鋼筋混凝土頂管在道路底頂進施工監理控制探討

陸 飆 倪銘程 錢 程 萬吉祥

一、工程概況及難點

江蘇省宿遷市宿豫區順興河整治工程施工2 標頂管工程為關鍵單體工程，施工地點位于幸福大道東首，順興河北首交匯處。工程內容包括采用DN2000 鋼筋混凝土管；混凝土強度等級C50，抗滲要求等級W6，F 型承插接口，長30m，設置工作井1 座、接收井1 座，均為矩形井。工作井尺寸11.6m×6.6m，高6.4m，底高程為12.30m，頂高程為18.70m；接收井尺寸6m×7.2m，高6m，底高程為12.30m，頂高程為18.30m。均采用鋼筋混凝土沉井施工工藝。

鋼筋混凝土頂管沉井采用C30 現澆混凝土井壁、隔墻、刃腳、底板及頂板，抗滲標號為P6。沉井采用排水下沉，分段澆筑；在下沉結束后進行C25 混凝土封底，再進行底板鋼筋綁扎、混凝土澆筑。

本工程施工現場場地為幸福大道下，現狀兩岸為三級道路，地勢相對平坦，場地地貌型態單一。沉井底標高分別為工作井12.30m，接收井12.30m，根據地質勘探報告座落在12～13 層土層，土質：含沙姜粘土黃色，硬塑狀；含多量的姜結石；無搖震反應，可塑，光滑，干強度高，韌性好。

根據工程地質勘察資料，過幸福大道頂管穿越土層描述如下：

第12 層，粉質粘土（Qa3l）：灰黃色，黃灰色，硬塑狀；含多量的姜結石；垂直滲透系數3.66×10-7cm/s。

第13 層，重粉質壤土或中粉質壤土（Qa3l）：灰黃色，可塑狀；含鐵錳粉末和少量的姜結石；無搖震反應，光滑，干強度中等，韌性好等。水平滲透系數5.0×10-6cm/s，垂直滲透系數3.9×10-5cm/s。

過幸福大道段頂管為DN2000 鋼筋混凝土管，混凝土強度等級C50，施工風險因素多、難度大。頂進過程中的突發性因素很多，在施工中幸福大道無法采取封閉道路，且幸福大道為宿豫區重要的旅游道路，頂進過程中有較多車輛通行。

二、施工工藝

根據施工圖中設計要求及地質勘探分析報告提供的資料，現場施工中標單位編制的關于頂管施工方案。經研究多方面分析決定使用大刀盤泥水平衡機進行施工，刀架上采用面板式刀盤，帶有破碎功能裝置，刀頭的正面和側面都采用超硬質合金PR30，提高耐磨性能。該機采用刀盤泥水平衡機，采用YSD1500 型號機頭外形尺寸為1820mm×3800mm，采用2 臺30kW 電機；配備4臺27 噸推力的糾偏用千斤頂，糾偏角上向2 度，下向2 度，左向1.5 度，右向1.5 度。在頂進過程中根據現場地質變化及時督促施工單位采取相應措施，確保頂進施工的質量與安全。

三、頂管施工中監理的控制要點

1.頂進前施工質量控制

首先要求施工單位依據規范標準、施工設計文件、地質勘探報告等文件編制頂管專項方案，并組織相關專家對施工方案進行審查論證，根據專家意見進行優化。第二要求施工單位必須嚴格按照審查論證后的施工方案組織實施；在頂進過程中重點關注管節外表面熔蠟、膨潤土的觸變泥漿等減阻技術；應用頂管激光定向控制技術控制好定管軸線及頂管高程質量控制，同時注意現場道路控制點布置，頂進過程中道路沉降的觀測。

監理單位根據專項施工方案及時編制頂管工作細則。頂管施工前加強對混凝土頂管等相關產品的質量控制：審核管材生產廠家資質，現場考察管材廠家生產設備、生產能力以及相關的質量保證體系；要求施工單位對混凝土管材生產廠家進行相應的技術交底及安全交底，確保混凝土頂管生產符合設計及規范要求，對混凝土管材生產廠商原材料進行必要的抽樣檢測，對管材生產進行監造，對其成品管、橡膠密封圈及膠合板襯墊材料從外觀尺寸、質量試驗等資料進行細致的檢查，特別是檢查生產完成的管道外觀是否有無裂縫、破損、漏筋，外鋼套環的尺寸有無形變，橡膠圈是否損壞、老化，生產的成品管強度回彈是否合格等。頂進前監督施工單位重點做好以下幾項工作：

①監督施工單位對混凝土頂管施工操作人員進行方案的技術交底及頂進期間的安全培訓，明確施工期間的責任劃分，確保頂進過程中對頂力、糾偏、壓漿、排泥等相應情況和問題及時記錄并解決，沉井四周必須做好圍擋、爬梯護籠等設施。

②監督并幫助施工單位對過幸福大道頂管的頂力進行復核計算。根據計算，頂管機正面的阻力為N=385kN，頂管的管壁每米摩阻力為33.14kN，現場頂管按30m 計算，頂力需達到385+33.14×30=1379.20kN，安全系數按0.6 計算，考慮到幸福大道時道路無法封閉，現場道路車輛較多，加之路面有重車經過，這就給施工增加了較多的不確定因素。在頂進過程中穿越道路路基，且經過調查路基以下有部分碎石回填，增加了頂進困難。

③對頂管配備人員及機械進行安全檢查，測量放樣儀器、交流通訊設備、現場監視系統、裝配起吊設施、泥漿管道系統、頂管所需的材料、頂管使用的機具、供電設備、現場備用電源等一系列設備經檢查、試運轉均滿足現場施工要求。

④檢查工作井出洞口的止水圈、封門板設置情況，確保現場雙道止水圈在頂管施工過程中能有效杜絕水土及觸變泥漿流失，查看測放管道軸線、導軌安裝定位，確保單獨固定激光水準儀軸線與管道設計中心線一致。

⑤使用泥漿減阻是該項頂管施工中減少摩阻力重要步驟之一。在頂管施工過程中，注入的泥漿在頂管外圍形成較為完整的漿套，則其減摩效果將會很好。本工程使用的是掘進機尾部同時注漿方式減阻。觸變泥漿的使用系統由拌漿、注漿、管道三部分組成，頂管的注漿孔布置為：工具頭后的第3 節管子各設置一道注漿孔，補漿管道在每三節頂管布置1 道，補漿孔按90°布置四只，每個補漿環有單向閥門。

2.施工中質量控制

開始頂進前監理首先核查第一根頂管的就位情況，確認頂管高程及方向符合設計要求。施工過程中監理全程進行旁站，每天查看頂力、軸線的偏差、頂進過程中的出土等各項參數，督促控制室中的操作人員嚴格按照規范要求進行操作并記錄監控數據。頂進施工期間要求施工單位必須確保無現場施工人員及機械觸碰激光水準儀，現場及時定期復核激光水準儀的激光軸線是否與頂管設計中心線保持一致。在管進時做好記錄及監控過程的數據分析，根據現場實際情況及時調整頂進工藝及設備參數。

3.施工中對路面的監測

施工中以現場觀測結果指導頂管施工，正確控制頂管速率。完成后根據頂管施工中的監測結果，分析統計數據，及時發現危險前兆。分析危險產生的原因，判斷頂管的安全性，必要時采取應急措施，防止對路基、路面產生破壞事故，對周邊造成環境事故，確保被跨越路段的安全和穩定。

沉降量的確定參考《給水排水工程頂管技術規程》：穿越施工造成公路路面沉降量應小于或等于20mm。該處頂管理論上對路面造成沉降最大為5mm，小于規程要求。

沉降量觀測點可沿頂管軸線方向進行布設，具體布設于各穿越點硬路肩處、中分帶路緣帶兩側、坡腳等共6 個沉降量觀測點。施工中監理及施工單位測量人員共同對道路進行監測，每小時一次。用水準儀對8 個監測點進行復核，認真比對每次監測的數據，發現沉降量變動較大時則立即要求停止頂進，通知現場專家組進行技術分析。頂進完成后半個月內，每周觀測三次，以后每半個月觀測兩次，監測時間為2 個月。若發現路面存在開裂情況，則立即停止頂進，商討處理方案。

4.施工后監理控制

頂進完成后，對泥漿套的漿液及時進行置換，在頂管內使用單螺桿泵進行壓注。注漿壓力值為0.5～0.7MPa。壓漿體凝結后拆除壓漿管路，使用環氧水泥將注漿孔封堵抹平。

頂管結束后要求現場及時做好出入洞口鋼筋混凝土錨固工作，確保頂管固定不會位移，完成后及時進入頂管內部，檢查是否存在破損、滲水等情況。經施工單位的自檢，監理單位的復核，建設單位委托的第三方檢測，檢測結果均能滿足設計及《給排水管道施工及驗收規范》要求。

四、結語

宿豫區順興河整治工程實施過程中，施工監理人員抓住鋼筋混凝土頂管的質量控制重點，做好施工前、施工中、施工后的質量控制；針對頂管現場條件的變化，及時與業主、設計、施工等技術專業人員進行分析、優化工藝。頂管施工過程中現場道路無法封閉，對此施工單位減慢頂管的頂進速度，注意觀察路面沉降情況，確保了施工安全；針對路面車輛較多，重點核算論證混凝土頂管的頂力，根據計算結果設置好現場千斤頂，收到了較好的工程效果■