中铁十局集团第三建设有限公司 合肥 230601
摘要：顶管施工在我国的应用范围越来越广，它需要一定的技术支撑，也要严格保证施工的质量。就目前的状况来看，应加强顶管施工质量控制，以更好的适应实际需要。本文以太和县镜湖东路给水管道下穿既有兴业路工程的施工为例，阐述了在市政给水管道施工中顶进的施工质量控制，希望给顶管技术的实践应用提供理论参考。
关键词：市政工程；给水管道；顶管施工；质量控制
一、引言
顶管施工作为一种非开挖敷设地下管道的施工技术，在城市基础设施建设的不断发展中应用日益广泛，特别在埋深较深、横穿道路、交通干道下埋管或离建筑物较近的情况下，最能体现出顶管技术的优越性。顶管可在可塑至坚硬状态的粘土、不饱和的砂土等稳定土层中顶进，也可在饱和疏松的粉细砂与粉土、淤泥、淤泥质土、干燥的松砂土等不稳定土层中顶进。但是随着经济和技术的发展，顶管施工质量要进行必要的控制，以更好的满足现实需求。
二、工程简述
镜湖东路位于太和县经济开发区，是区内东西走向的一条连接高铁站的快速通道，路线西起长征南路，东至站前路，全长7658.901m。项目的实施将进-步完善太和县中心城区路网系统，为沿线居民出行提供了方便，加速道路周边工目的实施，对太和县中心城区的建设有这十分重要的意义，对推进太和县经济的发展及空间布局起到至关重要的作用。
过兴业路段南北侧给水管道均采用顶管施工，顶管采用泥水平衡机械顶管法施工，管材为D1200的螺纹钢管。北侧顶管长度为98m，最大埋设为7.18m；南侧顶管长度为82m，最大埋设为7.55m。
根据勘察期间的水位观测，该路段稳定水位标高在30.2～30.9米间，该场地含水类型为潜水型。根据本地区水质资料，地下水以HCO3-Ca与HCO3-Na型为主，矿化度较小，地下水与土对混凝土微侵蚀性。
三、施工工艺及质量控制
（一）施工工艺及质量控制流程
施工前调查施工现场地上、地下管线分布具体情况：生活区临设搭建及临时用水源、电源铺设或架设；现场施工测量准备工作完成；施工主要材料设备进场，项目部技术、管理人员、施工人员进驻工地；项目部组织学习施工图纸，进行图纸设计施工交底，监理、监督交底等；组织编写施工组织设计和专项方案，并报上级部门审批；现场封闭围挡，进行施工组织设计交底工作，进入基坑开挖状态。顶进过程中，应严格控制顶力在允许的范围内，并留有足够的安全系数。做好地质勘察及资料整理工作，认真编制好施工方案和通过不同土层的技术措施及纠偏措施，确保管道的顺利顶进。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的倾斜、偏移、扭转，防止管壁出现裂缝、变形。
钢顶管施工工艺流程见下图
图3-1 钢顶管施工流程图
（二）质量控制
1.顶力计算
顶管工程施工前准确计算顶力的大小，不仅有利于合理确定千斤顶的数量和吨位，而且对后背墙体的设计与后背土是否需要加固处理也至关重要。
2.方向控制
（1）导轨安装
导轨是顶进中的导向设备，其安装质量对管道顶进质量影响较大，导轨安装要求反复校测，使导轨中线、高程、轨距、坡度符合设计要求，两导轨应直顺、平行、等高，其纵坡应与管道的设计坡度一致，其偏差应在允许的范围之内，导轨面应平滑，安装的导轨应牢固，并应经常检查复核。下管后管节与轨面接触应成直线。
（2）顶进方向控制
测量是控制顶管施工质量最重要的一环，一定要重视和做好管道的测量工作。由于钢管不同于水泥管，其管与管之间焊接后接口具有一定的刚度和强度，不容易进行纠偏，因此，测量就更加重要。出顶进工作井进入土层时，每顶进30cm，测量不应少于一次；正常顶进时，每顶进100cm，测量不应少于一次。进入接收工作井前30m应增加测量，每顶进30cm，测量不应少于一次。顶管施工贯通的最大允许误差：顶进长度＜300m，轴线位置允许偏差不超过5cm。顶进长度＜300m，管内底高程允许误差（+3cm，-4cm）。
3.钢管焊接控制
（1）施工前控制
①熟悉设计对该工程主体材质、焊接方法、坡口型式、焊接材料、焊接工艺要求及无损检测的方法、比例与合格级别的要求。
②应有合格的焊工，焊工合格证的合格项目能否覆盖其在本工程中所承担的焊接工作内容（含焊接方法、焊接位置、母材类别、厚度或直径、焊条类别等）；对焊工进行岗前实际考试，经检验、检测合格后方可允许其上岗焊接。
（2）施工过程中控制
①检查坡口及坡口两侧的清理质量。焊缝的坡口形式和尺寸应符合设计文件和焊接工艺规程的规定。坡口及其内外侧表面不小于10mm范围内应清除干净，且不得有夹层、裂纹、加工损伤、毛刺及火焰切割熔渣等缺陷。
②焊条、焊剂在使用前应按规定进行烘干，并应在使用过程中保持干燥，焊丝使用前应清除其表面的油污、锈蚀等。
③检查焊接工艺执行情况。主要检查焊接电流、电弧电压、焊接速度。焊接速度应与焊接电流及电弧电压有一个合适的搭配。
④焊接完成后对焊缝进行外观质量检查和内部质量检查。
外观检查重点对易发生的焊接表面缺陷进行检查，以便发现缺陷及时修复。?焊缝应无渣皮和飞溅物。焊缝的表面缺陷主要有：咬边、表面气孔、表面裂纹、凹陷、未焊透、未熔合及飞溅等，这些缺陷的产生，有多种多样的原因，但大多与焊接手法、焊材与电流选择及焊前准备工作的好坏有较大关系，因此我们了解缺陷产生的原因及解决措施后便有利于避免或减少这些缺陷的产生，保证焊接质量的合格。
内部检查是通无损探伤检查焊缝的内部质量。
四、施工中存在问题及措施
（一）北侧给水管道在顶进过程中存在压力突然增大的现象
（1）原因分析：
①工具管前段遇到障碍物，管道轴线偏差形成弯曲。
②减阻介质注入不及时或不足。
③顶进设备发生障碍。
④停顶时间过久等几种情况引起的。
（2）处理措施：
①顶进过程中严格执行勤测量、勤纠偏，小量纠偏操作要求。
②按不同的地质条件配置适宜的泥浆，并做到“同次、及时、足量”。
③施工前对设备进行认真的验收保养，发生故障及时排除。
（二）顶进过程中局部出现地面的沉降与隆起
（1）原因分析：
①开挖端面的取土量过多或过少，使工具管推进压力与开挖土体压力不平衡，造成地面沉降与隆起。
②管道轴线偏差或纠偏不当造成的地层土体损失。
③管道外围环空隙引起的地基土体损失或顶管完成后未置换泥浆造成的土体损失。
（2）处理措施：
①施工前应对工程地质条件和环境情况进行周密细致的调查，制定切实可行的施工方案，并对距离管道近的土体采取相应的加固保护措施。
②设置测力装置，以便掌握顶进压力，保持顶进压力与前端土体压力平衡。
③严格控制顶管轴线偏差，执行勤测量、勤纠偏、小量纠偏的操作方法。
（三）钢管沿圆周方向旋转，使顶进操作发生困难
（1）原因分析：
①钢管前端上层软硬不均匀，使钢管受力不均匀，造成钢管向土层软的方向旋转。
②顶进千斤顶及油路布置不合理，千斤顶之间存在着顶进时间差，使顶进合力线偏移，造成钢管旋转。
③顶管轴线偏差时，纠偏量过大，使钢管发生旋转。
（2）预防措施：
①遇前端土层软硬不均匀，采取多控硬、少控软的办法。
②顶进前应将千斤顶逐台试好，要采用同规格油缸，并使液压泵到千斤顶之间的距离相等、管径一致。
③严格控制轴线的偏差，执行勤测量、勤纠偏，小量纠偏的操作方法。
（3）处理措施：
①采用单侧配重的方法加以纠正。
②利用纠偏同旋转间的规律，配合上下方向的纠偏，造成一定的左右偏差使工具管得到一个反方向旋转的力，将工具管逐渐纠正。
五、施工监控
在顶管施工过程中应对工作井、接收井及管道路径范围内建筑物沉降及位移进行监测，随时掌握周边环境的变化以及管道通过路面的稳定状态。管道路径中线上没10m设置一个沉降观测点，工作井及 接收井在井口垂直设置两个观测点，井深每2m设置一组观测点，每天至少观测2次。
监测的主要内容：
（1）顶管通过路线的路面沉降检测。
（2）工作井及接收井沉降及位移监测。
观测频率计稳定阶段判定：
（1）沉降观测应随施工进度及时进行，施工开始之前对原地面原始数据进行收集，施工期间的沉降根据顶进情况进行观测。
（2）施工过程中暂停施工，在停工时应每天进行观测一次，保证安全。
（3）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。
（4）当发现突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时，应立即停止作业，并加强监测。
（5）建筑沉降是否进入稳定阶段，应由沉降量与时间关系曲线进行判定，当最后沉降速率小于0.01~0.04mm/d，可认为已进入稳定阶段。
六、结论
通过对钢管顶进的施工质量控制，不仅有效地保证了顶管的施工质量及施工进度，而且未对既有的道路造成任何不利影响。
参考文献
[1]CECS246-2008给水排水工程顶管技术规程[S]
[2]顶管施工技术及验收规范[S]
论文作者:宋永康
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/6/13
标签：顶管论文; 管道论文; 测量论文; 钢管论文; 太和县论文; 过程中论文; 导轨论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;