探讨管道工程顶管施工过程中的监理要点——以汀溪水库群至翔安原水输水工程第Ⅱ标段为例

杨珂莉

（厦门水务建设工程管理有限公司，福建 厦门 361000）

1 工程概况

本工程为汀溪水库群至翔安原水输水工程第Ⅱ标段（同翔大道-同新路），隶属于汀溪水库群至翔安原水输水工程，共7个标段，管道全长26.7km，横跨厦门市同安区和翔安区。第Ⅱ标段管径DN1600，长约4.2km，管材为钢管。地点位于厦门市同安区。

第Ⅱ标段顶管共8段，采用D1620×16管径的Q345B焊接钢管。实际顶通顺序为：第一段顶管段桩号范围BK0+217～BK0+009,顶管长度208m；第二段顶管段桩号范围BK0+678～BK0+424,顶管长度254m；第三段顶管段桩号范围BK0+217～BK0+424,顶管长度207m；第四段顶管段桩号范围BK1+267～BK0+918,顶管长度349m；第五段顶管段桩号范围CK2+249～BK1+267,顶管长度241m；第六段顶管段桩号范围BK0+678～BK0+918,顶管长度240m；第七段顶管段桩号范围CK2+679～CK2+460,顶管长度219m；第八段顶管段桩号范围CK2+460～CK2+249,顶管长度 211m。

1.1 地质情况

顶管段钻孔位置沿管道外侧交叉布置，间距为20～50m，平均钻孔深度为20m，平均控制性钻孔深度为25m。

在现代地质情况勘察中，通过原位测试、土工测试和取芯鉴别方法，基于相应的勘探计划，针对基土的岩性和成因进行分析，得出该地区土层结构从上到下依次包括：素填土①1、粉质粘土③1、粉质粘土④、残积砂质粘性土⑤、全风化花岗岩⑥1、砂砾状强风化花岗岩⑥2、碎块状强风化花岗岩⑥3和中风化花岗岩⑥4。

①1素填土（Q4ml）：沿线地段均有分布，顶面标高30.55～7.22m，揭示厚度0.50～5.50m，平均厚度1.43m。该土层为褐红或灰黄色，松散，稍湿～饱和，主要由粘性土回填而成。

③1粉质粘土（Q4al）：该土层主要分布在沿线冲洪积地貌单元，顶面埋深0.50～5.50m，顶面标高6.02～16.01m，揭示厚度0.70～6.90m，平均厚度3.54m。呈褐色或灰褐色，可塑状，以粘、粉粒为主。

④粉质粘土（Qdl）：该土层主要分布在线路BK0+410～BK1+450 段和 CK2+400～CK2+840坡残积台地地貌单元，顶面埋深0.50～2.00m，顶面标高29.35～12.27m，揭示厚度1.00～5.60m，平均厚度3.16m。呈褐黄色，硬塑状，干强度及韧性中等，粘性较强。

⑤残积砂质粘性土(Qel)：该土层沿线基本均有分布，其顶面埋深0.70～8.80m，顶面标高27.15～-0.78m，揭示层厚0.90～15.00m，平均厚度8.59m。该土层系场地母岩花岗岩风化成土并残留原地的产物，具残余结构强度。呈褐黄色或灰白色，可塑～硬塑状，主要以长石等矿物风化后的粘粉粒为主。

⑥1全风化花岗岩：该土层沿线大部分地段有分布，其顶面埋深1.10～19.60m，顶面标高19.85～-11.58m，揭示层厚1.40～14.40m，平均厚度5.92m。灰黄色，坚硬状，岩芯呈砂土状，散体状结构，风化强烈，组织结构基本破坏，以粘粉粒为主，含少量长石、石英颗粒。

⑥2砂砾状强风化花岗岩：该土层沿线部分钻孔有揭示，顶面埋深4.00～23.40m，顶面标高15.18～-15.75m，揭示厚度 1.70～13.40m，平均揭示厚度4.91m。灰黄、浅黄色，岩芯呈砂砾状，散体状结构，矿物成份主要为长石、石英、黑云母等。

⑥3碎块状强风化花岗岩：沿线个别钻孔（ZK191和ZK199）揭示到该层,其顶面埋深17.40～18.50m，顶面标高-6.58～-2.07m，揭示层厚2.30～3.40m，平均揭示厚度2.85m。灰白、浅黄色，岩芯呈碎块状，碎裂状结构，矿物成份主要为长石、石英及黑云母等。

⑥4中风化花岗岩：沿线个别钻孔有揭示到该层。其顶面埋深7.60～8.50m，顶面标高12.48～11.56m，揭示层厚3.10～5.70m。灰白、青灰色, 岩芯多呈柱状、长柱状，块状构造，矿物成份主要为长石、石英、黑云母等暗色矿物。

1.2 工程特点

本工程管线施工线路长，涉及地质条件复杂多变，顶管段常遇孤石、流沙等，沟槽开挖深度部分超过6m，其支护方案必须重点监督。

1.3 顶管掘进设备

采用泥水平衡机械进行顶管掘进，使用全自动泥水输送设备和泥浆泵输送经过挖掘、搅拌的泥浆，并在沉井上部合适位置设置两个沉淀池。

2 顶管施工工艺流程

3 顶管质量监理工作要点

3.1 顶管的施工顺序和施工方法

（1）针对施工组织设计开展全面研究和审查工作，重点审查主千斤顶和各类管材的质量、强度，明确各材料接口形式。对组织设计方案中涉及的压浆孔布置方式、土层稳定措施、环境监测和保护措施进行审查，确保相关施工方法与设计要求相符。

（2）针对制定的顶管施工策略，对用到的机具性能进行分析，重点结合土层结构和成分特点评估顶管的适用性。另外，要审查施工单位在这类工程施工方面具备的资质和经验。

（3）针对相应的顶管施工计划，考虑在施工中可能对地质结构、周边环境造成影响，需要求施工单位从施工角度对此进行全面分析，确保施工计划达到相应的环保性要求。同时，考虑施工过程可能影响周边建筑、公共工程、地下管线，要求施工单位结合实际情况优化施工计划，并制定相应的保护措施。

3.2 顶管机头的选型和设备安装要点

（1）对施工单位选择的机头性能、功能特点进行评估，评估施工单位相关专业人员的施工经验，并要求现场配置足够熟练且经过专业技术培训和技术交底的专业人员。

（2）对经常施工的机头、工具管进行检查，确保与经过审核批准的施工组织设计方案选定的设备一致，尤其要检查核对型号、动力、各部件尺寸等，确保机头、工具管的链接符合相关标准，没有渗漏情况。

（3）在机头、工具管和相关电气、液压、供水等系统安装完成后，要对各类设备进行试运行，评估设备状态，收集并分析相关测试数据是否与设计标准相符，再投入实际应用。

3.3 顶管工作坑的设置及相关设备的安装

（1）在满足设计要求的基础上，要求工作坑的平面位置避开高压电力设施、交通道路等，并离周围建筑物有一定距离，另外，要避开有地下管线工程分布的地方。

（2）针对顶进工作坑的检查，要确保设备与土体之间的距离符合要求，确保整体结构足够稳定，不会在作业过程产生位移，并要求对存在位移风险的设备后靠土体进行加固。

（3）对顶管进出预留洞内的土体特征进行检查，根据机头类型和周边环境采用井点降水和土体加固等措施，确保整个区域土体的稳定性，并保证地下管线和周边建筑物不受影响。另外，要保证机头可以顺利进出洞口而不受影响和干扰。

（4）在工作坑洞口位置设置风门板、止水圈等装置，并要求止水圈可以在整个顶管过程中起到防止水土流失的作用。另外，还要检查风门板的操作是否方便。

（5）确保千斤顶、导轨、油泵站等设备的设置和安装符合设计规范，确保各设备的安装定位、标高符合要求，并保持稳定性。对顶机等设备进行单机和联机测试，确保设备运行正常后，再拆除封门机头顶进土体。顶进作业期间，要安排专人检测、保养和维护设备。

3.4 顶管接收坑的设置及相关设备的安装

（1）在满足设计要求的条件下，对接收坑的位置进行检查，避开高压电力设施、交通道路、地下管线等，并与周边建筑物保持距离，避免造成不利影响。根据实际情况，必要时做好土体加固、降水工作，保证现场安全。

（2）要求仅在机头靠近洞口时才能进行开凿作业，在机头进洞前要控制切土、水冲，严格控制顶进速度，确保机头平稳进入洞口。

（3）要保证导轨和进洞机头的安装规范和质量，确保导轨标高与机头进洞标高的一致性，如果导轨标高过低时，要使用模板垫塞，避免损伤机头和相关设备设施。

3.5 顶力估算及中继环

（1）对施工组织设计中的顶力进行科学估算，确定中继环的位置，对工作坑结构后靠强度、土体荷载能力进行计算，确保其能够达到工程施工要求。

（2）结合图纸，检查中继环型号、尺寸，通过实地考察测量和分析，确保中继环千斤顶达到同步同行程的效果。应确保橡胶止水圈足够耐磨，满足中继环长期反复运动的要求。保证单个中继环顶力符合要求，并有一定的余量留存。

（3）在顶管中，最大顶力应小于管材本身能够承受的顶力极限。

（4）确保工作坑主千斤顶最大顶力小于工作坑后靠结构和土体的最大允许顶力，留足余量。

（5）为有效避免顶力、控制力突增的情况，要在增设中继环的基础上采用触变泥浆达到减少管壁和土体之间的摩擦阻力。要保证顶进作业的连续性，减少停止的情况，在顶进作业期间做好过程监督和实时评估，处理好各种问题。

（6）全面检查顶机设备的参数、部件状况，处理好顶进长度、地面沉降等方面的问题，全面收集施工中产生的各项数据。监理单位要指派人员在现场进行监督检查，并要求监理人员具有良好的风险防范意识，对各类风险进行评估，督促相关技术单位采取必要措施，避免顶力突增情况。

3.6 管节进洞

（1）管节进洞前，要做好对机头轴线和标高的监控，确保其均对准洞口保持匀速平稳的方式进洞，做好过程的校准和纠偏，确保机头和管节顺利进入洞口。

（2）针对洞口位置的土体和地下管线、周边建筑物采用一定的方法做好加固和保护，对区域内的土体形变情况进行监测。

（3）检查接收坑内部的工具管、支承结构，确保相关设施安装到位，并保证轴线、标高与机头入洞的方向一致。

（4）当机头面向洞口时，拆除洞口封墙、封板，拆除后立刻将机头顶入洞口并顺利进入导轨，避免机头长时间在洞口前滞留。待管节进入洞口后，封堵管节和洞内壁之间的间隙，避免出现水土流失情况。

3.7 管节顶进

（1）待机头进入洞口，根据现场土质调整设备操作参数，使顶管状态符合要求。

（2）根据组织计划和设计方案检查压浆孔、管节和中继环的布置情况，针对粗变泥浆的压注要遵循“机尾压浆、管中顺序补浆、随顶随压浆、特殊地段或地面沉降增量时增大压浆量”等相关原则，做好压浆量和时间的计算分析。

（3）要对现场进行全面检查，检查对象包括机头内部校准板，做好轨迹核对，如果偏差超过允许范围，要及时分析原因，并按照规范的方式纠偏。机头内部设置的两组纠偏千斤顶的纠偏行程差值要控制在5cm以内。

（4）监理单位要持续关注顶进情况，检测和分析顶进过程中周边土壤情况、设备各类参数，对出现作业问题要积极与施工单位沟通，采取有效的方法进行处理。如果现场出现冒浆情况，要督促技术人员快速查明原因，根据实际情况采取减压、封堵的方式合理解决问题。

3.8 管节出洞

（1）在管节出洞前，监理人员需要全面检查整个系统，督促具有相关资质的人员对设备进行联动调试，确保系统各个设备和元件正常运转。在保证相关准备工作符合要求时再逐步开展管节出洞工作。

（2）要检查洞口止水圈的安装质量，确保尺寸和安装方式都符合实际，观测止水圈附近是否存在渗漏情况。

（3）对洞口前土体进行加固处理，保证在拆除洞口后不会出现土体大幅度位移、塌方和水土流失情况。

（4）在机头出洞过程中，要保证顶进操作的平稳性，以较低的速度进行匀速推进。当首段管节出洞口后进行压注触变泥浆操作。当管节出洞口约15m左右，监理人员要对现场进行检查，监督施工人员以规范的方式调节各类技术参数，开展规范的操作活动。

（5）如果在机头出洞环节中遇到异物，要先暂停操作，在保证设备、管节安全的情况下去除异物。在机头出洞操作期间还要对机头进行细致的防护，避免其受到损伤。

4 结语

本工程所属大项目汀溪水库群至翔安原水输水工程，在同安区2018年8月才完全交地的情况下，于同年12月底完成主管线全线施工，2019年1月完成调试并通水，使翔安水厂使用上同安汀溪水库水源，大大缓解了翔安区水源紧张问题，保障了翔安地区供水安全。