陳 峰 （蕪湖市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，安徽 蕪湖 241000）

0 前言

微型頂管由于工作井所占空間小，施工工藝先進，對交通影響較小，質(zhì)量可靠等優(yōu)點，近年來在污水管道施工中逐漸被采用。本文結(jié)合蕪湖城區(qū)污水管網(wǎng)提質(zhì)增效項目，針對微型頂管施工工藝、質(zhì)量控制等進行分析，對類似施工環(huán)境推廣微型頂管施工方法具有借鑒意義。

1 概述

項目位于弋江區(qū)，工程地處交通要道，交通量大，現(xiàn)場鄰近區(qū)域為住宅或商業(yè)區(qū)，地下管線多。如采用開槽施工，一方面由于支護和圍擋占用空間較大，對現(xiàn)場交通出行造成不便；另一方面因地質(zhì)、質(zhì)量控制措施落實不到位等因素，會造成周邊建筑物出現(xiàn)裂縫。同時對環(huán)境保護、安全文明施工要求較高。根據(jù)施工現(xiàn)場條件，經(jīng)過方案比選，選擇適宜的二次工法的微型頂管施工方案。二次工法的微型頂管因本身設(shè)備先進、施工速度快、質(zhì)量保證率高、環(huán)境擾動小、施工占地小等優(yōu)點，適合小口徑頂管施工大量推廣應(yīng)用。

2 施工過程

2.1 施工工藝的選擇

污水管道工程所處地域地質(zhì)勘察報告顯示，管道埋深位于灰色淤泥質(zhì)黏土夾粉砂層，軟塑狀，飽和，干強度稍弱，局部粉砂含量多層厚1.7～7.4m，地基承載力65kPa。結(jié)合地質(zhì)、水文、環(huán)境、交通等因素，比選后采用微型頂管施工工藝。頂管工作井和接收井均采用Φ2590鋼筒，機械設(shè)備為2090型微型頂管機,配備200型挖掘機挖土。搖管機采用Y2590型設(shè)備，鋼筒內(nèi)徑為2560mm，每節(jié)鋼筒的長度為2.0m，鋼筒的壁厚為20mm。鋼筒下部切割為鋸齒狀，齒深為5.0cm，鋼筒每節(jié)段之間采用焊接方式連接。

施工流程：施工準備→高壓旋噴樁施工→鋼筒制作安裝→搖管機安裝→搖管機下沉鋼筒→開挖鋼筒內(nèi)土體→混凝土封底→頂管設(shè)備安裝→頂管施工。

2.2 施工準備

微型頂管施工前組織項目部人員認真熟悉施工圖設(shè)計文件，掌握設(shè)計意圖和要求，編制專項施工方案，對作業(yè)人員進行施工技術(shù)交底和培訓(xùn)。摸清施工界域內(nèi)地下管線及構(gòu)筑物資料、工程水文地質(zhì)資料，組織施工技術(shù)人員深入調(diào)查，對原有管道、建筑物和構(gòu)筑物與管道銜接的平面位置和高程進行復(fù)測。

根據(jù)施工圖設(shè)計文件和專項施工方案，本項目選用Φ500mm，長度為1.0m的鋼筋混凝土Ⅲ級管材，壁厚δ=80mm，混凝土強度C40，F(xiàn)型接口，雙橡膠密封圈。管材及配件進場使用前按照規(guī)定進行復(fù)試和檢查驗收，確保原材料、半成品質(zhì)量。依據(jù)管節(jié)材質(zhì)、頂進工作井后背墻結(jié)構(gòu)的允許最大荷載、頂進設(shè)備能力、施工技術(shù)措施等因素。施工最大頂力應(yīng)大于頂進阻力，但不得超過管材或工作井后背墻的允許頂力。頂進阻力按下式計算：

式中：Fp——頂進阻力(kN)；

D0——管道的外徑(m)；

L——管道設(shè)計頂進長度(m)；

fk——管道外壁與土的單位面積平均摩阻力(kN/m2)；

NF——頂管機的迎面阻力(kN)。

2.3 搖管機下沉鋼護筒

確定工作井的開挖位置，搖管機定位，升降油缸伸出至最高處后進行搖管作業(yè)。工序：夾持油缸伸出打開夾持環(huán)，放入底部帶刃的第一節(jié)圓形管件，夾持油缸收回以夾緊第一節(jié)圓形管件，馬達驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，進而帶動夾持環(huán)以及第一節(jié)圓形管件做360°全回轉(zhuǎn)運動，同時升降油缸收回將第一節(jié)圓形管件下壓一段距離，重復(fù)以上步驟直至第一節(jié)圓形管件下壓至最大值，在此過程中，利用抓斗車取出第一節(jié)圓形管件內(nèi)的砂土，并利用渣土車將這些砂土進行外運。

夾持油缸伸出打開夾持環(huán)，放入第二節(jié)圓形管件，并對第二節(jié)圓形管件和第一節(jié)圓形管件的接觸端面進行焊接，焊接完成后重復(fù)步驟一中的搖管工序。重復(fù)第二步工序，直至壓入的圓形管件達到圓形豎井的設(shè)計標(biāo)高要求，達到要求后，進行封底混凝土施工。

2.4 混凝土封底

鋼護筒工作井邊下沉邊開挖土體，沉到設(shè)計標(biāo)高后開始挖土清理工作，清理完成后不降水，進行井內(nèi)封底施工。封底采用C25水下混凝土，厚度1.5m,封底應(yīng)及時防止底部隆起、涌水。封底混凝土穩(wěn)定后，澆筑井底底板混凝土，厚度為30cm，兩層鋼筋網(wǎng)片防滲混凝土，防滲等級為P8，澆筑完成后進行覆蓋養(yǎng)護。

2.5 安裝頂管設(shè)備

機械頂管后背結(jié)構(gòu)為鋼筒，后背鋼筒與機臺之間空隙用三角鐵焊接加固，要有足夠的剛度和強度。頂管機安裝調(diào)整完畢后，在頂背板和井壁之間填充C30混凝土，讓井壁充分達到反力墻作用，之后進行試運行，取得相應(yīng)參數(shù)。

2.6 微型頂管施工

微型頂管設(shè)備安裝好以后開始進行先導(dǎo)管的頂進，洞口經(jīng)測量定位后，鑿除洞門位置的鋼筋混凝土，清除洞口內(nèi)的混凝土等雜物，在洞口安裝防水橡膠板。然后將先導(dǎo)管穿過洞口，向預(yù)設(shè)路線頂進。采用中空鋼管作為先導(dǎo)管，先導(dǎo)管的端頭設(shè)有導(dǎo)向設(shè)備，主要保證管節(jié)達到預(yù)期的位置和深度。先導(dǎo)管每頂完一節(jié)，頂管機油缸后退，再安放另一節(jié)，按接力方法向接收井頂進。

先導(dǎo)管的回收：當(dāng)先導(dǎo)管頂進接收井后，將先導(dǎo)管尾部連接出泥鋼管，然后再頂進操作，先導(dǎo)管在接收井拆卸回收。即出泥鋼管頂進一節(jié)，先導(dǎo)管拆卸一節(jié)，如此反復(fù)操作直至出泥鋼管更換完，鉆機就位后進行鉆進施工。

擴孔施工：鉆進完成后及時復(fù)核孔洞軸線位置與高程，滿足設(shè)計和規(guī)范要求后進行擴孔。利用高壓水將泥土置換成泥漿，泥漿隨著螺旋鉆進流到接收井中，如此反復(fù)，直至孔徑滿足成孔要求為止。一般比管道外徑稍大，利于管節(jié)頂進。在擴孔過程中及時清理井內(nèi)泥漿，同時注意護壁泥漿比重，防止塌孔。

管節(jié)頂進：微型頂管開始施工前應(yīng)進行頂前檢查，確認符合頂進條件時方可開始頂進。主要檢查全部設(shè)備試運轉(zhuǎn)，頂管機在導(dǎo)軌上的中心線、坡度和高程，防止流動性土或地下水由洞口進入工作井的技術(shù)措施，拆除洞口封門的準備措施等。管節(jié)吊裝到井底，與頂管機進行連接安裝，開始第一節(jié)管節(jié)頂進作業(yè)，先試頂，調(diào)整好頂力、角度后進行正常頂進。

頂進過程中及時測量軸線和高程，減少累積誤差。為保證頂進時管外壁和土體之間的間隙能形成穩(wěn)定、連續(xù)的泥漿套，應(yīng)對泥漿配比、注漿量進行控制，經(jīng)過試驗確定泥漿的材料、性能，選擇失水量小、穩(wěn)定性好的材料，且攪拌均勻、流動性要好。

3 質(zhì)量控制方法

3.1 原材料、構(gòu)配件質(zhì)量

所供產(chǎn)品必須提供出廠合格證、產(chǎn)品說明書、性能檢驗報告和使用說明書。管材進場后必須按規(guī)定進行檢查驗收，并進行抽樣復(fù)試，包括各項指標(biāo)復(fù)檢、尺寸及觀感質(zhì)量，未經(jīng)檢測或檢測不合格一律不得使用。

3.2 頂管進、出洞的保護措施

工作井、接收井施工前先在井周邊施工水泥攪拌樁，沿井周身布置一排高壓旋噴樁，在進、出洞口的部位布設(shè)三排旋噴樁，每排4根，樁徑800mm,間距500mm，形成止水帷幕。頂管機出洞采用行之有效的洞門密封裝置，井壁后座澆筑混凝土，進、出洞口前鑿出洞口，在池壁上安裝鋼環(huán)，鋼環(huán)上安裝雙層橡膠止水裝置，形成封閉隔斷。

3.3 管道糾偏

①頂進開始階段。首先要嚴格控制頂進速度與方向，速度不可過快，控制前進位置和方向。在正常頂進過程中隨時測量管道軸線和標(biāo)高，嚴格遵循“勤測量、勤糾偏、微糾偏”的原則。頂進過程中注意對測量數(shù)據(jù)進行復(fù)核、匯總，并進一步分析，查找產(chǎn)生偏差的原因，采取相應(yīng)的補救措施，研判偏差進一步發(fā)展的趨勢。

②軸線及高程測量。每頂進一段距離，需要進行一次高程和軸線測量。

正常頂進時，每頂進1.0m不應(yīng)少于一次測量，在進、出洞口增加測量次數(shù)，縮短頂進距離，通常每0.3m測量不少于一次。測量的數(shù)據(jù)必須準確、清晰、齊全。

③糾偏。在頂進中及時糾偏，糾偏角度、各方向上千斤頂?shù)挠蛪褐怠⑤S線輸入微機。微機根據(jù)數(shù)據(jù)及時對角度進行調(diào)整，采用小角度糾偏方式。

3.4 加注觸變泥漿

按照“同步注漿與補漿相結(jié)合”和“先注后頂、隨頂隨注、及時補漿”的原則，選擇好注漿材料，確定泥漿比重、注漿孔、注漿壓力等指標(biāo)。頂進過程中，為了減少管道與土體的摩阻力，提高頂進施工效率，在施工過程中往管外側(cè)噴注觸變泥漿，降低頂進的阻力。頂管機尾部的后續(xù)幾節(jié)管節(jié)連續(xù)設(shè)置注漿孔，頂管機外徑宜比頂進管節(jié)外徑大2-6cm，注漿后使土體與管節(jié)周邊間形成10-30mm厚泥漿環(huán)。加注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，形成一道泥漿保護套，減少頂進阻力的作用。

4 工程監(jiān)測

4.1 頂管施工監(jiān)測項目

根據(jù)本工程設(shè)計資料及現(xiàn)場實際情況，監(jiān)控量測主要項目如下：地表沉降、地下管線沉降、建（構(gòu)）筑物沉降、頂管井沉降及水平位移。工作井周邊設(shè)置監(jiān)測點，設(shè)置在不受擾動的位置，用水泥混凝土加固，釘上水泥釘，做好防護。工作井土方開挖前監(jiān)測2-3次，用其平均值作為初始值。工作井開挖時實時監(jiān)測，開挖過程中至井周邊回填每天監(jiān)測一次，連續(xù)不中斷測量，在出現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時加密觀測次數(shù)。采用向地面打人鋼釬的方法觀測頂管沉降，鋼釬長度不小于1200mm。在設(shè)計管中線正上方每隔10m布設(shè)1點，中線點兩側(cè)每2500mm布設(shè)1點，中線點兩側(cè)的沉降點數(shù)不應(yīng)少于4個。待點位穩(wěn)定后(約需10d)方可進行觀測。后視點選在穩(wěn)定處，后視距離不小于50m。

4.2 建立預(yù)警系統(tǒng)

通過頂管施工預(yù)警系統(tǒng)的建立，分析監(jiān)測數(shù)據(jù)及成果，做出提前預(yù)判，并采取針對性措施。遇意外情況發(fā)生時能夠及時預(yù)警，減少質(zhì)量安全事故的發(fā)生，確保頂管施工體系絕對安全。

建立“三級預(yù)警”機制，按照正常、異常和危險代表相對應(yīng)的預(yù)警值，根據(jù)預(yù)警類別進行處置。在正常預(yù)警值范圍內(nèi)，按常規(guī)處理。當(dāng)出現(xiàn)異常值時加大監(jiān)測頻率，同時檢查周邊地面構(gòu)筑物、工作井及管線位移值。當(dāng)出現(xiàn)危險預(yù)警值時，進一步加大監(jiān)測頻率，全面進行現(xiàn)場巡查，同時啟動應(yīng)急預(yù)案，重新復(fù)核各項施工參數(shù)，請專家分析現(xiàn)場情況。立即上報業(yè)主等相關(guān)單位，24h現(xiàn)場值班巡視，密切關(guān)注各部位的累加變化值，采取基坑回填等方式進行搶險處理。

5 質(zhì)量驗收

所有的原材料、成品、半成品必須符合設(shè)計文件和規(guī)范要求，工作井、接收井的混凝土強度、剛度、尺寸滿足設(shè)計要求，橡膠圈安裝位置正確，沒有脫落、位移現(xiàn)象。管道的接口無破損、頂裂且無滴漏，管底坡度無反坡。

6 結(jié)束語

本工程通過微型頂管技術(shù)，大幅度縮減占地范圍，施工時對周邊建筑物穩(wěn)定性無影響、對地面交通無影響，有效地解決了現(xiàn)場施工場地受限制的情況，很好地保證了工程施工質(zhì)量和施工安全，可為今后城區(qū)類似排水工程的施工方案提供借鑒，具有很大的市場應(yīng)用空間。