施

通過分析本工程設計內容及地質勘測報告資料，淤泥質土層中沉井、頂管施工應是質量控制工作重點。要做好工程質量控制，監理方應先熟悉設計圖紙的技術要求和施工專項方案，掌握施工重點及難點，對可能影響施工質量安全的因素，應在施工前進行預控；然后根據設計、規范及施工專項方案要求，在實施過程中控制每道工序的質量。

3.1 熟悉設計圖紙

在對本工程實施監理前，應熟悉消化設計圖紙及地質勘測報告內容，對土建結構、工藝設計中存在的問題提出合理的建議。要求設計方對沉井施工中的不同下沉方式對結構產生的影響進行結構核驗，對鋼管的破口方式及焊縫質量等級提出設計要求。

3.2 審核施工專項方案

本頂管工程包括沉井和頂管施工兩部分。先由監理工程師對施工單位上報的施工專項方案進行初步審查，然后根據住房和城鄉建設部建質（2009）87號《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》要求施工單位組織專家論證。

監理初步審查內容包括：

（1）專項方案內容的全面性；

（2）工作井、接收井模板支撐體系及下沉穩定性計算復核；

（3）頂力計算復核；

（4）審查沉井下沉傾斜、位移、扭轉的預防及糾正措施；

（5）工作井出洞口土體穩定措施；

（6）混凝土封底措施；

（7）頂管設備選擇；

（8）減阻措施及糾偏措施；

（9）鋼管焊縫質量、防腐質量的保證措施；

（10）現場總平面布置，安全文明施工，施工中突發事件應急措施；

（11）工作井外運河堤岸保護的圍護結構施工；

（12）對周邊環境影響監測、環境保護措施等。

施工單位根據監理初審要求修改方案，組織專家論證，通過后按論證意見對施工方案進行最終修改并組織實施。

3.3 沉井施工控制

本工程工作井、接收井采用三次制作，二次下沉，結合施工方案下沉穩定性驗算結論，沉井下沉采用排水下沉方法。工作井三次制作高度為3，5.2，5.2m；接收井三次制作高度為2.8，5.9，5.7m。開挖3m深基坑，在基坑內進行沉井基礎施工。

從本工程地質情況看，沉井位置屬淤泥質粘土且土層較厚，隨沉井接高施工自重相應增加，應防止發生自沉、不均勻沉降及傾斜等現象，重點控制工作如下。

（1）沉井基礎施工應確保砂墊層厚度、密實度、枕木數量，以保證基礎承載力均勻。

（2）對稱抽出枕木，采用排水下沉。第一次下沉至方案規定的深度時停止，下沉過程中應注意監測沉井結構傾斜情況。

（3）為確保沉井第三次接高的穩定性，防止沉井自沉和接高施工時發生傾斜，在第一次下沉停止時，采取井外側覆土增加摩阻力和井內注水增加浮力的措施。

（4）第三次接高時，應加強沉井沉降和傾斜情況的監測，發現問題及時采取措施。

（5）沉井第二次下沉法，采用排水下沉，沉至預定標高時采取穩固措施，在井外側適當回填土方以增加阻力，防止超沉。

（6）做好下沉記錄，特別是沉井接近到位時應增加監測頻率，計算下沉速率，為終沉施工提供依據。

（7）本工程沉井第一次下沉過程中發生傾斜，現場采用在刃腳較高一側加強取土，并在較低的一側適當回填土方的對策，同時配以局部偏心壓載糾正偏斜；第二次下沉因控制較好，未出現傾斜情況。

（8）采用干封底。沉井下沉到距設計標高0.1～0.2m停止挖土和抽水，使其靠自重下沉至（或接近）設計標高，排干井內積水，清理后封底。為防止沉井不均勻下沉，底板澆筑分格對稱進行。

3.4 頂管施工控制

本工程采用雙管平行頂進，中心間距4.8m，為避免雙管同時頂進可能產生的土體擾動等不利影響，確保頂管順利，分先后兩次頂進。頂進工藝如圖1所示。

3.4.1 工作井出洞口土體加固

為保證機頭頂出不下沉和洞口止水，按設計要求在工作井出洞口外用水泥攪拌樁對土體進行加固。

3.4.2 機頭及頂進設備選擇

選用泥水加壓機械平衡頂管機。根據設計要求，本工程頂管頂進理論最大計算頂力3640kN，工作井后背墻允許頂力5000kN，現場設油缸4只，每只油缸最大推力1500kN。

3.4.3 測量

采用高精度激光經緯儀對頂管軸線進行測量，用高精度水準儀測量頂管高程。為減少頂管軸線及高程測量的偏差，施工過程中應經常進行復核。

3.4.4 鋼管破口及焊接檢測

為減少鋼管焊縫數量，鋼管每節長6m。本工程鋼管破口以管頂、管底采用平焊施工為技術要求，由鋼管廠家定做破口。在焊接完成、進行防腐施工前，由第三方檢測單位按設計要求對焊縫進行檢測。

3.4.5 頂管機出洞防“磕頭”措施

由于頂管機自重較大，出洞時會產生“磕頭”現象，本工程采用兩個對策。一是將機頭墊高5mm，并使出洞時機頭保持一定的向上趨勢，頂出時若發現機頭有下磕趨勢，即用千斤頂進行糾偏；二是在出洞口處采用水泥攪拌樁對土體進行加固。

3.4.6 減阻措施

根據專家論證要求，在后60m的鋼管段采用注漿減阻措施，每隔12m設注漿孔1組3個，按120°均勻布置，注漿孔由鋼管廠家設置，施工完畢后用不銹鋼封堵。

3.4.7 管道抗扭

采用管內平衡對稱布置設備，嚴格控制軸線偏差，勤測勤糾，使用同規格千斤頂、直縫鋼管等措施，以避免管道扭轉。

3.4.8 河堤沉降監測

為避免頂管施工時可能對河堤產生的影響，在運河兩側河堤上頂管范圍各設3個觀測點，每天對河堤進行沉降和位移監測，監測結果顯示變化微小，未對河堤產生影響。

4、質量驗收

4.1 分部、分項、檢驗批劃分

4.1.1 沉井（子分部）

沉井外圍護結構（分項）：每座井作為1個檢驗批，本工程工作井作為1個檢驗批；沉井內鋼筋、模板、混凝土分項：每座井作為1個檢驗批，本工程分工作井、接收井2個檢驗批。

4.1.2 頂管（子分部）

頂管接口（分項）：頂管長度每90m為1個檢驗批，本工程分2個檢驗批；頂管安裝（分項）：頂管長度每90m為1個檢驗批，本工程分2個檢驗批；管道內、外防腐層（分項）：頂管長度每90m為1個檢驗批，本工程分2個檢驗批。

4.2 沉井、頂管質量驗收標準

4.2.1 工作井（接收井）主控項目

工程原材料、成品、半成品的產品質量應符合國家相關標準規定和設計要求；工作井（接收井）結構的強度、剛度和尺寸應滿足設計要求，結構無滴漏和線流現象；混凝土結構的抗壓強度等級、抗滲等級應符合設計要求。

4.2.2 工作井一般項目

結構無明顯滲水和水珠現象；頂管頂進工作井的后背墻應堅實、平整；后座與井壁后背墻聯系緊密；兩導軌應順直、平行、等高，盾構基座及導軌的夾角符合規定；導軌與基座連接應牢固可靠，不得在使用中產生位移。

4.2.3 頂管管道主控項目

管節及附件等工程材料的產品質量應符合國家有關標準的規定和設計要求；鋼管的接口焊接質量應符合規范相關技術規定，焊縫無損探傷檢驗符合設計要求；管道接口端部應無破損、頂裂現象，接口處應無滴漏。

4.2.4 頂管管道一般項目

管道內應線形平順，無突變、變形現象；一般缺陷部位應修補密實，表面光潔；管道無明顯滲水和水珠現象；管道與工作井出、進洞口的間隙連接牢固，洞口無滲漏水；鋼管防腐層及焊縫處的外防腐層及內防腐層質量驗收合格；管道內應清潔，無雜物、油污。

5、結語

通過分析頂管技術在供水管道施工中的應用可知，若工程采用一次頂進，能夠減少了因注漿孔處理不當而形成漏水隱患，提高頂管速度。在工程施工期間，沉井和頂管施工過程較為順利，并未出現任何突發情況，質量控制達到預期的效果。

參考文獻

[1] 黃建彬.頂管技術在給排水施工中的應用[J].中國新技術新產品.2012年第16期

[2] 張師玲.頂管技術在供水管道施工中的應用[J].城市建設理論研究.2012年第21期