浅谈长距离小间距双排钢筋混凝土顶管施工监理控制要点

一、工程概况及难点

南水北调宿迁市尾水导流工程是国家南水北调和江苏省江水北调水质保障的重要规划项目，也是宿迁市委市政府区域环境治理和河道水质达标着力推动的重点载体建设工程。该工程建设内容为：铺设管道总长约91.7km，兴建尾水调度泵站2座，兴建污水处理厂内配套提升泵站5座。工程核定投资概算54152.31万元。

整个工程项目分两期完成，一期工程共分五个施工标段。其中，施工02标的过京杭大运河顶管工程属于南水北调宿迁市尾水导流工程重要节点、关键单体工程，施工地点位于宿迁市中运河七号桥上游75m处，工程内容包括新建左岸顶管工作井1座、右岸顶管接收井1座；新建工作井尺寸9.6m×9.4m，高16.4m，接收井尺寸7.6m×9.2m，高17m；采用双线DN1400钢筋混凝土顶管由东往西横穿京杭大运河，单管线长约400m，双管道间距为1.74m；钢筋混凝土顶管设计为DRCPⅢd1400×2000，强度等级C50，壁厚180mm。

由于京杭运河形成历史悠久，千百年的洪水演变，历史上曾经发生黄河南下夺淮事件，导致骆马湖下游中运河段河床地质条件复杂多变，宿迁市七号桥附近地质条件变化较大。从工程地质勘察资料报告揭示该工程过京杭大运河顶管穿越的土层为第10层和第11层：其中第10层为粉质粘土，含铁锰粉末和多量的姜结石；第11层为重粉质壤土或中粉质壤土，含铁锰粉末和少量的姜结石。根据施工图设计要求和地质报告提供的资料，审查施工队伍编制的顶管施工方案，并组织国内专家进行论证。经过分析核算施工单位采用NPD1500大刀盘泥水平衡掘进机，机头直径1820mm，长度4m；配备双作用双冲程等推力油缸4只，每只油缸最大推力为2000kN。在施工过程中根据地质变化情况督促施工单位采取应变措施，确保施工质量与安全。

二、顶管施工监理控制要点

1.施工前质量控制

首先要求施工单位根据标准规范、施工图设计文件、地质报告、施工现场环境等因素，编制过中运河顶管专项施工方案，监理审查方案期间多次与施工单位深入讨论优化，特别要求施工单位在方案中增加长距离顶管中继间技术、管节外表面熔蜡减阻措施、触变泥浆减阻技术、长距离顶管激光定向控制技术、针对特殊土层措施、双管小间距施工工艺等内容，最终方案确定后要求施工单位严格执行各项要求，做好施工准备工作及施工中的质量控制。监理单位根据施工单位确定的专项施工方案，制定过程中运河顶管工程质量监理工作细则与质量标准。

顶管准备期间监理单位最重要的工作是：审核管材生产厂家的大管径顶管生产能力，现场考察生产厂家的设备、质量保证体系及类似经验，督促施工单位对生产厂家进行技术交底，确保生产厂家清楚施工图设计文件对特制管材的设计要求，督促生产厂家按图生产确保管材质量及供管进度，对管材生产厂商的原材料进行抽样检测，巡视管材生产过程，检查混凝土成品管、橡胶密封圈和胶合板衬垫材料外观尺寸及质量试验资料，特别是检查管道外观是否完好，有无裂缝、缺损、漏筋，钢套环尺寸有无变形，橡胶圈有无裂缝、老化、变质，成品管强度回弹。针对前期发现的胶合板衬垫厚度不够12mm等问题，及时督促生产厂家整改。

顶管准备期间其他重要监理工作：（1）督促施工单位对顶管施工操作人员进行专项施工方案技术交底和安全培训，明确责任划分，确保施工过程中对顶力、纠偏、压浆、排泥等相关施工情况和发现问题及时记录和解决；（2）督促施工单位合理布置顶管施工场地，结合现场实际情况将排泥场布置于工作井西南侧，操控室及油泵紧靠工作井南侧，注浆机械布置于北侧，吊车布置于东侧，管材布置于吊车东南侧，沉井四周做好围挡及上下护笼爬梯；（3）督促并配合施工单位对过中运河顶管处河道管顶覆土进行复测，经测管顶覆土高度为4.35m，满足规范大于1.5倍管径的要求；另复核施工单位计算顶距100m顶进阻力2490kN，满足工作井后背墙允许最大顶力2500kN及管口允许最大顶力8067kN的要求，即按照设计要求“中间设置3个中继间”可以满足顶进要求；（4）检查施工单位顶管配备人员及进场机械情况，顶管施工人员每天配备2个班组无间断施工，每班组6人，另有带班组长、安全员及技术负责人在岗，测量放样仪器、通讯监视系统、起吊设施、泥浆管道系统、顶管机具材料、供电设施及备用电源等全部设备经试运转均满足施工要求；（5）督促施工单位落实特殊土层应对措施。因进出洞口周围土体含水丰富，要求施工单位采取管井降水并对进出洞口土体进行注浆加固，确保土体固结，防止流动性土或地下水由洞口进入沉井，避免管子出现磕头现象。根据地质报告揭示地质情况及现场工况分析，该工程采用分次单排管顶进方案，经专家论证后顶管机具采用大刀盘泥水平衡顶管机。另为防止遇到软弱土层，施工单位将机头与后面3节管子连成整体，确保在软弱土层中保持不磕头不飘移；（6）检查施工单位工作井出洞口止水圈和封门板设置情况，确保双道止水圈在整个顶管过程中能有效防止水土和触变泥浆的流失，检查测放管道轴线、导轨安装定位情况，确保单独固定设置的激光轴线与管道的设计中心线一致。

监理单位检查督促施工单位进行各项顶进准备工作，从2018年7月22日顶管队伍进场至8月10日各项准备工作完成后方同意开始顶进施工，并要求顶管队伍严格按照专项施工方案做好顶进过程中各项控制措施，确保顶进质量满足规范及施工图设计要求。

2.施工中质量控制

施工期间认真做好进场管材的质量检查，监理单位每天对进场成品管进行外观尺寸检查和混凝土强度检测，并对橡胶密封圈和木衬材料等配件质量进行检验，针对不合格产品进行标记并要求退场，杜绝质量不符合设计和规范要求的管材进场。经检查合格的管材外侧熔蜡处理后方可使用。

首先开始顶进北侧顶管，2018年8月11日开始顶进至8月28日完成。开始顶进前监理单位首先复核第一根管的就位情况，确认管子前后端高程及方向符合设计要求。顶进过程监理单位全程旁站，每天检查顶进顶力、轴线偏差及出土等各项顶进参数情况，监督控制室操作人员当班期间规范操作规范记录监控数据，要求操作人员勤监测勤纠偏，提高工作责任心，严禁当班期间各种影响顶进施工的行为。顶进期间要求施工单位确保无人员机械碰撞激光经纬仪，定期复核激光经纬仪激光轴线是否与管道的设计中心线一致。检查施工单位根据不同土质情况的配置的减阻泥浆膨润土配比情况，根据膨润土出厂使用说明，粉质粘土层每立方米水需放入膨润土40kg，粉砂层每立方米水需放入膨润土55kg，督促及时注浆及时补浆，确保顶进时管外壁和土体之间的间隙能形成稳定连续的泥浆套。在第一道顶管顶进时督促施工单位详细记录顶进参数和监控数据，根据实际情况调整顶进工艺和设备参数，为第二道顶管作业提供参考。如顶进60m到运河东堤处发现出土为砂，与设计地勘报告不相符，因前期应对措施充分，采取将机头与后面3节管子连成整体，对管节外表面进行熔蜡处理并及时注浆和补浆等减阻措施，确保在软弱土层中不磕头、不飘移，保证顶力未明显增加，顺利完成北侧第一道管道顶进。

因双管道间距只有1.74m，为防止北侧顶管顶进过程扰动土体对南侧顶管造成影响，根据专项施工方案和实际地质情况，间隔7天后待土体稳定后才开始南侧顶进，2018年9月4日开始至9月17日完成顶进，期间督促施工单位做好各项减阻措施。因顶进相关措施到位，两段顶管顶力均在合理范围内，最大顶力为4个千斤顶，10MPa为2420kN，中继间均未启用。

3.施工后监理控制

顶管完成后监理单位要求施工单位立即压注管外空隙M15水泥砂浆置换出膨润土，压浆体凝结后拆除管路封闭注浆孔。要求施工单位及时做好顶管出入洞口加固工作，确保已顶进完成的管节固定不位移，并进入顶管内部进行全部管节质量检查，检查管道有无破损渗水情况。经施工单位自检，监理复核，业主委托第三方检测均能满足施工图设计及《给排水管道施工及验收规范》（GB50268-2008）要求。

三、结语

南水北调宿迁市尾水导流工程实施过程中，施工监理人员抓住钢筋混凝土顶管质量控制要点，做好事前、事中、事后质量控制；针对地质条件的变化，及时组织业主、设计、施工等技术人员分析、论证、优化施工工艺，因地制宜；在遇到粉细砂层地质条件下要求施工单位提高减阻泥浆浓度，添加稳定膨润土添加剂，增加顶进速度，控制泥水仓压力和顶力，保证了顶管顺利顶进；针对双排顶管小间距设计方案，要求采取间隔时间顶进，确保置换水泥浆固结稳定，防止串浆流失，工程效果较好