1 工程概况
金山大桥污水管改造工程为南北岸现有污水管的改造提升，在金山大桥建设过程中部分污水管道与桥位冲突，在施工中可能存在破损，为保证南北岸污水的长期有效运行，对涉及到桥位的部分管道进行改造。
由于污水改造施工在较繁忙的市区，在污水管改造施工过程中，采用顶管施工不仅不用大面积开挖，且占地较小，噪音小，能有效保证现有交通的顺利通行，减少对周围居民生活的影响。
2 顶管机机型选择
首先根据金山大桥南北岸地质报告相关数据，选择针对地质特点的合适机型。图1为顶管机技术参数：
3 顶管工艺流程图（泥水平衡）
本项目主要采用的顶管施工工艺为较先进的泥水平衡顶管施工工艺，具体施工流程为图2泥水平衡顶管工艺流程图：
顶管配套设施、设备：基坑导轨，钢后背，主顶油镐、油泵及油镐架，顶铁及护口铁，进、排泥管，泥水箱，工作井吊装设备，止水洞口。
顶管进、出洞口土体加固是工序的关键，由于顶管机重量大，在软弱地层中顶进，为防止顶管机在出洞时产生“叩头”现象，需对洞口外土体进行固化处理，同时还要有良好的止水效果，防止洞口开启时泥沙涌入井坑内，造成危险。
顶管施工布置主要考虑工作井井区的布置及管内的断面布置。
顶管准备工作：轨道及顶进后背安装、机头组装、泥水分离系统调试安装、工作井顶进系统调试、供电系统调试、工作井内高程中心桩校核。
管道顶进：（1）初始顶进在顶管工作中起着很重要的作用，一要穿过工作井洞口，在这过程中保证洞口结构不被破坏，同时泥水不进入顶坑；二要保证高程、中心偏差最小，为正常顶进打下良好的基础。（2）正常顶进应保证顶进的主要参数，泥浆在整个顶管过程中起着关键作用，泥浆的压力、浓度影响挖掘面的稳定性。泥浆浓度流量影响到切削下土体能否正常送到地面。泥浆配比要在优选货源的前提下优化配比，并能根据土质变化及时变化。（3）顶进操作程序为首先启动刀盘系统，启动输泥管和排泥管道泵，泥路循环，自控系统调正管路压力，使压力达到设定压力并稳定；然后机头顶进，工作井顶进千斤顶设定顶进速度100mm/min。同时，流量计测量流量，调整工作井变频泵，使排泥管流量保持在1.07 m3/min。压力计测量压力，控制电动阀的开启度，保持泥水仓压力。（4）下管时的操作程序位打开基坑傍通阀门，保持泥水仓压力，同时打开冲洗阀门冲洗排泥管路；全部中继间停止顶进，停止油泵；机头刀盘停转；待排泥管路冲洗干净后，停止输泥泵、排泥泵；关闭触变泥浆、输泥管、油管、排泥管阀门。拆除工作井管接口各种管线、电缆，管内 应急灯工作。下管对口。
顶进测量控制：初始顶进后500mm，顶进测量开始，每顶进300mm 做一次中心、高程记录，并及时向技术负责人汇报，以便采取措施。每次下管后对工作井中心线校测，同时人工测量机头后第一管口、第二管口中心、高程，与计算机中记录数据对照，同时绘制机头、第一节管、第二节管中心、高程测绘曲线，作为纠偏方案的依据。
经常使用的顶管机都带自动纠偏功能，纠偏原理是：全站仪发出不可见光，到机头中心光靶，光靶把偏移反应到控制台，控制台控制纠偏千斤顶工作。全站仪测量高程、中心误差百万分之二，顶管机纠偏误差2cm之间。就顶管机本身而言，高程、中心控制在±30mm是没问题的，但我们以往的经验是，机头走机头线路，管子走管子线路，即机头与前进方向倾斜前进，这种现象更为严重。当机头纠偏时，机头前进产生的侧向压力N的分力要克服土体对管子的约束力，如土体是原状土，约束力会很大，土体被触变泥浆置换，触变泥浆是胶体，约束力很小，管子比较容易纠偏。若发现管道有错口或变形现象，立即加设厚16mm宽 50cm 的钢制内胀圈，以防止错口和变形加大，内胀圈为可调结构，其与管子接触面设置柔性垫层，保护管材不受磨损。
当机头全部进入后，开始由机头向管外壁注触变泥浆，使管外壁形成泥浆套，起到减阻、润滑作用。
顶管完后洞口止水加固：由于工作井与接收井预留洞口比管道外径尺寸要大，顶管施工完后需封堵洞口与管外壁的间隙，同时对洞口区域管道进行加固。管壁与洞口之间的缝隙采用优质油麻封堵，并浇筑30cm 厚的砼挡水墙，在洞口区域地层进行分层注浆止水加固。
4 顶管施工监测
（1）顶管施工监测内容和要求
现场施工中，要求通过适当的监测手段，随时掌握周边环境的变化以及顶管通过路面的 稳定状态，为设计和施工提供信息。通过反馈，及时修改，优化支护方案，改善施工工艺，预防事故；同时，监测资料还可作为检验和评价支护结构稳定性的依据。结合本工程实际，监测项目主要内容如下：顶管通过路线的路面水平位移监测；顶管通过路线的路面沉降监测；周边建筑物沉降监测；目测巡视。
（2）监测的方法和监测点布置
顶管施工通过路线路面的水平位移监测。对处于顶管施工影响范围内的路面直接埋设监测点进行监测，监测点固定好后，用水准仪测得监测点的初始标高。由于顶管的施工过程中受挤土效应，施工顶管会产生相应位移，故在顶管施工路线通过的路面直接进行水平位移监测，对判定顶管支护结构安全具有重要作用，路面位移监测点设置要求为纵向间距20m，横向间距5m。
顶管施工通过路线路面的沉降监测同时在顶管施工影响范围内的路面还需要进行沉降监测，对判定支护结构的竖向沉降具有重要作用。在顶管施工路线通过的路面直接埋设监测点用水准仪直接测定其标高，通过其监测判定推进和支护安全具有重要意义。路面沉降监测点设置要求为纵向间距20m，横向间距5m。
观测周期及稳定阶段判定：
本工程沉降观测应随施工进度及时进行，施工开始之前，按沉降观测点位设计图纸埋设择沉降观测点并记录初读数；施工期间的沉降观测根据顶进情况进行观测：埋设好沉降观测点。
在观测过程中，若有顶管施工附近地面荷载突然增减、施工四周大量积水、长时间连续降雨等情况，均应及时增加观测次数。当建筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重 裂缝时，应立即进行一天2次或一天1次的连续观测。
当发现突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时，应立即进行重复观测以加以证实，并提高观测频率。在认为有发生危险事故征兆时，要及时向有关部门反映。
建筑沉降是否进入稳定阶段，应由沉降量与时间关系曲线判定。当最后100d的沉降速率小于0.01～0.04mm/d，可认为已进入稳定阶段，具体取值宜根据地基土的的压缩性确定。
观测精度：根根据《建筑变形测量规范》（JGJ8－2007）中的有关规定，确定沉降观测按二级变形测量级别的技术要求施测，观测点测站高差中误差为±0.5mm，基辅分划读数之差限差为0.5mm，基辅分划所测高差之差限差为0.7mm，环线闭合差不大于1.0mm，单程双测站 所测高差较差不大于0.7mm，检测已测测段高差之差不大于1.5mm（n为测段站数）。
质量控制措施：观测前对所有仪器和设备进行检验校正，确保其精度。现场观测时仪器架设牢固。观测资料、原始记录、计算数据和图表成果要校核无误后方能使用。
观测成果提交：沉降观测点位置图；沉降观测成果表；沉降速率、时间、沉降量曲线图；沉降观测分析报告。
目测巡视采用仪器进行监测是基坑监测不可缺少的重要手段，但由于仪器监测毕竟有限，不可能覆盖基坑变化的所有地方，因此，作为补充，由有经验的工程师定期进行现场目测巡视检查是非常必要。
5质量保证措施
有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员→项目管理部→监理工程师，确保测量万无一失。布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10°～20°不得大于0.5°。并设置偏差警戒线。初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。选用优良管材并处理好管子接口顶管施工是十分重要的。要按有关规范对管材和密封圈作现场检查验收，如发现不合格品坚决予以退回。做好管节、承压环顶进各阶段受力稳定计算，制定合理的技术措施。使后背地基受力和管节受力控制在允许的范围内。加强操作控制，使顶管均匀平稳。受力均匀。尽可能减少顶进过程中倾斜、偏移、扭转，防止管壁出现裂缝、变现等情况。顶进过程中经常复核机头及管线的中线及高程，搞好测量控制检查，及时分析纠正顶进过程中出现的倾斜偏位和扭转，保证顶管位置正确。
6 结束语
通过污水管顶管施工，我们认为，在城市施工尽量减少对居民的生活影响，减少对环境的影响，树立良好的施工形象是今后施工的方向。另外，在其他地址较复杂的地区还可以采用哪些施工工艺施工污水管，也是我们今后需要研究的方向。
参考文献：
[1] CJJ11-2008，城镇道路工程施工与质量验收规范，2008.
[2] GB50268-2008，给水排水管道工程施工及验收规范，2008.
[3] DBJ13-91-2007，建设工程施工重大危险源辨识与监控技术规程，2007.
[4] 建质[2009]87，危险性较大分部分项工程管理办法，2009.
[5] CJJ2-2008，城市桥梁工程施工与质量验收规范，2008.
[6] JGJ8－2007，建筑变形测量规范，2007.
[7] 现行国家、省、市、行业的有关工程建设标准、法规、规范的要求.
论文作者:张宏武
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/20
标签：顶管论文; 机头论文; 洞口论文; 高程论文; 泥浆论文; 路面论文; 泥水论文; 《基层建设》2016年第34期论文;