超大断面矩形顶管施工过程中监理控制的重点探析

戈世明

（中煤中原（天津）建设监理咨询有限公司 天津 300000）

0 引言

天津属于富水软土地层，地面交通繁忙，地下管线复杂，对于城市地下通道施工，采用传统的明挖法作业对交通影响大，管线迁改工作量大，准备工作投入成本高。因此，顶管法施工工艺成为了更好的选择。本文结合工程实例就超大矩形断面顶管施工过程中监理管理的重点进行了简单分析。

1 工程概况

过黑牛城道地下通道长度92.6m，采用钢筋混凝土预制管节，结构外尺寸宽度10.4，高7.55m，结构净空宽度9m，高度6.15m，覆土厚度8.3m，每节管节长度为1.5m，重量约79t。管节之间采用承插式F型接口，承口钢套环采用厚18mm的钢板，长350mm，管节插口混凝土结构外侧密贴两道楔形橡胶圈，施工时插入承口钢套环内，在插入过程中，橡胶圈被压缩，密贴钢套环，形成良好的防水体系。在管节承口端管壁中上部位置开槽，嵌入多孔型三元乙丙橡胶密封垫。密封垫应与多层胶合板具有相协调的压缩能力，保证拼装后的防水效果。在管节两管节接口处设置嵌缝槽，迎土面采用聚氨酯密封胶填缝，背土面待浆液置换完成后采用双组份聚硫密封胶填缝。

管节分为A型和B型，顶进施工时，A型为第一管节，A型管节与B型管节交替排列施工。

2 监理控制重点

2.1 施工准备工作

施工前，与施工单位进行技术交流，对施工过程中可能出现的技术问题进行分析，讨论预防和解决措施。根据相关设计文件及规范编制监理实施细则，对施工组织设计及各专项施工方案及应急预案进行认真审核。对监理和施工单位人员进行安全技术交底，熟悉工程施工流程，对各施工工序质量控制的重点做到心中有数。

2.2 预制管节加工

由于管节自重和断面大、数量较多，不易进行运输，管节在施工现场预制场地进行生产。预制时正处于冬期施工，气温较低，养护方式采用电热蒸汽养护。管片质量直接关系着工程质量，顶进过程中在大推力作用下发生破裂，将会对施工产生严重影响。预制过程监理控制重点为：原材料的检验、钢筋骨架质量的检查、模板拼装及预埋件埋设位置的检查、混凝土振捣质量的监督、养护环境温度的控制。

2.3 工作井施工

始发井、接收井围护结构均采用地下连续墙，始发、接收端头采用三轴水泥搅拌桩进行加固。在顶管始发前，采对洞门出地连墙进行破除并采用取芯检测和洞门探水的方式对端头加固质量进行检查。

洞门圈安装时，监理工程师应对洞门圈安装位置进行复核，确保洞门圈中心位于通道道中心线上且相互保持平行。基座导轨安装时，监理工程师应对导轨标高进行复核，确保两侧导轨安装定位设计标高要求，导轨安装应确保稳固准确，确保在承受大荷载的情况下不发生变形、偏移、沉降[1]。

2.4 渗漏水风险管控

施工中渗漏水风险主要出现在始发接收端洞门及顶管机、管节连接部位。在顶进过程中顶管机和管节始终处于运动状态，为防止始发井洞门与顶管机及管节之间的缝隙发生渗漏，洞门密封采用采用2道折叶式密封压板+2道帘布橡胶板，见图1，洞门钢圈中设置两道盾尾刷，从始发开始通过预埋管路持续压注盾尾油脂，确保洞门动态防水。顶管机接收采用明洞接收，将接收井底至洞门顶部上方3m使用低强度砂浆进行回填，降低接收端洞门渗漏风险[2]。

图1 洞门密封细部

管节拼装过程中产生的错台、接缝和密封圈、密封垫安装质量等因素也会对通道的防水性能产生影响。监理重点对帘布橡胶板的检验、洞门圈安装质量、每环盾尾油脂使用量、管节下井前对楔形密封橡胶圈、橡胶密封垫安装质量、管节拼装质量进行检查。

2.5 地面与管线沉降控制

顶管施工采用土压平衡推进方法，顶进时顶管机和管节对周边土体持续进行扰动，且摩擦力不断加大，如控制不当易发生地面和管线异常沉降，严重时会对路面及地下管线产生破坏。每环管节设有20个注浆孔，在顶进时通过压注触变泥浆填充管节与周边土体的空隙以减少顶进阻力和地层损失，控制地面沉降。施工前应进行渣土改良试验，施工过程中严格控制浆液配比，浆液制作完成后对浆液比重、稠度等项目进行检测，检测合格后方可进行使用。

当顶管机和管节往后退时，机头和前方土体间的土压平衡受到破坏，土体面得不到稳定支撑，易引起机头前方的土体坍塌。若不采取一定的措施，路面和管线的沉降量将难以得到控制[3]。因此，每环管节顶进到位后，需用钢销将管节和止退装置连接固定后再缩回主顶油缸防止因机头前方掌子面失稳而对周边土体、管线产生严重破坏。在施工过程中应持续对止退装置稳固性进行检查，出现问题应及时进行加固处理。

在顶进过程中，通过观察每环出土量、浆液及油脂用量是否均衡进而判断顶管作业是否正常，对顶管机姿态、土仓压力、推力、顶进速度等相关参数变化进行控制并及时采取纠偏措施，防止对土体扰动过大而造成异常沉降，使顶管机匀速、连续的顶进。当沉降量变化较大时，可通过管节预留注浆孔打泥对沉降进行控制。

2.6 测量与纠偏措施

为确保通道施工质量和顶管机顺利出洞，应将顶管机姿态偏差控制在允许范围内，通过控制室数据对顶管机俯仰角、扭转角度使用纠偏油缸进行动态控制，密切关注姿态突变情况，勤测量、勤纠偏，并对姿态及时进行复核指导施工。可通过控制纠偏油缸、刀盘转向来控制顶管机姿态，当姿态变化较大时，可通过预留注浆孔打泥进行纠偏。

3 结语

过黑牛城道地下通道作为天津首个采用超大断面矩形顶管法施工工艺的项目，其顺利贯通对今后天津城市地下通道的施工具有重要意义。通过对本工程顶管施工的监理，使自身对顶管施工工艺有了较为全面的了解，而施工过程中出现的一些问题及处理方式，也为今后顶管工程监理工作提供了经验积累。