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【摘 要】 顶管技术作为一种非开挖掘进式顶管施工方式，以其诸多的优点在城市供水管道施工中得到广泛的应用。本文结合工程实例，从供水管道工程的質量控制和质量验收出发，探讨了顶管技术在供水管道施工中的应用，并提出一些控制措施，以期指导实践。
【关键词】 顶管技术；质量控制；设计图纸；质量验收
随着我国城市化进程的加快，城市建设规模不断扩大。供水管道工程作为城市基础设施建设的一部分，担负着为城市居民和工农业发展提供水资源的重任，其管道的结构稳固和功能完善是确保供水安全的重要保障。供水管道工程需要在地下进行施工，对施工技术要求比较高，其中沉井和顶管施工是工程实施的关键。顶管技术作为近年来发展较为迅速的一种施工方式，具有施工场地小、噪音和震动低、对周围环境污染小等优点，目前在供水管道工程中有着广泛的应用。但在施工过程中，如果施工人员无法确保供水管道顶管施工的质量，则可能威胁到工程的安全，损害施工企业的利益。因此，企业施工人员应加强供水管道工程的施工质量控制工作，以确保工程施工质量安全。
1、工程概况
某供水工程，供水管道长约14.55 km，主管径DN1600，管材采用钢管，其中过河道段采用顶管技术进行施工，顶管长度180m，管中心标高-6.880m，工作井平面尺寸9.6m×9.6m，高度为13.4m，接收井平面尺寸9.6m×4.5m，高度为14.4m，采用沉井施工（图1）。沉井与顶管施工为本工程实施的关键。
2、工程地质情况
根据地质勘察情况，场地软弱层淤泥质粘土层厚度较大（厚10.4～14.8m），顶管区域土层均为淤泥质粉质粘土，含水量42.1%～53.9%，孔隙比1.177-1.484，属软弱土，易流塑变形。场地地下水主要为上部孔隙潜水，主要赋存于浅部粉质粘土和淤泥质土中，浅部土层赋水性较差，土层渗透性差。
3、质量控制措施
通过分析本工程设计内容及地质勘测报告资料，淤泥质土层中沉井、顶管施工应是质量控制工作重点。要做好工程质量控制，监理方应先熟悉设计图纸的技术要求和施工专项方案，掌握施工重点及难点，对可能影响施工质量安全的因素，应在施工前进行预控；然后根据设计、规范及施工专项方案要求，在实施过程中控制每道工序的质量。
3.1 熟悉设计图纸
在对本工程实施监理前，应熟悉消化设计图纸及地质勘测报告内容，对土建结构、工艺设计中存在的问题提出合理的建议。要求设计方对沉井施工中的不同下沉方式对结构产生的影响进行结构核验，对钢管的破口方式及焊缝质量等级提出设计要求。
3.2 审核施工专项方案
本顶管工程包括沉井和顶管施工两部分。先由监理工程师对施工单位上报的施工专项方案进行初步审查，然后根据住房和城乡建设部建质（2009）87号《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》要求施工单位组织专家论证。
监理初步审查内容包括：
（1）专项方案内容的全面性；
（2）工作井、接收井模板支撑体系及下沉稳定性计算复核；
（3）顶力计算复核；
（4）审查沉井下沉倾斜、位移、扭转的预防及纠正措施；
（5）工作井出洞口土体稳定措施；
（6）混凝土封底措施；
（7）顶管设备选择；
（8）减阻措施及纠偏措施；
（9）钢管焊缝质量、防腐质量的保证措施；
（10）现场总平面布置，安全文明施工，施工中突发事件应急措施；
（11）工作井外运河堤岸保护的围护结构施工；
（12）对周边环境影响监测、环境保护措施等。
施工单位根据监理初审要求修改方案，组织专家论证，通过后按论证意见对施工方案进行最终修改并组织实施。
3.3 沉井施工控制
本工程工作井、接收井采用三次制作，二次下沉，结合施工方案下沉稳定性验算结论，沉井下沉采用排水下沉方法。工作井三次制作高度为3，5.2，5.2m；接收井三次制作高度为2.8，5.9，5.7m。开挖3m深基坑，在基坑内进行沉井基础施工。
从本工程地质情况看，沉井位置属淤泥质粘土且土层较厚，随沉井接高施工自重相应增加，应防止发生自沉、不均匀沉降及倾斜等现象，重点控制工作如下。
（1）沉井基础施工应确保砂垫层厚度、密实度、枕木数量，以保证基础承载力均匀。
（2）对称抽出枕木，采用排水下沉。第一次下沉至方案规定的深度时停止，下沉过程中应注意监测沉井结构倾斜情况。
（3）为确保沉井第三次接高的稳定性，防止沉井自沉和接高施工时发生倾斜，在第一次下沉停止时，采取井外侧覆土增加摩阻力和井内注水增加浮力的措施。
（4）第三次接高时，应加强沉井沉降和倾斜情况的监测，发现问题及时采取措施。
（5）沉井第二次下沉法，采用排水下沉，沉至预定标高时采取稳固措施，在井外侧适当回填土方以增加阻力，防止超沉。
（6）做好下沉记录，特别是沉井接近到位时应增加监测频率，计算下沉速率，为终沉施工提供依据。
（7）本工程沉井第一次下沉过程中发生倾斜，现场采用在刃脚较高一侧加强取土，并在较低的一侧适当回填土方的对策，同时配以局部偏心压载纠正偏斜；第二次下沉因控制较好，未出现倾斜情况。
（8）采用干封底。沉井下沉到距设计标高0.1～0.2m停止挖土和抽水，使其靠自重下沉至（或接近）设计标高，排干井内积水，清理后封底。为防止沉井不均匀下沉，底板浇筑分格对称进行。
3.4 顶管施工控制
本工程采用双管平行顶进，中心间距4.8m，为避免双管同时顶进可能产生的土体扰动等不利影响，确保顶管顺利，分先后两次顶进。顶进工艺如图1所示。 3.4.1 工作井出洞口土体加固
为保证机头顶出不下沉和洞口止水，按设计要求在工作井出洞口外用水泥搅拌桩对土体进行加固。
3.4.2 机头及顶进设备选择
选用泥水加压机械平衡顶管机。根据设计要求，本工程顶管顶进理论最大计算顶力3640kN，工作井后背墙允许顶力5000kN，现场设油缸4只，每只油缸最大推力1500kN。
3.4.3 测量
采用高精度激光经纬仪对顶管轴线进行测量，用高精度水准仪测量顶管高程。为减少顶管轴线及高程测量的偏差，施工过程中应经常进行复核。
3.4.4 钢管破口及焊接检测
为减少钢管焊缝数量，钢管每节长6m。本工程钢管破口以管顶、管底采用平焊施工为技术要求，由钢管厂家定做破口。在焊接完成、进行防腐施工前，由第三方检测单位按设计要求对焊缝进行检测。
3.4.5 顶管机出洞防“磕头”措施
由于頂管机自重较大，出洞时会产生“磕头”现象，本工程采用两个对策。一是将机头垫高5mm，并使出洞时机头保持一定的向上趋势，顶出时若发现机头有下磕趋势，即用千斤顶进行纠偏；二是在出洞口处采用水泥搅拌桩对土体进行加固。
3.4.6 减阻措施
根据专家论证要求，在后60m的钢管段采用注浆减阻措施，每隔12m设注浆孔1组3个，按120°均匀布置，注浆孔由钢管厂家设置，施工完毕后用不锈钢封堵。
3.4.7 管道抗扭
采用管内平衡对称布置设备，严格控制轴线偏差，勤测勤纠，使用同规格千斤顶、直缝钢管等措施，以避免管道扭转。
3.4.8 河堤沉降监测
为避免顶管施工时可能对河堤产生的影响，在运河两侧河堤上顶管范围各设3个观测点，每天对河堤进行沉降和位移监测，监测结果显示变化微小，未对河堤产生影响。
4、质量验收
4.1 分部、分项、检验批划分
4.1.1 沉井（子分部）
沉井外围护结构（分项）：每座井作为1个检验批，本工程工作井作为1个检验批；沉井内钢筋、模板、混凝土分项：每座井作为1个检验批，本工程分工作井、接收井2个检验批。
4.1.2 顶管（子分部）
顶管接口（分项）：顶管长度每90m为1个检验批，本工程分2个检验批；顶管安装（分项）：顶管长度每90m为1个检验批，本工程分2个检验批；管道内、外防腐层（分项）：顶管长度每90m为1个检验批，本工程分2个检验批。
4.2 沉井、顶管质量验收标准
4.2.1 工作井（接收井）主控项目
工程原材料、成品、半成品的产品质量应符合国家相关标准规定和设计要求；工作井（接收井）结构的强度、刚度和尺寸应满足设计要求，结构无滴漏和线流现象；混凝土结构的抗压强度等级、抗渗等级应符合设计要求。
4.2.2 工作井一般项目
结构无明显渗水和水珠现象；顶管顶进工作井的后背墙应坚实、平整；后座与井壁后背墙联系紧密；两导轨应顺直、平行、等高，盾构基座及导轨的夹角符合规定；导轨与基座连接应牢固可靠，不得在使用中产生位移。
4.2.3 顶管管道主控项目
管节及附件等工程材料的产品质量应符合国家有关标准的规定和设计要求；钢管的接口焊接质量应符合规范相关技术规定，焊缝无损探伤检验符合设计要求；管道接口端部应无破损、顶裂现象，接口处应无滴漏。
4.2.4 顶管管道一般项目
管道内应线形平顺，无突变、变形现象；一般缺陷部位应修补密实，表面光洁；管道无明显渗水和水珠现象；管道与工作井出、进洞口的间隙连接牢固，洞口无渗漏水；钢管防腐层及焊缝处的外防腐层及内防腐层质量验收合格；管道内应清洁，无杂物、油污。
5、结语
通过分析顶管技术在供水管道施工中的应用可知，若工程采用一次顶进，能够减少了因注浆孔处理不当而形成漏水隐患，提高顶管速度。在工程施工期间，沉井和顶管施工过程较为顺利，并未出现任何突发情况，质量控制达到预期的效果。
参考文献
[1] 黄建彬.顶管技术在给排水施工中的应用[J].中国新技术新产品.2012年第16期
[2] 张师玲.顶管技术在供水管道施工中的应用[J].城市建设理论研究.2012年第21期
【关键词】 顶管技术；质量控制；设计图纸；质量验收
随着我国城市化进程的加快，城市建设规模不断扩大。供水管道工程作为城市基础设施建设的一部分，担负着为城市居民和工农业发展提供水资源的重任，其管道的结构稳固和功能完善是确保供水安全的重要保障。供水管道工程需要在地下进行施工，对施工技术要求比较高，其中沉井和顶管施工是工程实施的关键。顶管技术作为近年来发展较为迅速的一种施工方式，具有施工场地小、噪音和震动低、对周围环境污染小等优点，目前在供水管道工程中有着广泛的应用。但在施工过程中，如果施工人员无法确保供水管道顶管施工的质量，则可能威胁到工程的安全，损害施工企业的利益。因此，企业施工人员应加强供水管道工程的施工质量控制工作，以确保工程施工质量安全。
1、工程概况
某供水工程，供水管道长约14.55 km，主管径DN1600，管材采用钢管，其中过河道段采用顶管技术进行施工，顶管长度180m，管中心标高-6.880m，工作井平面尺寸9.6m×9.6m，高度为13.4m，接收井平面尺寸9.6m×4.5m，高度为14.4m，采用沉井施工（图1）。沉井与顶管施工为本工程实施的关键。
2、工程地质情况
根据地质勘察情况，场地软弱层淤泥质粘土层厚度较大（厚10.4～14.8m），顶管区域土层均为淤泥质粉质粘土，含水量42.1%～53.9%，孔隙比1.177-1.484，属软弱土，易流塑变形。场地地下水主要为上部孔隙潜水，主要赋存于浅部粉质粘土和淤泥质土中，浅部土层赋水性较差，土层渗透性差。
3、质量控制措施
通过分析本工程设计内容及地质勘测报告资料，淤泥质土层中沉井、顶管施工应是质量控制工作重点。要做好工程质量控制，监理方应先熟悉设计图纸的技术要求和施工专项方案，掌握施工重点及难点，对可能影响施工质量安全的因素，应在施工前进行预控；然后根据设计、规范及施工专项方案要求，在实施过程中控制每道工序的质量。
3.1 熟悉设计图纸
在对本工程实施监理前，应熟悉消化设计图纸及地质勘测报告内容，对土建结构、工艺设计中存在的问题提出合理的建议。要求设计方对沉井施工中的不同下沉方式对结构产生的影响进行结构核验，对钢管的破口方式及焊缝质量等级提出设计要求。
3.2 审核施工专项方案
本顶管工程包括沉井和顶管施工两部分。先由监理工程师对施工单位上报的施工专项方案进行初步审查，然后根据住房和城乡建设部建质（2009）87号《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》要求施工单位组织专家论证。
监理初步审查内容包括：
（1）专项方案内容的全面性；
（2）工作井、接收井模板支撑体系及下沉稳定性计算复核；
（3）顶力计算复核；
（4）审查沉井下沉倾斜、位移、扭转的预防及纠正措施；
（5）工作井出洞口土体稳定措施；
（6）混凝土封底措施；
（7）顶管设备选择；
（8）减阻措施及纠偏措施；
（9）钢管焊缝质量、防腐质量的保证措施；
（10）现场总平面布置，安全文明施工，施工中突发事件应急措施；
（11）工作井外运河堤岸保护的围护结构施工；
（12）对周边环境影响监测、环境保护措施等。
施工单位根据监理初审要求修改方案，组织专家论证，通过后按论证意见对施工方案进行最终修改并组织实施。
3.3 沉井施工控制
本工程工作井、接收井采用三次制作，二次下沉，结合施工方案下沉稳定性验算结论，沉井下沉采用排水下沉方法。工作井三次制作高度为3，5.2，5.2m；接收井三次制作高度为2.8，5.9，5.7m。开挖3m深基坑，在基坑内进行沉井基础施工。
从本工程地质情况看，沉井位置属淤泥质粘土且土层较厚，随沉井接高施工自重相应增加，应防止发生自沉、不均匀沉降及倾斜等现象，重点控制工作如下。
（1）沉井基础施工应确保砂垫层厚度、密实度、枕木数量，以保证基础承载力均匀。
（2）对称抽出枕木，采用排水下沉。第一次下沉至方案规定的深度时停止，下沉过程中应注意监测沉井结构倾斜情况。
（3）为确保沉井第三次接高的稳定性，防止沉井自沉和接高施工时发生倾斜，在第一次下沉停止时，采取井外侧覆土增加摩阻力和井内注水增加浮力的措施。
（4）第三次接高时，应加强沉井沉降和倾斜情况的监测，发现问题及时采取措施。
（5）沉井第二次下沉法，采用排水下沉，沉至预定标高时采取稳固措施，在井外侧适当回填土方以增加阻力，防止超沉。
（6）做好下沉记录，特别是沉井接近到位时应增加监测频率，计算下沉速率，为终沉施工提供依据。
（7）本工程沉井第一次下沉过程中发生倾斜，现场采用在刃脚较高一侧加强取土，并在较低的一侧适当回填土方的对策，同时配以局部偏心压载纠正偏斜；第二次下沉因控制较好，未出现倾斜情况。
（8）采用干封底。沉井下沉到距设计标高0.1～0.2m停止挖土和抽水，使其靠自重下沉至（或接近）设计标高，排干井内积水，清理后封底。为防止沉井不均匀下沉，底板浇筑分格对称进行。
3.4 顶管施工控制
本工程采用双管平行顶进，中心间距4.8m，为避免双管同时顶进可能产生的土体扰动等不利影响，确保顶管顺利，分先后两次顶进。顶进工艺如图1所示。 3.4.1 工作井出洞口土体加固
为保证机头顶出不下沉和洞口止水，按设计要求在工作井出洞口外用水泥搅拌桩对土体进行加固。
3.4.2 机头及顶进设备选择
选用泥水加压机械平衡顶管机。根据设计要求，本工程顶管顶进理论最大计算顶力3640kN，工作井后背墙允许顶力5000kN，现场设油缸4只，每只油缸最大推力1500kN。
3.4.3 测量
采用高精度激光经纬仪对顶管轴线进行测量，用高精度水准仪测量顶管高程。为减少顶管轴线及高程测量的偏差，施工过程中应经常进行复核。
3.4.4 钢管破口及焊接检测
为减少钢管焊缝数量，钢管每节长6m。本工程钢管破口以管顶、管底采用平焊施工为技术要求，由钢管厂家定做破口。在焊接完成、进行防腐施工前，由第三方检测单位按设计要求对焊缝进行检测。
3.4.5 顶管机出洞防“磕头”措施
由于頂管机自重较大，出洞时会产生“磕头”现象，本工程采用两个对策。一是将机头垫高5mm，并使出洞时机头保持一定的向上趋势，顶出时若发现机头有下磕趋势，即用千斤顶进行纠偏；二是在出洞口处采用水泥搅拌桩对土体进行加固。
3.4.6 减阻措施
根据专家论证要求，在后60m的钢管段采用注浆减阻措施，每隔12m设注浆孔1组3个，按120°均匀布置，注浆孔由钢管厂家设置，施工完毕后用不锈钢封堵。
3.4.7 管道抗扭
采用管内平衡对称布置设备，严格控制轴线偏差，勤测勤纠，使用同规格千斤顶、直缝钢管等措施，以避免管道扭转。
3.4.8 河堤沉降监测
为避免顶管施工时可能对河堤产生的影响，在运河两侧河堤上顶管范围各设3个观测点，每天对河堤进行沉降和位移监测，监测结果显示变化微小，未对河堤产生影响。
4、质量验收
4.1 分部、分项、检验批划分
4.1.1 沉井（子分部）
沉井外围护结构（分项）：每座井作为1个检验批，本工程工作井作为1个检验批；沉井内钢筋、模板、混凝土分项：每座井作为1个检验批，本工程分工作井、接收井2个检验批。
4.1.2 顶管（子分部）
顶管接口（分项）：顶管长度每90m为1个检验批，本工程分2个检验批；顶管安装（分项）：顶管长度每90m为1个检验批，本工程分2个检验批；管道内、外防腐层（分项）：顶管长度每90m为1个检验批，本工程分2个检验批。
4.2 沉井、顶管质量验收标准
4.2.1 工作井（接收井）主控项目
工程原材料、成品、半成品的产品质量应符合国家相关标准规定和设计要求；工作井（接收井）结构的强度、刚度和尺寸应满足设计要求，结构无滴漏和线流现象；混凝土结构的抗压强度等级、抗渗等级应符合设计要求。
4.2.2 工作井一般项目
结构无明显渗水和水珠现象；顶管顶进工作井的后背墙应坚实、平整；后座与井壁后背墙联系紧密；两导轨应顺直、平行、等高，盾构基座及导轨的夹角符合规定；导轨与基座连接应牢固可靠，不得在使用中产生位移。
4.2.3 顶管管道主控项目
管节及附件等工程材料的产品质量应符合国家有关标准的规定和设计要求；钢管的接口焊接质量应符合规范相关技术规定，焊缝无损探伤检验符合设计要求；管道接口端部应无破损、顶裂现象，接口处应无滴漏。
4.2.4 顶管管道一般项目
管道内应线形平顺，无突变、变形现象；一般缺陷部位应修补密实，表面光洁；管道无明显渗水和水珠现象；管道与工作井出、进洞口的间隙连接牢固，洞口无渗漏水；钢管防腐层及焊缝处的外防腐层及内防腐层质量验收合格；管道内应清洁，无杂物、油污。
5、结语
通过分析顶管技术在供水管道施工中的应用可知，若工程采用一次顶进，能够减少了因注浆孔处理不当而形成漏水隐患，提高顶管速度。在工程施工期间，沉井和顶管施工过程较为顺利，并未出现任何突发情况，质量控制达到预期的效果。
参考文献
[1] 黄建彬.顶管技术在给排水施工中的应用[J].中国新技术新产品.2012年第16期
[2] 张师玲.顶管技术在供水管道施工中的应用[J].城市建设理论研究.2012年第21期