頂管施工過程中的質(zhì)量控制

張佳文

(中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510230)

1 頂管施工法的重要作用

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市設(shè)施與人口增長(zhǎng)矛盾突出，城市設(shè)施不能滿足人口增長(zhǎng)需要，如煤氣管道鋪設(shè)維修影響交通，非開挖施工技術(shù)是工程建設(shè)技術(shù)水平的體現(xiàn)，頂管施工技術(shù)在城市地下空間施工得到廣泛應(yīng)用[1]。

頂管法施工是暗挖施工的常見形式，將掘進(jìn)機(jī)從工作井穿過土層推到接收井，采用非開挖鋪設(shè)地下管線施工。頂管法施工技術(shù)能順利穿越公路、地下構(gòu)筑物等。相比明挖施工可節(jié)約土地，可保證正常交通通暢，在穿越鐵路等障礙時(shí)可減少沿線拆遷工作量。

頂管技術(shù)已有100多年的歷史，在國(guó)外發(fā)展起步較早，美國(guó)是最早采用頂管法施工技術(shù)的國(guó)家。20世紀(jì)50年代長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展，1964年上海一些單位進(jìn)行大口徑機(jī)械式頂管實(shí)驗(yàn)，由于頂管掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)停留于原始階段，無針對(duì)性的理論指導(dǎo)。20世紀(jì)80年代后頂管法施工技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展。目前頂管施工日益普及，近年來頂管施工運(yùn)用到動(dòng)力電纜等許多管道施工中。

2 頂管施工技術(shù)原理

頂管施工法將工具管從工作井穿越土層進(jìn)入接收井，將工作管道埋設(shè)在管線土層中敷設(shè)地下管線。借助中繼間等推力，從工作井內(nèi)穿過土層推到接收井，將管道埋設(shè)在兩井以實(shí)現(xiàn)非開挖敷設(shè)地下管道[2]。

頂管施工是系統(tǒng)復(fù)雜的工程，頂管施工包括工作井、主頂裝置中繼站、頂進(jìn)用管、注漿系統(tǒng)等。頂管施工是從機(jī)械施工設(shè)備入場(chǎng)到作業(yè)完成過程，管道頂進(jìn)分為工作井制作、工具管進(jìn)入接收井洞口。工作井是安放頂進(jìn)設(shè)備的場(chǎng)所，采用合適的支護(hù)方式開挖，做好底板混凝土，進(jìn)行頂管所需混凝土強(qiáng)度復(fù)核，確定混凝土厚度。安裝示意見圖1。

圖1 頂管軌道安裝示意圖

頂管施工可按作業(yè)形式根據(jù)頂進(jìn)前端工具管作業(yè)形式劃分，頂管前有一個(gè)帶刃口成為工具管，根據(jù)人工或擠壓方式挖土分為手掘式與擠壓式。半機(jī)械式頂管方式通常需配合輔助從事穩(wěn)定挖掘工作面，按頂管管材分類可分為鋼混管頂管，鋼管頂管。根據(jù)口徑可分為大中小微型頂管，大口徑在D2 000 mm以上的管節(jié)，小口徑是在D500～D1 000 mm的管節(jié)。

早期頂管施工分裂中將水力切削泥土，泥水平衡式頂管利用泥水壓力平衡地下水壓力。假定頂管掘進(jìn)機(jī)底部在地下水位h1深度處，頂管掘進(jìn)機(jī)頂部壓力分為p1，p3將開泥水艙中閥門1、2開。泥水從閥門1進(jìn)入機(jī)頭泥水艙，從閥門2排出[3]。

土壓式頂管施工是機(jī)械式頂管施工的方法，排出土是含水量少的干土，不需進(jìn)行二次處理，適應(yīng)土質(zhì)范圍廣。氣壓施工是頂管施工的常用手段，可分為全氣壓與局部氣壓頂管施工，局部氣壓施工安全性較強(qiáng)。

3 頂管施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 頂管施工技術(shù)工程

水生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目五期工程大朗鎮(zhèn)截污管網(wǎng)由廣東省東莞市清澤水環(huán)境投資有限公司建設(shè)，大朗鎮(zhèn)截污管網(wǎng)工程位于大朗鎮(zhèn)區(qū)域，涉及高竹、松佛，銀朗等片區(qū)。建設(shè)內(nèi)容包括截污次支管網(wǎng)等工程。本工程部分管段受施工條件制約或交通疏解等要求，采用頂管施工。對(duì)于管徑不小于800 mm 采用常規(guī)頂管施工；對(duì)于管徑小于600 mm 采用小口徑頂管施工，對(duì)于工作井采用沉井支護(hù)，確保井內(nèi)作業(yè)人員的安全[4]。

施工放線根據(jù)平面圖中標(biāo)注的檢查井坐標(biāo)確定，以不影響周邊現(xiàn)狀建筑物、構(gòu)筑物、地下管線等為原則，盡量減少對(duì)現(xiàn)狀道路、綠化的破壞，如有變化應(yīng)由建設(shè)單位、施工單位及設(shè)計(jì)單位共同確認(rèn)后執(zhí)行，本工程設(shè)計(jì)圖紙采用珠區(qū)坐標(biāo)系，地形標(biāo)高為絕對(duì)標(biāo)高。

地質(zhì)勘察報(bào)告場(chǎng)地內(nèi)分布有軟層，管道部分處于軟弱土層之中，對(duì)頂管施工造成影響，采取降水加固處理等輔助措施。根據(jù)氣候環(huán)境條件，注意針對(duì)季節(jié)性特點(diǎn)的施工措施，如夏季雨量大，必須采取修建臨時(shí)截水溝方式連通排水系統(tǒng)，應(yīng)首先考慮到避開大雨中進(jìn)行混凝土施工。減少對(duì)周邊交通及居民生活的騷擾。

3.2 頂管施工技術(shù)工藝

止水樁采用高壓旋噴樁設(shè)置在工作井四周，旋噴樁采用二重管注漿，水泥摻入量為250 kg/m3，水泥采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥。頂管允許偏差見表1。

表1 頂管允許偏差 單位：mm

采用普通硅酸鹽水泥,進(jìn)場(chǎng)水泥必須有產(chǎn)品合格證，制漿用水必須保證清潔無污染，旋噴樁位置施工前首先進(jìn)行交通疏解和施工圍擋施工，然后采用切割機(jī)將原路面混凝土切割，采用破碎錘破除，挖掘機(jī)裝車運(yùn)至棄渣場(chǎng)。

依照平面圖，用全站儀進(jìn)行軸線定位，經(jīng)復(fù)核無誤后設(shè)定明顯標(biāo)志，并做好保護(hù)工作。在定孔位時(shí)，按照設(shè)計(jì)放樣定孔位，在施工軸線5～10 m范圍設(shè)控制樁。把鉆機(jī)移至鉆孔位置，鉆機(jī)的垂直度滿足精度要求，發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)傾斜找平后再開鉆。設(shè)計(jì)配比1∶1配置攪拌成水泥漿，每孔高噴灌漿后統(tǒng)計(jì)材料用量。拌制漿液必須連續(xù)均勻。

旋噴注漿時(shí)要注意設(shè)備啟動(dòng)順序，運(yùn)轉(zhuǎn)正常后空載啟動(dòng)高壓泵，使風(fēng)量升高至規(guī)定值，待泵量泵壓正常后開始注漿。

應(yīng)先噴漿后旋轉(zhuǎn)，需拆除注漿管時(shí)，應(yīng)停止提升，噴射注漿的孔段與前段搭接。做好各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量工作,如冒漿量大于注漿量20%時(shí)，應(yīng)查明原因,鉆進(jìn)至符合要求深度后，按設(shè)計(jì)的提升方式提升,應(yīng)隨時(shí)檢查各環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況。

3.3 頂管施工質(zhì)量控制

頂管施工工作井深度通常>5 m,工作井堆砌圓曲度應(yīng)均勻，使砌體材料抗壓強(qiáng)度得到發(fā)揮。沉井構(gòu)建后進(jìn)行頂管操作，沉井主要具備占地面積小、為頂管施工提供支撐力等優(yōu)勢(shì)，不需配置支護(hù)結(jié)構(gòu)，不會(huì)對(duì)周圍建筑物造成不良影響。

后背墻枕木需與土壁接觸，使后背墻外側(cè)土體均勻受壓變形，土體不平應(yīng)進(jìn)行處理后頂進(jìn)。施工中存在后背墻外側(cè)土體含水量較高問題，導(dǎo)致土體液化，頂管會(huì)無法繼續(xù)頂進(jìn)，工作人員應(yīng)針對(duì)性的選擇降低含水量的方法，應(yīng)清理土方后填充袋裝碎石處理。

為了使水泥漿具有較好的和易性，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況控制水灰比為0.55。應(yīng)采用較低的水灰比。針對(duì)本工程土質(zhì)特點(diǎn)，采用較低的送漿壓力，淤泥層中適當(dāng)增大送漿壓力，根據(jù)規(guī)范要求為不大于0.6 m/min。采用“四攪兩噴”工藝，控制攪拌樁垂直度，垂直度小于1.0%樁長(zhǎng)。

軸線在是頂管施工中重要的指標(biāo)。頂進(jìn)管道前應(yīng)將水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)至工作坑下部井壁，確保坡降標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求，每次頂進(jìn)測(cè)量軸線標(biāo)高。管道外壁壓入減阻泥漿，泥漿套形成質(zhì)量決定阻力減小效果，泥漿套支撐作用減輕地層流失問題，應(yīng)注意確保原料充足性。

施工前應(yīng)對(duì)管線土層變化情況進(jìn)行了解，預(yù)先加固處理，避免施工造成地表大幅度沉降。管道發(fā)生滲漏時(shí)確定漏點(diǎn)，鑿出V型槽埋入導(dǎo)水管，強(qiáng)度達(dá)到要求后進(jìn)行水泥水玻璃漿壓入。頂進(jìn)推力應(yīng)得到精確計(jì)算，工作人員應(yīng)根據(jù)計(jì)算最大頂力形成工作井加固方案。

通過進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)制,杜絕小廠水泥進(jìn)場(chǎng)。進(jìn)行鋼筋化學(xué)分析，重點(diǎn)按工序落實(shí)檢查控制，根據(jù)進(jìn)度安排預(yù)檢計(jì)劃，履行簽字歸案。

4 結(jié) 語

本文對(duì)頂管施工技術(shù)進(jìn)行研究，總結(jié)頂管施工技術(shù)方法，提出頂管施工質(zhì)量控制措施。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市交通狀況形勢(shì)嚴(yán)峻，頂管施工技術(shù)優(yōu)越性逐漸被人們接受，目前技術(shù)理論有很多不完善有待深入研究，我國(guó)頂管施工由于施工條件不同，有待進(jìn)一步分析，針對(duì)實(shí)際工程情況提出完善方案。

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