钢筋混凝土顶管在道路底顶进施工监理控制探讨

陆 飙 倪铭程 钱 程 万吉祥

一、工程概况及难点

江苏省宿迁市宿豫区顺兴河整治工程施工2 标顶管工程为关键单体工程，施工地点位于幸福大道东首，顺兴河北首交汇处。工程内容包括采用DN2000 钢筋混凝土管；混凝土强度等级C50，抗渗要求等级W6，F 型承插接口，长30m，设置工作井1 座、接收井1 座，均为矩形井。工作井尺寸11.6m×6.6m，高6.4m，底高程为12.30m，顶高程为18.70m；接收井尺寸6m×7.2m，高6m，底高程为12.30m，顶高程为18.30m。均采用钢筋混凝土沉井施工工艺。

钢筋混凝土顶管沉井采用C30 现浇混凝土井壁、隔墙、刃脚、底板及顶板，抗渗标号为P6。沉井采用排水下沉，分段浇筑；在下沉结束后进行C25 混凝土封底，再进行底板钢筋绑扎、混凝土浇筑。

本工程施工现场场地为幸福大道下，现状两岸为三级道路，地势相对平坦，场地地貌型态单一。沉井底标高分别为工作井12.30m，接收井12.30m，根据地质勘探报告座落在12～13 层土层，土质：含沙姜粘土黄色，硬塑状；含多量的姜结石；无摇震反应，可塑，光滑，干强度高，韧性好。

根据工程地质勘察资料，过幸福大道顶管穿越土层描述如下：

第12 层，粉质粘土（Qa3l）：灰黄色，黄灰色，硬塑状；含多量的姜结石；垂直渗透系数3.66×10-7cm/s。

第13 层，重粉质壤土或中粉质壤土（Qa3l）：灰黄色，可塑状；含铁锰粉末和少量的姜结石；无摇震反应，光滑，干强度中等，韧性好等。水平渗透系数5.0×10-6cm/s，垂直渗透系数3.9×10-5cm/s。

过幸福大道段顶管为DN2000 钢筋混凝土管，混凝土强度等级C50，施工风险因素多、难度大。顶进过程中的突发性因素很多，在施工中幸福大道无法采取封闭道路，且幸福大道为宿豫区重要的旅游道路，顶进过程中有较多车辆通行。

二、施工工艺

根据施工图中设计要求及地质勘探分析报告提供的资料，现场施工中标单位编制的关于顶管施工方案。经研究多方面分析决定使用大刀盘泥水平衡机进行施工，刀架上采用面板式刀盘，带有破碎功能装置，刀头的正面和侧面都采用超硬质合金PR30，提高耐磨性能。该机采用刀盘泥水平衡机，采用YSD1500 型号机头外形尺寸为1820mm×3800mm，采用2 台30kW 电机；配备4台27 吨推力的纠偏用千斤顶，纠偏角上向2 度，下向2 度，左向1.5 度，右向1.5 度。在顶进过程中根据现场地质变化及时督促施工单位采取相应措施，确保顶进施工的质量与安全。

三、顶管施工中监理的控制要点

1.顶进前施工质量控制

首先要求施工单位依据规范标准、施工设计文件、地质勘探报告等文件编制顶管专项方案，并组织相关专家对施工方案进行审查论证，根据专家意见进行优化。第二要求施工单位必须严格按照审查论证后的施工方案组织实施；在顶进过程中重点关注管节外表面熔蜡、膨润土的触变泥浆等减阻技术；应用顶管激光定向控制技术控制好定管轴线及顶管高程质量控制，同时注意现场道路控制点布置，顶进过程中道路沉降的观测。

监理单位根据专项施工方案及时编制顶管工作细则。顶管施工前加强对混凝土顶管等相关产品的质量控制：审核管材生产厂家资质，现场考察管材厂家生产设备、生产能力以及相关的质量保证体系；要求施工单位对混凝土管材生产厂家进行相应的技术交底及安全交底，确保混凝土顶管生产符合设计及规范要求，对混凝土管材生产厂商原材料进行必要的抽样检测，对管材生产进行监造，对其成品管、橡胶密封圈及胶合板衬垫材料从外观尺寸、质量试验等资料进行细致的检查，特别是检查生产完成的管道外观是否有无裂缝、破损、漏筋，外钢套环的尺寸有无形变，橡胶圈是否损坏、老化，生产的成品管强度回弹是否合格等。顶进前监督施工单位重点做好以下几项工作：

①监督施工单位对混凝土顶管施工操作人员进行方案的技术交底及顶进期间的安全培训，明确施工期间的责任划分，确保顶进过程中对顶力、纠偏、压浆、排泥等相应情况和问题及时记录并解决，沉井四周必须做好围挡、爬梯护笼等设施。

②监督并帮助施工单位对过幸福大道顶管的顶力进行复核计算。根据计算，顶管机正面的阻力为N=385kN，顶管的管壁每米摩阻力为33.14kN，现场顶管按30m 计算，顶力需达到385+33.14×30=1379.20kN，安全系数按0.6 计算，考虑到幸福大道时道路无法封闭，现场道路车辆较多，加之路面有重车经过，这就给施工增加了较多的不确定因素。在顶进过程中穿越道路路基，且经过调查路基以下有部分碎石回填，增加了顶进困难。

③对顶管配备人员及机械进行安全检查，测量放样仪器、交流通讯设备、现场监视系统、装配起吊设施、泥浆管道系统、顶管所需的材料、顶管使用的机具、供电设备、现场备用电源等一系列设备经检查、试运转均满足现场施工要求。

④检查工作井出洞口的止水圈、封门板设置情况，确保现场双道止水圈在顶管施工过程中能有效杜绝水土及触变泥浆流失，查看测放管道轴线、导轨安装定位，确保单独固定激光水准仪轴线与管道设计中心线一致。

⑤使用泥浆减阻是该项顶管施工中减少摩阻力重要步骤之一。在顶管施工过程中，注入的泥浆在顶管外围形成较为完整的浆套，则其减摩效果将会很好。本工程使用的是掘进机尾部同时注浆方式减阻。触变泥浆的使用系统由拌浆、注浆、管道三部分组成，顶管的注浆孔布置为：工具头后的第3 节管子各设置一道注浆孔，补浆管道在每三节顶管布置1 道，补浆孔按90°布置四只，每个补浆环有单向阀门。

2.施工中质量控制

开始顶进前监理首先核查第一根顶管的就位情况，确认顶管高程及方向符合设计要求。施工过程中监理全程进行旁站，每天查看顶力、轴线的偏差、顶进过程中的出土等各项参数，督促控制室中的操作人员严格按照规范要求进行操作并记录监控数据。顶进施工期间要求施工单位必须确保无现场施工人员及机械触碰激光水准仪，现场及时定期复核激光水准仪的激光轴线是否与顶管设计中心线保持一致。在管进时做好记录及监控过程的数据分析，根据现场实际情况及时调整顶进工艺及设备参数。

3.施工中对路面的监测

施工中以现场观测结果指导顶管施工，正确控制顶管速率。完成后根据顶管施工中的监测结果，分析统计数据，及时发现危险前兆。分析危险产生的原因，判断顶管的安全性，必要时采取应急措施，防止对路基、路面产生破坏事故，对周边造成环境事故，确保被跨越路段的安全和稳定。

沉降量的确定参考《给水排水工程顶管技术规程》：穿越施工造成公路路面沉降量应小于或等于20mm。该处顶管理论上对路面造成沉降最大为5mm，小于规程要求。

沉降量观测点可沿顶管轴线方向进行布设，具体布设于各穿越点硬路肩处、中分带路缘带两侧、坡脚等共6 个沉降量观测点。施工中监理及施工单位测量人员共同对道路进行监测，每小时一次。用水准仪对8 个监测点进行复核，认真比对每次监测的数据，发现沉降量变动较大时则立即要求停止顶进，通知现场专家组进行技术分析。顶进完成后半个月内，每周观测三次，以后每半个月观测两次，监测时间为2 个月。若发现路面存在开裂情况，则立即停止顶进，商讨处理方案。

4.施工后监理控制

顶进完成后，对泥浆套的浆液及时进行置换，在顶管内使用单螺杆泵进行压注。注浆压力值为0.5～0.7MPa。压浆体凝结后拆除压浆管路，使用环氧水泥将注浆孔封堵抹平。

顶管结束后要求现场及时做好出入洞口钢筋混凝土锚固工作，确保顶管固定不会位移，完成后及时进入顶管内部，检查是否存在破损、渗水等情况。经施工单位的自检，监理单位的复核，建设单位委托的第三方检测，检测结果均能满足设计及《给排水管道施工及验收规范》要求。

四、结语

宿豫区顺兴河整治工程实施过程中，施工监理人员抓住钢筋混凝土顶管的质量控制重点，做好施工前、施工中、施工后的质量控制；针对顶管现场条件的变化，及时与业主、设计、施工等技术专业人员进行分析、优化工艺。顶管施工过程中现场道路无法封闭，对此施工单位减慢顶管的顶进速度，注意观察路面沉降情况，确保了施工安全；针对路面车辆较多，重点核算论证混凝土顶管的顶力，根据计算结果设置好现场千斤顶，收到了较好的工程效果■