截污管网顶管施工质量安全的控制

袁应潮

摘要：管理石碣截污管网工程几年来的经验，浅析截污管顶管施工过程中的质量、安全、控制要点。

关键词：顶管；施工质量；安全；控制要点

1工程概况

石碣截污主干管工程是东莞市第一批建设截污管工程，建设总长度约34公里（包括崇焕东路、崇焕西路、西沙路、北五环路等），管道直径0.5～2米，埋深约2.5米-10米，截污管网管材主要为DN300—DN2000内衬PVC钢筋混凝土管、HDPE缠绕增强管。由于地处珠三角冲积平原，地质以粉细砂和淤泥层为主，并且管道埋深较深，所以该工程大量采用顶管工艺施工，其中采用顶管施工的管道20.3公里。

本工程顶管施工具有以下特点和施工难点：（1）本地区地下水位高，顶管大部份在粉细砂、淤泥层中穿过，并且无管道基础加固措施，给顶管施工带来较大难度。主要表现为地下水位高，流动性强，管外注浆流失严重，土质软弱，顶进工程中方向控制困难；（2）顶管过程中需多次穿越环城路、省道等重要道路以及需要从民居等地面建筑物底下穿越，安全监测及工程保护措施要求高；（3）在高水位粉细砂地质条件下进行沉井下沉困难，带水封底容易出现蜂窝引起涌水涌砂现象。

2施工前准备

2.1施工组织方案及审查

对施工组织方案进行全面、细致的研究、分析和审查，尤其对机头类型，主千斤顶、管材的强度与接口形式、洞口构造、压浆孔的布置，稳定土层的措施、环境监测及工程保护措施等内容进行了重点审查，并对以下方案进行专项审查（同时按要求进行专家论证）：

（1）各个工作井和各段顶管的单项施工方案；

（2）工作井封底的措施和方案；

（3）洞口加固措施方案；

（4）顶管穿越地下管线、顶管穿越地上构筑物，顶管穿过公路的专项保护方案。

2.2工程材料和顶管设备核验

材料是工程质量控制的关键因素，对进场的每种材料，严格检查其规格、型号、核对进货单及质保书中该材料的规格、型号、数量是否符合设计要求，并进行见证取样送检。同时对成品管材等关键材料，到生产厂家进行现场制作考察。在施工前，重点检查管道承插口是否完好无损，槽口尺寸是否准确，管壁厚度是否符合要求，钢套环是否按设计要求进行防腐处理，刃口有无疵点，焊缝是否平整，肋板与环形钢板是否垂直，钢套环尺寸是否准确且无变形，橡胶圈有无裂缝、变形、老化、变质等现象，对不符合要求的材料，严禁进入施工现场。管材、橡胶圈等关键材料运达施工现场后必须按规定数量进行现场见证取样送检，对检测合格的管材方可使用。

顶管设备进场前应检查其是否经过维修保养，查验合格后方可进入施工现场。整机联动及模拟操作，确认正常后方可投入使用。

3测量复核

测量工作贯穿于顶管施工的全过程，测量复核是保证顶管施工质量的重要手段。对测量结果的复核，重点要控制以下内容：

（1）对国土部门提交的测量桩点进行复核；

（2）对工作井、管道的轴线和标高进行定位复核；

（3）对顶管机导轨轴线和标高进行复核；

（4）对进出洞口的标高和轴线进行复核。

只有上述复核内容符合要求后方可同意施工进入下道工序。

4施工过程质量控制

在施工阶段，控制的要点就是严格按照审批通过的“施工组织设计”和“施工方案”进行施工，并做好关键工序，隐蔽工程验收，闭水试验、CCTV检测等质量检验工作。

由于顶管工艺的特殊性，在施工过程中重点做好以下内容的控制。

4.1工作井

工作井作为顶管机的工作场地，须满足顶管过程中结构的稳定安全，且截面设计须满足顶管、千斤顶、后座尺寸安装要求。

在沉井施工过程中，重点监控沉井的终沉阶段，尤其是在石碣地质条件不好的情况下，极易出现沉降困难、沉降不均匀、沉井超沉等不良现象。对施工过程中出现的问题，应及时进行分析和纠偏，保证沉井下沉和封底的质量。由于石碣地下水丰富，沉井的封底适合采用不排水封底。浇筑封底混凝土过程中要严格控制好导管的提拔速度与水下混凝土注入量的关系，防止封底混凝土出现蜂窝现象。

4.2顶管顶进

在顶管施工前，要作好技术交底和安全交底工作。让施工人员除了掌握顶管操作技能和注意事项外，还应掌握处置涌水、流砂等突发事件的方法。施工现场还必须备好应急材料和设备。

在施工时，必须按照设定的管道中心线与顶管工作井、接收井建立地面与地下测量控制系统。测量纠偏是顶进的控制关键，必须贯彻“勤测量，勤纠偏”的原则，并做好详细记录。顶进过程中必须严格控制水压平衡，密切监控出土量与顶进量的匹配，如果出土量过大，极易引起地面下沉过大，地面构筑物下沉破坏等工程事故。为防止地面下沉过大，顶进阻力过大等情况发生，适时适量注入膨润土泥浆至关重要。当顶管顶进长度较长时，必须保证通风机械的正常运转，以确保管内通风良好，避免安全事故。接口顶合时，应保证平整对中顶入，橡胶止水圈应均匀挤压到位，接口钢套环或承插口管壁密贴，木垫板无松动脱落，接口间隙均匀一致。在顶管穿越地面建（构）筑物时，要密切注意顶进参数，做好地面沉降的监测分析，及时根据现场情况，调整施工方法确保地面沉降量控制在允许范围内。

本工程有一段穿越环城路路基的顶管，由于处理不当，引起了工作井破裂，顶管井无法顺利出洞的事故，幸好未造成人员伤亡。总结原因为；1、为穿越环城路顶距设置较长，顶进距离达到155米，且直径为2米大管径顶管；2、环城路采用片石换填路基，部分换填石块达到了顶管的顶进深度，加大了机头的顶进阻力；3、地下为粉细砂层且地下水丰富，膨润土注浆流失严重，并且在顶进过程中机械故障，造成短暂停机，导致粉细砂层对管道的摩阻力增大；4、由于顶管机头前端已经到达接收井，施工单位加大顶力，希望把机头强行顶出来，最终导致工作井结构破坏，出现渗水现象，幸好工作井没有出现整体破坏。由于接收井位于环城路边，以开挖方式取机头可能会影响环城路的正常通车，经过多方论证，决定采用在接收井反向顶进一段钢套管，取出机头，再反顶混凝土管接上原顶管段的方案，最终较好地处理该工程事故。总结经验教训：1、顶管前必须充分了解地质土层情况，尤其是勘探成果完成后有重大变化的地段（环城路路基是在勘探后完成的）。2、在允许的情况下，顶管的顶进距离取100米左右为宜，超长的顶管需设置中继间。3、根据仪器显示顶力适时调整膨润土注浆量，严禁盲目提高顶进力。4、顶管施工前必须对顶管机器彻底检查，尽量避免工作中坏机的情况出现，顶管过程中停机维修，不仅维修困难还极易造成泥土抱死机头和管道的情况，需要重新启动不但推力要增大，机头刀盘的扭矩也会倍增，这种情况在粉细砂土层中尤为明显。

4.3顶管出洞

顶管出洞前，必须进行以下的控制，确保顶管顺利出洞。

1）对顶管整个系统的安装，单机调试进行全面检查，并进行设备联运调试。

（2）检查洞口橡胶止水圈的安装是否牢固，尺寸是否准确，是否能完全封堵机头与洞口空隙。

（3）检查洞口前方的土体是否正确采取了加固措施，洞口前方是否建立了沉降监测。

机头出洞时，顶进操作应平稳匀速推进，首节管出洞口后应立即开始均匀压注触变泥浆。在管节出洞10～20m范围内，检查并督促施工员将切土、出泥、顶速、土压、轴线、标高等施工参数逐渐调整至正常状态，确保顶管机头顺利出洞。机头出洞后应及时做好洞口与管壁之间缝隙的封堵工作。至此，顶管过程基本顺利完成。

经过参建各方努力，石碣主干管网顺利完工，现已投入运营，为本地区环保事业做出了贡献，产生了良好的社会效益。