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污水处理厂配套干管二期工程顶管施工监理体会

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2010-11-26

桂传超洪仲辉（深圳市特发发展中心建设某污水处理厂配套干管二期工程二标段，全线干管长度约为16.7KM，其中，顶管长度为1.65Km，管径为DN800mm。管材为钢板混凝土管道，主要分布在福民路和荔景南路，在墩子河截污干管段的下游，接于坪山河已设计的DN600mm干管。本工程合同工期为500日历天，由深圳市特发发展中心建设监理有限公司实施监理。本工程原设计采用机械顶管施工，但由于工程地质情况发生变化（土质不均、砂卵石）及地下管线复杂等情况，将给机械顶管的正常施工带来不利因素，故将本工程中的机械顶管改用人工顶管，在特殊地段如靠近建筑物的管段或地下水位高的管段采用泥水平衡顶管作业施工。笔者主要针对某污水处理厂二期工程顶管施工监理的实际情况，谈谈对顶管施工的监理体会。根据本工程特点，确定监理目标，即在保证工程安全、质量的前提下，确保工期目标的实现。该工程设计图纸要求顶管施工采用机械顶管，施工单位申报的施工方案中也明确采用机械顶管，但在实际工作中施工单位却提出采用人工顶管施工方法。基于这样一种情况，按照[url=http://www.kiii.cn/" target="_blank">施工监理规范要求就是停止施工。但考虑到此项目在挖井时发现工程地下土层不均匀，土层中含有石块，地下管线复杂，且又是省重点工程，如果采用机械顶管施工，会使原有的地下设施受到损坏，必然会影响工期目标实现。在此情况下，本项目监理部针对工程的具体特点首先对顶管相关规范及技术标准进行深入学习，找出本工程的重点及难点，并对机械顶管和人工顶管施工方法进行比较，寻求一个适合本工程具体情况的方法来解决。
一、监理工作的重点及难点：1、标高控制，中心纠偏。2、对周边建筑的影响及监测。3、交通疏解及周边协调。4、安全控制，主要是毒气检测及吊装。二、机械顶管施工 [img=604,243]http://www.szmea.net/Portals/0/ppppp111.jpg[/img]

1—刀盘、2—高压水喷嘴、3—高压水仓、4—泥土仓、5—隔栅板、6—泥水仓、7—主轴、8—主轴箱、9—纠偏油缸、10—进排泥管、11—高压水管、12—行星减速器、13—电动机、14—机内电器柜、15—后壳体、16—多边形壳体、17—栅孔、18—中心刀、19—边缘刀、20—前壳体等部件组成。机械顶管头示意图刀盘是一个多边形的锥体，其中心与主轴有一定的偏心量，刀盘是由两台电动机通过行星减速器、主轴箱减速以后共同驱动，它在泥土仓内做偏心的旋转运动。泥土仓是一个呈多边形喇叭状的壳体。它与多边形刀盘在做相对运动过程中形成对泥土、石块等的破碎。刀盘作偏心转动时它对泥土、石块形成第一次压碎。其次，多边形刀盘的每一个边与多边形泥土仓壳体的每一个边所构成的空间，在刀盘作偏心旋转的过程中，该空间不断地一会儿增大，一会儿变小，这又会对石块形成第二次更为功能更强大的破碎。再其次，当多边形刀盘的每一个边与多边形泥土仓壳体的每一个边所构成的空间在由小变大的一瞬间，即使是粘土，也会形成一定的缝隙，泥水可通过这些缝隙送达到挖掘面上。加之我们在多边形泥土仓壳体上设有数个高压水喷嘴，可对粘土进行切割、粉碎，系统性完成掘进土体过程。三、人工顶管施工：用千斤顶、高压油泵作为顶进设备，用空气压缩机带风镐机作为挖土设备。采用轴流鼓风机通过通风管进行送风，井内使用电压不大于12V的低压照明。备用足够的水泵进行排水。四、机械顶管和人工顶管施工方法比较如下表所示：

人工顶管	优点	1、施工成本低，仅需要少量设备，依靠人力便可完成顶管施工。2、工作井及接收井占用场地小，人工顶管不但防止了“拉链路”的产生，在一定程度上也能保证交通要求。3、容易发现地下管线及障碍物，清楚地做出判断。4、施工过程简单，可多个工作面同时开展，整体顶进进度常常不亚于机械顶管。
人工顶管	缺点	1、只适用于短距离施工，由于长距离顶进出土的距离加大，效率降低，而且对千斤顶的顶力要求加大，增加了工作井后靠背的载荷。2、安全隐患大，对于腐质有机土，人工顶进时呼吸困难，对于流砂严重的土体，很难操作。3、施工精度不高。对于地质条件复杂情况，顶进过程较难控制，由于人工顶管测量纠偏方法不够先进，偏差较机械顶管大。4、管径受到限制。由于人工顶管需要人在洞内进行掘土，管径太小不但在挖土时很难操作，而且如发生意外时，人身安全得不到保证。5、地面沉降难以控制。由于人工顶管属于敞开式的施工工艺，挖掘面不存在外力来平衡土压力，对覆土深度浅、地下水位高或砂性土，均较难控制挖掘面的稳定，造成埸方，而引起地面沉降。
机械顶管	优点	1、可进行长距离施工，施工进度快，能提高效率。2、安全隐患小，对于腐质有机土可降低安全隐患。3、施工精度高，对于地质条件复杂情况，顶进过程容易控制，测量纠偏方法比人工顶管先进，偏差小。4、管径不受限制，小于Ф800管可正常施工。5、地面沉降较小，对地下水位高或砂性土，能起到稳定土层减少地面沉降。
机械顶管	缺点	1、施工成本高，顶进设备及配套设备多，占用场地大。2、工作井及接收井要求的尺寸大，对交通影响大，有时甚至会造成整条道路交通瘫痪。3、顶管在顶进过程中无法分辨地下管线，而且容易将现有的管线破坏，额外增加经济损失。4、因成本费用高一般不会多个工作面同时开展，总体进度受到影响。

五、监理对策通过上述对机械顶管与人工顶管施工方法比较，结合本工程特点，经与设计协商并同意，确定按人工顶管施工，控制顶进施工的重点工序监理对策如下：（一）测量
1、测量次数：在顶第一节管时及校正顶进偏差过程中，应每顶进20～30cm，即对中心和高程测量一次；在正常顶进中，应每顶进50～100cm
时，测量一次。
2、中心测量：根据工作井内测设的中心桩、挂中心线，利用中心尺，测量头一节管前端的轴线中心偏差。
3、高程测量：使用水准仪和高程尺，测首节管前端内底高程，以控制顶进高程；同时，测首节管后端内底高程，以控制坡度。工作井内应设置两个水准点，以便闭合之用，经常校核水准点，提高精度。
4、一个管段顶完后，应对中心和高程再作一次竣工测量，一个接口测一点，有错口的测两点。
（二）纠偏：当测量发现偏差在10～20mm时，采用超挖纠偏法，即在偏向的反侧适当超挖，在偏向侧不超挖，甚至留坎，形成阻力，施加顶力后，使偏差回归。当偏差大于20mm时，采用千斤顶纠偏法，当超挖纠偏不起作用时，用小型千斤顶顶在管端偏向的反侧内管壁上，另一端斜撑在有垫板的管前土壁上，支顶牢固后，即可施加顶力。同时配合超挖纠偏法，边顶边支，直至使偏差回归。管前挖土要求1、在道路和重要构筑物下，不得超越管段以外100mm，管周不得超挖，并随挖随顶。2、在一般顶管地段，如土质良好，可超挖管端300～500mm，在管周上面允许超挖15mm，下面135 度范围内，不得超挖。六、监理工作要点主要包括顶管施工准备、顶管工作井设置和设备的安装、施工方法及工序控制等。1.对施工组织设计要全面、细致地研究并分析审查并有专家论证。2.对洞口构造、中继环的设置、压浆孔的布置、稳定土层的措施要做好审核。3.对工程保护措施和环境监测做好审查，特别是对有害气体的检测需要按照要求做到及时准确，此项工作要有认真负责的专职人员操作。
4.对施工方法及采取技术措施要认真审查并在执行中进行督促。
5.要了解施工机具性能，审查施工单位是否具有顶管施工的实际经验。
6.对采用的顶管施工方法，应检查施工单位是否预先做出分析，估算应符合合同规定的保护环境的要求，当预计影响程度难以确保地面建筑物、道路、交通和地下管线的正常使用时，应督促施工单位必须采取有效技术措施进行监测和保护。
7.对顶管设备必须经维修保养，检验合作后方可进入施工现场。开顶前对顶管设备及各类机具进行模拟操作，确保正常方可使用。
8.工作坑的平面位置应避免设置在高压电线下，在交通出入口及场地狭小处，要离开地下管线、建筑物、铁路等有一定距离。
9.工作坑与建筑物及地下管线的最小平面距离，要根据土质及场地条件来考虑工作坑的施工方法。
10.工作井的施工机械设备或脚手架等装置，与架空输电线路之间的最小距离应满足有关电业规定。
11.顶进工作井的后背设施和土体的最大允许反力需经计算，并满足最大顶力的需要，必须保证结构物稳定、无位移，必要时对结构物后背及土体应予以加固。
12.顶管进出预留洞的一段距离范围，通常取10~20m，根据土体特性、周围的地下管线、建筑物的情况，应采取井点降水，土体加固等保护措施以防止土体流失。
13.工作井的洞口必须设置止水圈和封门板，止水圈应在整个顶管过程中能有效防止水土和触变泥浆的流失。
14.接收井平面位置应满足施工设计的要求，尽量避免设置在高压电线下和交通繁忙处。地下管线与建筑物要有一定距离，必要时应采取井点降水、土体加固。综上所述，两种顶管施工工艺，机械顶管具有优越性，是值得推广及应用的施工方法，但是根据工程具体情况具体对待，在保证安全前提下，也可以采用人顶管。