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【摘要】顶管施工技术的优势越来越突出，顶管施工与开槽埋管施工相比具有施工速度快、自动化程度高、精度高、地面沉降小、对地面交通和周边环境影响小等优点。本文具体分析研究了城市排水工程中顶管施工的质量控制措施。
【关键词】城市排水工程顶管施工质量控制
中图分类号：S276文献标识码： A 文章编号：
城市排水管顶管施工就是利用顶管施工技术，在对城市路面、绿化带等市政设施非开挖的情况下，利用液压千斤顶推动管道按照预定的设计路线不断向前推进，形成一条固定的、结实的城市排水管道，这就是排水管顶管工程。城市排水管顶管施工，不仅不需要人工开挖，避免对城市公共市政设施的破坏，还能节省大量的人力、财力，因为在顶管施工全过程中，完全依靠先进的遥感技术，采用自动激光经纬儀测量及其动态监测施工中的三维立体偏差，并结合顶管施工自动平衡措施来防止地面沉陷、隆起，并及时校核、修改，保证水平和垂直方向的偏离误差可精确到±1mm，从而保证顶管的施工按照预定的排水管路线推进。
顶管施工工艺流程：开挖工作区域→制作顶管工具管并安装→管道顶进工艺施工→管道贯通→整理施工设备→修建排水管检查井→回填。在城市排水工程顶管施工中，应采取以下质量控制措施。
一、在顶管施工前应对场地进行详细的勘察
勘察内容包括工程地质和水文地质情况, 了解土层变化情况及地下水位情况; 对地下管线的探查; 穿越建筑物时对建筑物基础的探查。顶管机械的选择应根据所经过场地的地质情况合理选用。泥水平衡、土压平衡、气压平衡及人工掏土等形式的机头各有其适用范围, 不同型号的机头各自的特点也不一样, 在顶管机械设备的选择上, 应事先做好充分的勘察探测工作, 区分不同类土质选用合适的机械设备。
二、选择合理的施工工艺
施工工艺是否合理对顶管施工的成败起关键性的作用。顶管施工工艺是指从机械设备开始进入场地到顶进全部结束的整个过程。其包括顶进机械的选择, 顶进线路的选型, 机头的进出洞技术及注浆减摩技术等。要根据顶管直径选用工具管, 可采用顶部前伸式, 网格加密式等。塌方的另一个原因是操作失误。例如, 盲目超前开挖, 停顶后没有防塌的措施等, 诸如此类的操作、管理不当, 造成地面沉降。
三、顶推动力控制技术
1、顶推后座设计:
精心设计顶推的反力墙, 确保顶推时后座安全。
2、泥浆减阻、中继站的采用:
配制优质泥浆, 压力注入管体与岩土之间有效地降低两者间的摩阻力, 从而降低了顶推力, 有利于顶进系统安全、减小管体偏移、降低地面沉降。
3、在管道顶进过程中要处理好管道接头的密封问题。密封不好会产生渗漏,增加地层损失, 也给施工带来不便。解决密封问题首先要选择合适类型的管道。
4、适速顶进, 顶进速度过快, 其极易造成地面隆起。顶进过后及时注浆, 一方面填充了管体与岩土间的空隙, 有效的减小了地面沉降, 另一方面起到了注浆减阻的作用。
四、顶管施工线形控制技术
1、测量的方法
用坐标法, 根据设计给出的工作井坐标, 以及接收井中心的坐标, 直线顶管部分采用导线法, 将控制点定在工作井上。顶管顶进时, 在机头中心设置一个光靶, 根据光靶反映的读数, 即可知道目前机头的方位; 对于曲线顶管部分, 根据工作井、接收井坐标、圆心坐标以及曲线半径, 使用全站仪测出机头光耙坐标, 即可知道机头偏差情况。
2、测量设备
顶进的测量与方向的控制, 主要是采用全站仪, 辅以激光经纬仪和水准仪测量。由于顶进距离长, 如观察困难, 可以采用自动跟踪仪测量。然后通过油缸进行纠编, 遵循先纠上下后纠左右的原则。
3、测量与方向控制要点
a. 制定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, 确保测量万无一失。
b. 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。
c. 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1°，并设置偏差警戒线。
d. 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。
e. 开始顶进前必须制定坡度计划, 对每米、每节管的位置、标高需事先计算, 确保顶进时正确, 以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。
4、曲线顶管的测量
顶管施工测量包括高程测量和左右偏差测量两部分。高程测量较简单, 在地面上把永久性水准引测至井边, 通过垂直吊钢尺引测至井下,设临时水准点, 再在管道内架设水准仪测至机关内标靶, 即可知道机头高程偏差。此水准还可从机头测出来, 闭合差按二级水准控制。左右偏差测量较复杂, 在直线顶管中, 我们可以在后座设一激光经纬仪, 在满足通视的条件下, 直接看机头内标靶就可知道左右偏差, 而曲线顶管却做不到, 因为管线线形是弧形的, 后座内激光经纬仪不能一下看到底。因此需在管道内布置移动测站。在通过管道内的移动测站测量出机头内光靶的实际坐标后, 计算出光靶中心与该段曲线的圆心距离( 实际半径) , 与曲线设计半径相比较, 若大于设计曲线半径的, 说明机头向外侧偏出, 若小于设计曲线半径的, 说明机头向内侧偏出。在曲线段变为直线段后,根据实际测量出的光靶坐标, 使用点到直线的距离计算公式, 算出实际偏差距离。
5、曲线顶管管缝控制
曲线顶管的管缝控制尤其重要, 因为如果管缝张不开, 就形不成曲线; 张开过大, 将造成顶管偏差或超标, 特别是软土中顶管, 在管缝形成后, 如果纠偏控制得不好, 其趋势会越来越大, 虽然可以通过纠偏千斤顶纠偏, 但这种偏差并不是一下子能纠回来的, 这样顶管的线形往往会形成蛇形, 而且最大偏差点超过规范允许范围, 并且管缝张开过大, 在地下水丰富的地方, 会给工程带来危险。应当把管外最大开口间隙控制在20 mm 以内, 避免管接口张缝过大造成渗漏。在顶管时, 由专人负责量机头与第一节混凝土管左右两边的管缝, 并做好记录, 每次纠偏前后均需实测, 发现超出规定时停止顶管, 研究对策后才能继续顶进。
五、顶进纠偏应急与预防措施
1、利用顶管机倾斜仪和测量数据提供的机头折角、倾斜仪基数和走动趋势、前后尺读数比较、机尾处地面沉降量等数据进行分析。对0.5°以上的大动作纠偏须尽量避免并慎重讨论, 不得已时也应争取在非重要地段进行并加强观测。纠偏动作后如无折角变动应立即停顶, 会同电工、机修工检查电路和液压管路, 尽早排除故障, 严防轴线超差。纠偏应在下管后尽早进行, 注意观察倾斜仪读数的纠后趋势及光点滞后变化, 同时通知地面和地下压浆人员加大同步压浆量。
2、顶进过程中的纠偏可采取调整纠偏千斤顶的方法, 进行纠组操作, 若管道左则千斤顶采用左伸右缩方法, 反之亦然, 如同时有高程和方向偏差, 则应先纠正偏差大的一面。
3、发生较大偏差应分析发展趋势, 采用分次逐步纠正, 勤调微纠, 若偏差超过质量标准, 应通知停止顶进, 研究有效措施,方可继续顶进。
4、对顶进中经常发生顶管机头的旋转, 影响出土、测量等, 必须采取措施。防止偏转扩大, 其方法有: 改变切削刀盘的转动方向; 在管内的相反方面增加压重块, 直到正常。
六、关于穿越密集建筑群的顶管施工控制
顶管埋深要达到足够的要求, 这样才能在开挖时形成拱效应, 使开挖面上部的土体不至于在地面较大的荷载下发生坍塌。对于某些情况当地表建筑物或地下管线基础与顶管距离较近时,为保证建筑物和构筑物的安全, 就需要对建筑物和管线下面的土体进行加固。一般采取压密注浆的方式, 将浆液注入土中, 改善结构物周围的土体力学性质, 以减小施工对结构物的影响。
参考文献：
[1] 徐朝晖,郑全兴.长距离大口径钢管顶管施工质量控制[J]. 山西建筑. 2009(32)
[2] 朴英俊.浅析顶管施工质量管理[J]. 科技创新导报. 2009(02)
【关键词】城市排水工程顶管施工质量控制
中图分类号：S276文献标识码： A 文章编号：
城市排水管顶管施工就是利用顶管施工技术，在对城市路面、绿化带等市政设施非开挖的情况下，利用液压千斤顶推动管道按照预定的设计路线不断向前推进，形成一条固定的、结实的城市排水管道，这就是排水管顶管工程。城市排水管顶管施工，不仅不需要人工开挖，避免对城市公共市政设施的破坏，还能节省大量的人力、财力，因为在顶管施工全过程中，完全依靠先进的遥感技术，采用自动激光经纬儀测量及其动态监测施工中的三维立体偏差，并结合顶管施工自动平衡措施来防止地面沉陷、隆起，并及时校核、修改，保证水平和垂直方向的偏离误差可精确到±1mm，从而保证顶管的施工按照预定的排水管路线推进。
顶管施工工艺流程：开挖工作区域→制作顶管工具管并安装→管道顶进工艺施工→管道贯通→整理施工设备→修建排水管检查井→回填。在城市排水工程顶管施工中，应采取以下质量控制措施。
一、在顶管施工前应对场地进行详细的勘察
勘察内容包括工程地质和水文地质情况, 了解土层变化情况及地下水位情况; 对地下管线的探查; 穿越建筑物时对建筑物基础的探查。顶管机械的选择应根据所经过场地的地质情况合理选用。泥水平衡、土压平衡、气压平衡及人工掏土等形式的机头各有其适用范围, 不同型号的机头各自的特点也不一样, 在顶管机械设备的选择上, 应事先做好充分的勘察探测工作, 区分不同类土质选用合适的机械设备。
二、选择合理的施工工艺
施工工艺是否合理对顶管施工的成败起关键性的作用。顶管施工工艺是指从机械设备开始进入场地到顶进全部结束的整个过程。其包括顶进机械的选择, 顶进线路的选型, 机头的进出洞技术及注浆减摩技术等。要根据顶管直径选用工具管, 可采用顶部前伸式, 网格加密式等。塌方的另一个原因是操作失误。例如, 盲目超前开挖, 停顶后没有防塌的措施等, 诸如此类的操作、管理不当, 造成地面沉降。
三、顶推动力控制技术
1、顶推后座设计:
精心设计顶推的反力墙, 确保顶推时后座安全。
2、泥浆减阻、中继站的采用:
配制优质泥浆, 压力注入管体与岩土之间有效地降低两者间的摩阻力, 从而降低了顶推力, 有利于顶进系统安全、减小管体偏移、降低地面沉降。
3、在管道顶进过程中要处理好管道接头的密封问题。密封不好会产生渗漏,增加地层损失, 也给施工带来不便。解决密封问题首先要选择合适类型的管道。
4、适速顶进, 顶进速度过快, 其极易造成地面隆起。顶进过后及时注浆, 一方面填充了管体与岩土间的空隙, 有效的减小了地面沉降, 另一方面起到了注浆减阻的作用。
四、顶管施工线形控制技术
1、测量的方法
用坐标法, 根据设计给出的工作井坐标, 以及接收井中心的坐标, 直线顶管部分采用导线法, 将控制点定在工作井上。顶管顶进时, 在机头中心设置一个光靶, 根据光靶反映的读数, 即可知道目前机头的方位; 对于曲线顶管部分, 根据工作井、接收井坐标、圆心坐标以及曲线半径, 使用全站仪测出机头光耙坐标, 即可知道机头偏差情况。
2、测量设备
顶进的测量与方向的控制, 主要是采用全站仪, 辅以激光经纬仪和水准仪测量。由于顶进距离长, 如观察困难, 可以采用自动跟踪仪测量。然后通过油缸进行纠编, 遵循先纠上下后纠左右的原则。
3、测量与方向控制要点
a. 制定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, 确保测量万无一失。
b. 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。
c. 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1°，并设置偏差警戒线。
d. 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。
e. 开始顶进前必须制定坡度计划, 对每米、每节管的位置、标高需事先计算, 确保顶进时正确, 以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。
4、曲线顶管的测量
顶管施工测量包括高程测量和左右偏差测量两部分。高程测量较简单, 在地面上把永久性水准引测至井边, 通过垂直吊钢尺引测至井下,设临时水准点, 再在管道内架设水准仪测至机关内标靶, 即可知道机头高程偏差。此水准还可从机头测出来, 闭合差按二级水准控制。左右偏差测量较复杂, 在直线顶管中, 我们可以在后座设一激光经纬仪, 在满足通视的条件下, 直接看机头内标靶就可知道左右偏差, 而曲线顶管却做不到, 因为管线线形是弧形的, 后座内激光经纬仪不能一下看到底。因此需在管道内布置移动测站。在通过管道内的移动测站测量出机头内光靶的实际坐标后, 计算出光靶中心与该段曲线的圆心距离( 实际半径) , 与曲线设计半径相比较, 若大于设计曲线半径的, 说明机头向外侧偏出, 若小于设计曲线半径的, 说明机头向内侧偏出。在曲线段变为直线段后,根据实际测量出的光靶坐标, 使用点到直线的距离计算公式, 算出实际偏差距离。
5、曲线顶管管缝控制
曲线顶管的管缝控制尤其重要, 因为如果管缝张不开, 就形不成曲线; 张开过大, 将造成顶管偏差或超标, 特别是软土中顶管, 在管缝形成后, 如果纠偏控制得不好, 其趋势会越来越大, 虽然可以通过纠偏千斤顶纠偏, 但这种偏差并不是一下子能纠回来的, 这样顶管的线形往往会形成蛇形, 而且最大偏差点超过规范允许范围, 并且管缝张开过大, 在地下水丰富的地方, 会给工程带来危险。应当把管外最大开口间隙控制在20 mm 以内, 避免管接口张缝过大造成渗漏。在顶管时, 由专人负责量机头与第一节混凝土管左右两边的管缝, 并做好记录, 每次纠偏前后均需实测, 发现超出规定时停止顶管, 研究对策后才能继续顶进。
五、顶进纠偏应急与预防措施
1、利用顶管机倾斜仪和测量数据提供的机头折角、倾斜仪基数和走动趋势、前后尺读数比较、机尾处地面沉降量等数据进行分析。对0.5°以上的大动作纠偏须尽量避免并慎重讨论, 不得已时也应争取在非重要地段进行并加强观测。纠偏动作后如无折角变动应立即停顶, 会同电工、机修工检查电路和液压管路, 尽早排除故障, 严防轴线超差。纠偏应在下管后尽早进行, 注意观察倾斜仪读数的纠后趋势及光点滞后变化, 同时通知地面和地下压浆人员加大同步压浆量。
2、顶进过程中的纠偏可采取调整纠偏千斤顶的方法, 进行纠组操作, 若管道左则千斤顶采用左伸右缩方法, 反之亦然, 如同时有高程和方向偏差, 则应先纠正偏差大的一面。
3、发生较大偏差应分析发展趋势, 采用分次逐步纠正, 勤调微纠, 若偏差超过质量标准, 应通知停止顶进, 研究有效措施,方可继续顶进。
4、对顶进中经常发生顶管机头的旋转, 影响出土、测量等, 必须采取措施。防止偏转扩大, 其方法有: 改变切削刀盘的转动方向; 在管内的相反方面增加压重块, 直到正常。
六、关于穿越密集建筑群的顶管施工控制
顶管埋深要达到足够的要求, 这样才能在开挖时形成拱效应, 使开挖面上部的土体不至于在地面较大的荷载下发生坍塌。对于某些情况当地表建筑物或地下管线基础与顶管距离较近时,为保证建筑物和构筑物的安全, 就需要对建筑物和管线下面的土体进行加固。一般采取压密注浆的方式, 将浆液注入土中, 改善结构物周围的土体力学性质, 以减小施工对结构物的影响。
参考文献：
[1] 徐朝晖,郑全兴.长距离大口径钢管顶管施工质量控制[J]. 山西建筑. 2009(32)
[2] 朴英俊.浅析顶管施工质量管理[J]. 科技创新导报. 2009(02)