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产品知识

矩形顶管施工监理工作实践

发布时间:2021-03-05 10:26 人气:

  上海轨道交通六号线龙阳路车站是一个比较重要的站。车站共有4个出入口,其中4号出入口穿越东方路,入口设在车站西侧的东方城市花园小区内。由于东方路为浦东的交通主干道,两侧管线复杂,为此,业主与设计单位经多次研究后,决定该通道采用4m×6m矩形顶管方式施工。通道的设计单位为上海地下设计研究院,施工单位为上海隧道股份浦东有限公司,监理单位为上海上咨建设监理有限责任公司。

  1、工程概况

  本通道横跨东方路,长40.5m,顶管外形尺寸4m×6m,顶管推进坡度7‰,平均覆土厚度5.7m;顶管始发井建在东方城市花园小区内,东贴东方路人行道,西贴小区网球场,南北分别贴近小区住宅和会所;施工场地十分狭小,环境保护要求很高;始发井净尺寸为8m×9.2m,深度11.7m;接受井与龙阳路车站主体西侧连通,受通道顶进方向影响,该井的平面呈五边形,深度11.2m.两井均采用SMW工法桩围护,桩长25m,用¢850三轴搅拌机施工,插入H700×300型钢,井底板采用¢600钻孔桩固定抗浮,基坑根据深度变化,设置了三道¢609钢管支撑。

  2、地质及管线情况

  该顶管主要推进区域在③层淤泥质粉质粘土层和④层淤泥质粘土层中,该区域浅部地下水属潜水类型,主要补给来源为大气降水,水位随季节变化,年平均一般在0.5~0.7m之间,地下水对混凝土无腐蚀性。

  通道穿越东方路两侧沿线的地下管线有煤气、给水、污水、电力电缆、通信等共十根管线,其中埋深最深的是¢450污水管,距顶管顶部距离约0.9m.

  3、主要机械设备工作原理及管片情况

  通道施工选用上海隧道股份公司自行开发、设计、制造的土压平衡式矩形顶管机。顶管机机头由两个3m×3m的大刀盘组成,刀盘由两组4根共8根偏心轴连接,可分别驱动(液压),并能进行相对和相反运动,在对前方土体进行全面切削的同时支撑开挖面;整个系统以土体平衡为工作原理,刀盘切削的土体进入土压仓,通过调整两只螺旋机的转速及顶进速度来控制出土量,使土仓的压力值稳定在设定的范围内,使机顶与开挖面的土体取得平衡,从而有效防止正面土体倒塌。该机械采用机电―液压一体化技术,由结构紧凑的闭式液压系统和PCL电气控制系统组成。顶管机刀盘最大扭矩44tm×2,纠偏系统由16个千斤顶组成。

  管片由钢筋混凝土整体浇注成型,在工厂预制加工,外形尺寸4000mm×6000mm,管壁厚度500mm,长度1500mm,混凝土强度C40,抗渗等级P8.本工程共用管片26节。

  4、主要施工程序与主要施工难点

  4.1主要施工程序

  地面准备工作→顶管机就位调试→顶管机出洞→正常段顶进施工→顶管机进洞→顶管机进洞后施工。

  4.2主要技术难点

  本工程主要技术难点是:地面准备工作、顶管机进场吊装就位、调试、顶管机出洞段控制、顶管过程中轴线控制、顶管机进洞、进洞后的工作。

  5、监理工作实践

  上海上咨建设监理有限责任公司   王蓬矩形顶管在目前施工中使用不多,主要是由于矩形顶管的外形受力不很合理,在顶进过程中易产生背土效应,造成土体破坏。通过一些工程实践,也总结了一些经验,故此次施工,引起了各方的高度关注,建设方申通集团与六号线项目公司,专门召开了研究会议,对施工方案进行了细致讨论。针对此次顶管工作的特点,监理组在按常规开展监理工作的同时,着重对下列几项工作进行强化管理:

  5.1做好认真细致的准备工作

  施工前,请设计、施工方进行设计思路、施工方案与工艺、安全与文明施工的交底,并与施工单位进行技术交流;编写监理实施细则,认真审核施工方案;对施工人员进行技术和安全交底,从而保证了全体监理和施工人员对即将实施的施工过程、控制方法做到心中有数。

  5.2监测方案的编制与实施

  由于东方路沿线管线情况复杂,依据合同及施工方案的要求,选择了第三方作为本工程的监测单位。在工程实施前,我们要求该单位制定详细的监测方案。由于东方路上不允许埋设深层沉降桩,所以通过设置地表沉降监测点来间接反映管线沉降情况。根据监测方案要求,从始发点出发,沿推进轴线每间隔5m设置一排地表沉降监测点,每排设三个,点与点相距5m.为加强对重要管线的监测,又专门在¢1200给水管、¢450污水管和¢800雨水管在推进轴线位置上,增设了观测点。同时要求监理单位在顶管施工期间,每天不少于两次对所有观测点进行监测,在机头逼近重要管线时,增加对深沉沉降观测点的监测密度,直到机头远离管线且沉降值稳定后,再恢复原来的频数。由于各参建单位都对监测工作比较重视,整个过程、重要部位的沉降值,都控制在设定范围以内。

  5.3洞门安装和基座安装

  根据设计,洞圈与管节间存在114mm的空隙。在顶管出洞和正常顶进过程中极易出现外部土体涌入始发井的事故,为防止此类事故发生,设计在洞圈上加了帘布橡胶板密封圈,并用厚12mm的钢板压盖。监理对洞圈施工严格要求,重点检查,以确保帘布橡胶板在顶管施工过程中保证密封性能。

  基座是为顶管机提供推进反力,目的是要求其在顶进过程中,在承受各种负载的情况下,都能保持不位移、不变形、不沉降。基座后靠与内衬间预留了一定的空隙,固定后需在空隙内填C20素混凝土,使顶管在顶进过程中产生的反力通过后靠均匀地分布在内衬墙上。钢后靠的高程偏差不超过5mm,水平偏差不超过7mm.

  5.4主顶定位及机械调试

  顶进轴线主要靠主顶来控制,故在主顶定位时,要求与管节中心轴线形成对称分布,以保证管节均匀受力。顶进轴线偏差控制:高程 800mm,-100mm;水平±100mm.主顶定位后,需进行调试与验收,出洞前对机械进行反复调试,保证12个千斤顶的性能完好,使顶管机在工作中能始终保持最佳状态。调试与验收工作,由专业单位实施,监理对其试验与验收过程做好相应记录。

  5.5顶管出洞的施工程序与出洞控制

  设备调试→顶管机头靠上洞口→洞门处围护H型钢拔除→顶管机削地加固土体(适当提高正面推进压力值) →机头切口进入原状土(逐步减少正面土压力值至理论计算值)。

  始发井围护水泥土设计强度为1.2Mpa,型钢拔除前应充分了解实地情况,对可能发生的漏水情况予以充分准备,制定拔桩顺序和方法,过程中作到岗位分工明确,并做好相应记录。在顶管机进入加固区时,应对刀盘在穿越加固层时,在洞圈内的型钢拔除后,机头开始顶进洞,由于正断面为水泥土,为保护刀盘,顶进速度较慢,且由于螺旋机出土困难,加入了适量水来软化或湿润水泥土。

  5.6顶进段的施工控制

  在顶管机进入原状土后,为防止机头“磕头”,适当地提高顶进速度,使正面土压力稍大于理论计算值,以减少对正面土体的扰动及出现地面沉降。在顶进过程中,应尽量精确地统计每节出土量,力争使之与理论出土量保持一致,确保正面土体的相对稳定,减少地面沉降。

  在顶进过程中,还应密切注意对顶进轴线的控制:每节顶进结束后,都要对机头状态进行测量,以便能随偏随纠;每次纠偏量不宜过大,以避免因土体出现较大扰动及管节出现张角,造成渗漏水后果。

  由于本工程采用的是矩形顶管,故对管道的横向水平要求较高。在顶进过程中应对机头转角密切关注,机头一旦出现微小转角,便立即采取刀盘反转、加压铁等措施进行回纠。

  为使顶进过程保持连续均衡施工,监理24小时值班,记录每天的顶进速度,防止出现长时间搁置情况,并与施工管理密切配合,根据监测数据进行土压力设定值的调整,使顶进过程始终保持最佳状态。同时做好每节管片出土量统计,严格控制出土量,防止欠挖或超挖,通过各方相互配合严格把关,有效地控制了地面沉降。

  为减少土体与管道间的摩阻力,防止出现背土现象,在每节管节环内共设置了8只压浆孔,压入专门配制的触变泥浆,使浆液在管片外壁形成泥浆套,以达到减摩效果。泥浆要求达到不失水、不沉淀和不固结;压浆时须遵循“先压后顶,随顶随压,及时补浆”的原则,考虑到泥浆流失及地下水等影响,泥浆的实际用量一般取理论值的3~5倍,泥浆压力控制在0.05Mpa左右。在实际过程中,还需根据土质情况、顶进泥浆状况及地面沉降等要求,进行动态调整。

  5.7顶管进洞段控制

  在顶管机逐渐靠近接收井时,应增加测量的频度与精度,减少轴线偏差,确保顶管机能准确进洞。

  为防止机头进洞内土体的塌方,在接收井洞门内预先浇筑30cm厚的混凝土挡土墙,作为接收井的封门形式。顶管机进洞前,除应拔除H型钢外,还要凿除混凝土档墙;顶管机进入接收加固区域内,适当地减缓顶进速度,调整出土量,减少机头正面土压力,以保证机头设备完好和洞口稳定;顶管机进洞后,对机头再进行切割分解,安全吊出。

  5.8浆液置换

  顶管施工完成后,应迅速将两头门洞封住,并通过注浆管道,注入双液浆,置换出触变泥浆,对管节外的土体进行加固。注入的双液浆玻璃与水泥的重量比为1:6.浆液置换结束后,应尽快将管节与工作井洞门用钢筋连成一体,浇筑混凝土,并与工作井内壁浇平。

  5.9管节间嵌缝

  为防止内壁渗漏,顶管施工完成后,管节间的缝隙应采用双组分聚硫密封膏填充。嵌缝前应先将缝隙内的杂质、油污清理干净,做到平整、干净、干燥,用配制好的聚硫膏在缝两侧先刮涂一遍,第二次在缝中刮填密封至所需厚度。

  6、监理工作体会

  6.1预控工作是项目顺利展开的基础

  监理组对该项目高度重视。在施工前,对施工设计及施工工艺进行充分了解,制定监理实施细则,对施工环节进行分解,落实监理工作岗位和工作职责。针对本工程特点,监理组对施工方案进行反复讨论,在认真审核施工方案的基础上,提出监理工作要求,并在实施过程中不断予以补充完善。

  每道工序开工前,监理都组织数次技术、安全工作交底会议,将施工中应注意的问题、可能发生的情况及应采取的措施,进行书面交底,使所有参建人员都能做到心中有数。在实施过程中,对可预见的问题,及时召开专题讨论会,进行分析、交底。在下道工序开始前,明确应做的工作和预防措施。

  6.2过程中严格要求,加强检查,杜绝隐患

  矩形顶管施工过程中,监理人员岗位明确,对重要工序、重要节点,监理组都事先做好交底布置;过程中进行跟踪检验、检测,对现场发现的不合要求和应予整改完善之处,积极采取应对措施。除每天安排统计监测报表外,还组织当班人员,对报表数据进行分析,及时告知施工现场人员,讨论应对措施,并要求每天将监测数据和现场施工情况、下道工序应注意的要点写入日记,做到班班有交接,人人都清楚每天的工作内容和关注的重点,有效地杜绝了施工中质量与安全隐患,使整个工程始终处于受控之中。

  6.3及时进行总结,做好项目资料工作

  此项较大面积的顶管工程在我们工作中首次遇到,且该施工工艺有良好的市场推广前景,对其中存在的一些问题,亦须进一步改进与完善。如本次顶管中,矩形预制钢筋混凝土管节使用的是“F”型承插式接口,在顶进过程中和顶进后由于管节拼接和后支座拆除,造成管节间的松动,部分接缝处有微渗漏情况。因此我们要求施工单位在顶管施工完成后,及时快速做好两端封堵和注入双液浆置换触变泥浆的工作,对管接缝进行内部嵌缝封堵,以保证通道内部的干燥;在落实上述工作的同时,还要求施工单位在整个通道管壁上,做好观测点,掌握整个通道在达到稳定状态前的变化情况,制定有效的调整措施。

  通过此次对矩形顶管全过程监理,使我们对矩形顶管施工工艺,有了比较深刻的认识。但由于本次项目实施比较仓促,对管片间采用“F”型承插式接口,管片间贴合面应有一定的柔性接触,以保证其贴合面能较好地接触,达到致密抗渗的目的。但本工程在实施过程中,采用的是夹板粘贴在混凝土预制管片的两侧,效果不甚理想,亦希望今后能够予以改进。

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