超大直徑超長距離曲線頂管施工的質(zhì)量控制

徐 權(quán)

(上海市基礎工程集團有限公司，上海 200433)

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超大直徑超長距離曲線頂管施工的質(zhì)量控制

徐 權(quán)

(上海市基礎工程集團有限公司，上海 200433)

以上海市污水治理白龍港片區(qū)南線東段干管工程為例，介紹了工程質(zhì)量控制難點及特點，從超大直徑管節(jié)質(zhì)量保證措施、超長頂距頂管施工質(zhì)量控制措施等方面，總結(jié)出相關技術(shù)質(zhì)量控制措施，并對實施效果進行了分析。

頂管，超大直徑，超長頂距，施工質(zhì)量

1 工程概況

上海市污水治理白龍港片區(qū)南線東段干管工程是上海市重大工程項目，干管日輸送污水量220萬m3，占上海市污水輸送總量的31%，是上海市最大的一條污水干管。

該工程全長26.2 km，平均埋深約15 m，設計為雙線內(nèi)徑4 m的平行鋼筋混凝土管，全部采用頂管法施工，是世界上首個4 m頂管工程。沿線共設大型鋼筋混凝土沉井33座，全線分為33個區(qū)段，有相當多是超過1 km的超長頂段，最長的頂距超過2 km。

2 工程質(zhì)量控制難點及特點

1)超大直徑：混凝土管節(jié)內(nèi)徑4 m，外徑4.64 m，壁厚320 mm，長度2.5 m，重約28 t，超出現(xiàn)行規(guī)范最大直徑3 500 mm標準，國內(nèi)外均無經(jīng)驗和標準可循。

2)超長頂距：最長單級頂距約2 040 m，為同直徑國內(nèi)之最。

3)雙管近距、急曲線頂管：最小凈距2.2 m，互相干擾大。最小曲線半徑R=800 m，曲線長度達420 m，最大通視距離僅為151 m。

4)穿越障礙物多，環(huán)境保護要求高：頂管距離航油管僅約10 m。

3 質(zhì)量控制措施

3.1 超大直徑管節(jié)質(zhì)量保證措施

本工程管段采用C50耐久性混凝土，抗?jié)B等級S8。頂進施工工藝對管材精度提出了極高的要求。為解決超大直徑管材預制精度的難題，工程聯(lián)合同濟大學對制管模具等進行系統(tǒng)研究，引入計算機虛擬樣機技術(shù)，取得超大直徑高精度鋼模技術(shù)的突破。高精度鋼筋籠骨架全部采用數(shù)控滾焊工藝整體加工成型，誤差小于±2 mm，管材尺寸精度誤差全部達到小于±2 mm的高精度水平。

工程應用中“F”型鋼承口鋼筋混凝土管存在接口滲漏的實際情況以及4 m鋼筋混凝土管接口的重要性，且其承受一定內(nèi)壓，本工程經(jīng)過技術(shù)攻關，對常規(guī)頂進用管的柔性鋼承口進行了改進設計，加長鋼承口尺寸，加厚承口鋼板厚度，首次采用雙橡膠圈密封，以加強管道接口的密封性能。通過試驗選定了兩根楔形橡膠圈的密封止水形式。橡膠圈斷面高度尺寸公差控制在28(-0.0,+0.7) mm，伸長率控制在12%左右，周長控制在12 780 mm±10 mm范圍內(nèi)。

3.2 超長頂距頂管施工質(zhì)量控制措施

1)進、出洞口地基加固措施。

頂管機進出洞口需具備最基本的條件：洞門穩(wěn)定，地下水控制情況良好(不出現(xiàn)涌水、涌砂等現(xiàn)象)。本工程洞口外圍高壓旋噴樁加固均勻，不留死角。頂管機進、出洞前對井外地基加固進行驗收，加固強度達到施工要求后，才能進行進出洞施工，如檢查后發(fā)現(xiàn)土體加固的強度未達到預期要求，或加固體不均勻、存在加固盲區(qū)時，采取另行注漿，保證工具頭進、出洞過程的安全。

2)初始頂進防后退措施。

由于在初始頂進階段正面水土壓力遠大于管周摩擦阻力。拼接管子時主推千斤頂在縮回前必須對已頂進的部分與井壁進行固定，否則管道發(fā)生后退會導致洞口止水裝置受損，因此在初始10節(jié)～15節(jié)混凝土管外側(cè)埋設預埋鋼板，在主推千斤頂退回前將混凝土管與沉井壁相連，直至混凝土管外壁摩阻力大于掘進機正面水土壓力為止。

3)頂力控制措施。

單根頂管頂力最大達1 400 t，雙線并行頂進最大頂力達2 400 t，后靠以考慮整體穩(wěn)定性為原則，在強度及剛度滿足頂管施工要求的前提下，便于安裝，拆卸，并結(jié)合經(jīng)濟合理的要求，后靠背創(chuàng)造性的采用便于拆卸、可重復使用的預制混凝土裝配式頂管后座。

設計工作井內(nèi)鋼筋混凝土最大允許頂力為14 000 kN，主推千斤頂達18 000 kN，為防止頂力超過允許值，調(diào)整壓力閥以使系統(tǒng)總頂力控制在14 000 kN以下。當后座主推千斤頂接近允許頂力時，啟動中繼間，降低后座頂力。本工程中繼環(huán)頂進集成控制，各中繼環(huán)設置油壓傳感器，由中控室集中控制，當主頂千斤頂頂力超過設計頂力時則啟動上一級最優(yōu)中繼環(huán)接力。

4)軸線控制措施。

管道軸線偏差是頂管工程最重要的質(zhì)量控制項目之一，為規(guī)避重要既有建(構(gòu))筑物，大多頂段為曲線頂管，個別頂段是S形或三維曲線頂管。初期頂進均勻出土，控制好初始偏差，并及時調(diào)整后座千斤頂合力中心來控制初始偏差。

頂入曲線段后，每次測量以第一節(jié)混凝土管的偏差為標準，來確定工具頭及特殊段的糾偏量，調(diào)整頭部軌跡，并根據(jù)高程偏差情況來進行糾偏控制。在移動的長距離頂管中，為減小頂管實際軸線和設計軸線間的偏差，使之盡可能趨于一致，主要依靠工具管糾偏完成。

3.3 頂管控制地面不均勻沉降的預防措施

頂管施工前預先對將頂入的土層進行充分分析其土質(zhì)的物理及力學性質(zhì)特征，將可能影響范圍內(nèi)的地下管線及構(gòu)筑物都標識出來，進行評估。針對特別地段加設監(jiān)測點，預埋注漿管。

頂管施工過程中對于沉降或位移發(fā)展超過正常范圍，或接近警戒值的地點或地段，立即進行注漿處理，若埋有預埋注漿管，則通過預埋注漿管進行注漿，若地面無法預埋注漿管，則通過特殊注漿孔由管內(nèi)向外進行注漿。

頂管結(jié)束后，對沿線管道外壁進行泥漿置換，用單桿泵在管內(nèi)通過原注漿孔依次向外壓注水泥漿液，水灰比控制1∶1，注漿壓力根據(jù)不同水土壓力來確定。以起到加固管外壁土體，消除不同土質(zhì)對管道今后使用過程中產(chǎn)生不均勻沉降的影響。

4 實施效果

4.1 頂管管節(jié)質(zhì)量

本工程管道功能性檢驗采用單口水壓試驗，分為管道頂進前和頂進后兩個階段。1)管道接口在工作井內(nèi)連接完畢、管道頂進前，檢驗數(shù)量為管道接口數(shù)量30%，試驗壓力為管道的設計壓力；2)混凝土管道頂進完成后，檢驗數(shù)量為管道接口數(shù)量70%，試驗壓力為管道設計壓力的1.5倍；恒壓2 min，無壓降為合格。

超大直徑長距離頂管管材，通常現(xiàn)場條件難以進行常規(guī)的閉水試驗，本工程首次在管道接口處設計了試壓孔，利用接口雙橡膠圈，對每道接口都進行單口水壓試驗，解決了管道功能性試驗的難題。確保了管道止水效果，管道接口檢驗全部達到新規(guī)范的要求，達到“零滲漏”的目標。

管道接口采用雙組分彈性聚硫密封膏嵌縫，以加強接口密封，首次采用抗微生物嵌縫材料，增強抗污水腐蝕性，采用針刺法檢測，實測厚度全部滿足設計要求。

4.2 頂管施工質(zhì)量

1)進、出洞口加固。

迎賓1號工作井洞口加固施工高壓旋噴樁共370根；外環(huán)8號工作井洞口加固施工高壓旋噴樁共210根；外環(huán)9號工作井洞口加固施工高壓旋噴樁共376根，經(jīng)檢測全部合格。

2)后靠背。

后靠背混凝土強度為C30與結(jié)構(gòu)混凝土強度相同，制作完成后用塑料布覆蓋養(yǎng)護。預制過程中根據(jù)規(guī)范要求制作混凝土試塊并進行養(yǎng)護。共制作6組試塊，經(jīng)檢測全部合格。

3)頂管軸線。

施工過程中，對每節(jié)管段進行軸線偏差跟蹤測量，經(jīng)實測，管道頂進軸線符合設計規(guī)范要求。管道貫通后，按規(guī)范要求對管道軸線進行后期貫通復核測量，每節(jié)測量1點。經(jīng)貫通軸線測量，全線水平偏差范圍：-36 mm～+43 mm；高程偏差范圍-33 mm～+49 mm，大大高于驗收規(guī)范標準，管道線形平順，管道貫通后采取管外注漿措施，保持管道穩(wěn)固并減少施工后期的環(huán)境影響。

4.3 沉降控制效果

在施工中進行24 h持續(xù)監(jiān)測，頂進結(jié)束后繼續(xù)監(jiān)測保持3個月～5個月，直至監(jiān)測數(shù)值穩(wěn)定，結(jié)果表明重要設施的變形均小于各設施管理部門的沉降控制值。從檢測報告看，其中最重要的航油管最大累計沉降7.9 mm，水平位移2 mm，日變化量和總累計量均未超過報警值，均在可控范圍內(nèi)，施工完成后3個月內(nèi)趨于穩(wěn)定。

5 結(jié)語

本工程具有“超大直徑、超長頂距、超深覆土、難度高、風險點多”等難點，施工突破了超大口徑頂管技術(shù)瓶頸，填補內(nèi)徑4 m混凝土頂管的國內(nèi)空白。工程實施中，針對缺少相關規(guī)范的狀況新制定了專項施工和驗收標準，采用了自動化、智能化等先進技術(shù)，開發(fā)了多項新工法，刷新了一次頂進距離等多項國內(nèi)記錄。

[1] 呂根喜,黃金明.覫4 000 mm大口徑鋼筋混凝土管接口水密性能檢驗方法初探[J].混凝土與水泥制品，2014(1):24-28.

[2] DG/TJ 08—2152—2014,J 12823—2014，城市道路橋梁工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[3] 徐東寶.大直徑混凝土頂管出洞的關鍵施工技術(shù)[J].建筑施工,2013(4):318-319.

[4] 羅云峰,白占偉.軟土地區(qū)大直徑長距離曲線頂管姿態(tài)控制關鍵技術(shù)研究[J].建筑施工,2014(1):77-78.

[5] 羅云峰.長距離大直徑混凝土頂管中的減阻泥漿研究與應用[J].建筑施工,2014(2):186-187.

Construction quality control of extra-large diameter and super-long zenith distance curve jacking pipe

Xu Quan

(ShanghaiFoundationEngineeringGroupCo.,Ltd,Shanghai200433,China)

Taking southern line east section dry-pipe engineering of Shanghai sewage treatment Bailong harbor as an example, the apper introduces the engineering quality control difficulties and features, summarizes relevant technological quality control measures from aspects of extra-large diameter pipe quality guarantee measures, super-long zenith distance jacking pile construction quality control measures, and finally analyzes its implementation effect.

jacking pipe, extra-large diameter, super-long zenith distance, construction quality

1009-6825(2017)18-0203-03

2017-04-14

徐 權(quán)(1967- )，女，工程師

O213.1

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