鋼筋混凝土頂管在道路底頂進(jìn)施工監(jiān)理控制探討

陸 飆 倪銘程 錢 程 萬吉祥

一、工程概況及難點(diǎn)

江蘇省宿遷市宿豫區(qū)順興河整治工程施工2 標(biāo)頂管工程為關(guān)鍵單體工程，施工地點(diǎn)位于幸福大道東首，順興河北首交匯處。工程內(nèi)容包括采用DN2000 鋼筋混凝土管；混凝土強(qiáng)度等級C50，抗?jié)B要求等級W6，F(xiàn) 型承插接口，長30m，設(shè)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(xiàn)澆混凝土井壁、隔墻、刃腳、底板及頂板，抗?jié)B標(biāo)號為P6。沉井采用排水下沉，分段澆筑；在下沉結(jié)束后進(jìn)行C25 混凝土封底，再進(jìn)行底板鋼筋綁扎、混凝土澆筑。

本工程施工現(xiàn)場場地為幸福大道下，現(xiàn)狀兩岸為三級道路，地勢相對平坦，場地地貌型態(tài)單一。沉井底標(biāo)高分別為工作井12.30m，接收井12.30m，根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告座落在12～13 層土層，土質(zhì)：含沙姜粘土黃色，硬塑狀；含多量的姜結(jié)石；無搖震反應(yīng)，可塑，光滑，干強(qiáng)度高，韌性好。

根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料，過幸福大道頂管穿越土層描述如下：

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

第13 層，重粉質(zhì)壤土或中粉質(zhì)壤土（Qa3l）：灰黃色，可塑狀；含鐵錳粉末和少量的姜結(jié)石；無搖震反應(yīng)，光滑，干強(qiáng)度中等，韌性好等。水平滲透系數(shù)5.0×10-6cm/s，垂直滲透系數(shù)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(qiáng)度等級C50，施工風(fēng)險(xiǎn)因素多、難度大。頂進(jìn)過程中的突發(fā)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(qū)重要的旅游道路，頂進(jìn)過程中有較多車輛通行。

二、施工工藝

根據(jù)施工圖中設(shè)計(jì)要求及地質(zhì)勘探分析報(bào)告提供的資料，現(xiàn)場施工中標(biāo)單位編制的關(guān)于頂管施工方案。經(jīng)研究多方面分析決定使用大刀盤泥水平衡機(jī)進(jìn)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(cè)面都采用超硬質(zhì)合金PR30，提高耐磨性能。該機(jī)采用刀盤泥水平衡機(jī)，采用YSD1500 型號機(jī)頭外形尺寸為1820mm×3800mm，采用2 臺30kW 電機(jī)；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(jìn)過程中根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)變化及時(shí)督促施工單位采取相應(yīng)措施，確保頂進(jìn)施工的質(zhì)量與安全。

三、頂管施工中監(jiān)理的控制要點(diǎn)

1.頂進(jìn)前施工質(zhì)量控制

首先要求施工單位依據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、施工設(shè)計(jì)文件、地質(zhì)勘探報(bào)告等文件編制頂管專項(xiàng)方案，并組織相關(guān)專家對施工方案進(jìn)行審查論證，根據(jù)專家意見進(jìn)行優(yōu)化。第二要求施工單位必須嚴(yán)格按照審查論證后的施工方案組織實(shí)施；在頂進(jìn)過程中重點(diǎn)關(guān)注管節(jié)外表面熔蠟、膨潤土的觸變泥漿等減阻技術(shù)；應(yīng)用頂管激光定向控制技術(shù)控制好定管軸線及頂管高程質(zhì)量控制，同時(shí)注意現(xiàn)場道路控制點(diǎn)布置，頂進(jìn)過程中道路沉降的觀測。

監(jiān)理單位根據(jù)專項(xiàng)施工方案及時(shí)編制頂管工作細(xì)則。頂管施工前加強(qiáng)對混凝土頂管等相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量控制：審核管材生產(chǎn)廠家資質(zhì)，現(xiàn)場考察管材廠家生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)能力以及相關(guān)的質(zhì)量保證體系；要求施工單位對混凝土管材生產(chǎn)廠家進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)交底及安全交底，確保混凝土頂管生產(chǎn)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，對混凝土管材生產(chǎn)廠商原材料進(jìn)行必要的抽樣檢測，對管材生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)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(zhì)量試驗(yàn)等資料進(jìn)行細(xì)致的檢查，特別是檢查生產(chǎn)完成的管道外觀是否有無裂縫、破損、漏筋，外鋼套環(huán)的尺寸有無形變，橡膠圈是否損壞、老化，生產(chǎn)的成品管強(qiáng)度回彈是否合格等。頂進(jìn)前監(jiān)督施工單位重點(diǎn)做好以下幾項(xiàng)工作：

①監(jiān)督施工單位對混凝土頂管施工操作人員進(jìn)行方案的技術(shù)交底及頂進(jìn)期間的安全培訓(xùn)，明確施工期間的責(zé)任劃分，確保頂進(jìn)過程中對頂力、糾偏、壓漿、排泥等相應(yīng)情況和問題及時(shí)記錄并解決，沉井四周必須做好圍擋、爬梯護(hù)籠等設(shè)施。

②監(jiān)督并幫助施工單位對過幸福大道頂管的頂力進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。根據(jù)計(jì)算，頂管機(jī)正面的阻力為N=385kN，頂管的管壁每米摩阻力為33.14kN，現(xiàn)場頂管按30m 計(jì)算，頂力需達(dá)到385+33.14×30=1379.20kN，安全系數(shù)按0.6 計(jì)算，考慮到幸福大道時(shí)道路無法封閉，現(xiàn)場道路車輛較多，加之路面有重車經(jīng)過，這就給施工增加了較多的不確定因素。在頂進(jìn)過程中穿越道路路基，且經(jīng)過調(diào)查路基以下有部分碎石回填，增加了頂進(jìn)困難。

③對頂管配備人員及機(jī)械進(jìn)行安全檢查，測量放樣儀器、交流通訊設(shè)備、現(xiàn)場監(jiān)視系統(tǒng)、裝配起吊設(shè)施、泥漿管道系統(tǒng)、頂管所需的材料、頂管使用的機(jī)具、供電設(shè)備、現(xiàn)場備用電源等一系列設(shè)備經(jīng)檢查、試運(yùn)轉(zhuǎn)均滿足現(xiàn)場施工要求。

④檢查工作井出洞口的止水圈、封門板設(shè)置情況，確?，F(xiàn)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(dǎo)軌安裝定位，確保單獨(dú)固定激光水準(zhǔn)儀軸線與管道設(shè)計(jì)中心線一致。

⑤使用泥漿減阻是該項(xiàng)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(jìn)機(jī)尾部同時(shí)注漿方式減阻。觸變泥漿的使用系統(tǒng)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(jié)管子各設(shè)置一道注漿孔，補(bǔ)漿管道在每三節(jié)頂管布置1 道，補(bǔ)漿孔按90°布置四只，每個補(bǔ)漿環(huán)有單向閥門。

2.施工中質(zhì)量控制

開始頂進(jìn)前監(jiān)理首先核查第一根頂管的就位情況，確認(rèn)頂管高程及方向符合設(shè)計(jì)要求。施工過程中監(jiān)理全程進(jìn)行旁站，每天查看頂力、軸線的偏差、頂進(jìn)過程中的出土等各項(xiàng)參數(shù)，督促控制室中的操作人員嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行操作并記錄監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。頂進(jìn)施工期間要求施工單位必須確保無現(xiàn)場施工人員及機(jī)械觸碰激光水準(zhǔn)儀，現(xiàn)場及時(shí)定期復(fù)核激光水準(zhǔn)儀的激光軸線是否與頂管設(shè)計(jì)中心線保持一致。在管進(jìn)時(shí)做好記錄及監(jiān)控過程的數(shù)據(jù)分析，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整頂進(jìn)工藝及設(shè)備參數(shù)。

3.施工中對路面的監(jiān)測

施工中以現(xiàn)場觀測結(jié)果指導(dǎo)頂管施工，正確控制頂管速率。完成后根據(jù)頂管施工中的監(jiān)測結(jié)果，分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)前兆。分析危險(xiǎn)產(chǎn)生的原因，判斷頂管的安全性，必要時(shí)采取應(yīng)急措施，防止對路基、路面產(chǎn)生破壞事故，對周邊造成環(huán)境事故，確保被跨越路段的安全和穩(wěn)定。

沉降量的確定參考《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》：穿越施工造成公路路面沉降量應(yīng)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(guī)程要求。

沉降量觀測點(diǎn)可沿頂管軸線方向進(jìn)行布設(shè)，具體布設(shè)于各穿越點(diǎn)硬路肩處、中分帶路緣帶兩側(cè)、坡腳等共6 個沉降量觀測點(diǎn)。施工中監(jiān)理及施工單位測量人員共同對道路進(jìn)行監(jiān)測，每小時(shí)一次。用水準(zhǔn)儀對8 個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，認(rèn)真比對每次監(jiān)測的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)沉降量變動較大時(shí)則立即要求停止頂進(jìn)，通知現(xiàn)場專家組進(jìn)行技術(shù)分析。頂進(jìn)完成后半個月內(nèi)，每周觀測三次，以后每半個月觀測兩次，監(jiān)測時(shí)間為2 個月。若發(fā)現(xiàn)路面存在開裂情況，則立即停止頂進(jìn)，商討處理方案。

4.施工后監(jiān)理控制

頂進(jìn)完成后，對泥漿套的漿液及時(shí)進(jìn)行置換，在頂管內(nèi)使用單螺桿泵進(jìn)行壓注。注漿壓力值為0.5～0.7MPa。壓漿體凝結(jié)后拆除壓漿管路，使用環(huán)氧水泥將注漿孔封堵抹平。

頂管結(jié)束后要求現(xiàn)場及時(shí)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(shí)進(jìn)入頂管內(nèi)部，檢查是否存在破損、滲水等情況。經(jīng)施工單位的自檢，監(jiān)理單位的復(fù)核，建設(shè)單位委托的第三方檢測，檢測結(jié)果均能滿足設(shè)計(jì)及《給排水管道施工及驗(yàn)收規(guī)范》要求。

四、結(jié)語

宿豫區(qū)順興河整治工程實(shí)施過程中，施工監(jiān)理人員抓住鋼筋混凝土頂管的質(zhì)量控制重點(diǎn)，做好施工前、施工中、施工后的質(zhì)量控制；針對頂管現(xiàn)場條件的變化，及時(shí)與業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工等技術(shù)專業(yè)人員進(jìn)行分析、優(yōu)化工藝。頂管施工過程中現(xiàn)場道路無法封閉，對此施工單位減慢頂管的頂進(jìn)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(diǎn)核算論證混凝土頂管的頂力，根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)置好現(xiàn)場千斤頂，收到了較好的工程效果■