頂管工作施工技術(shù)是一種對(duì)環(huán)境無公害的非開挖地下管線鋪設(shè)和穿越工程的施工技術(shù)。頂管施工方法很多,一般采用施工技術(shù)簡單、敞開的自然平衡的手掘式工具管頂管較多,不過無論采用何種頂管技術(shù)方法,均要進(jìn)行頂管施工偏差測(cè)量與糾偏的監(jiān)理工作。而且可以說頂管施工偏差測(cè)量和糾偏工作是頂管施工成敗的重要環(huán)節(jié),不可輕視。
從工程監(jiān)理的角度看,如果單純強(qiáng)調(diào)頂管施工偏差測(cè)量和糾偏,僅是施工質(zhì)量的被動(dòng)控制,不過是頂管施工偏差已經(jīng)造成,通過測(cè)量得到偏差數(shù)值,實(shí)際偏差大于規(guī)范偏差允許值所進(jìn)行的糾偏是迫不得已而為之。如果對(duì)頂管施工前就采取一些預(yù)控措施,進(jìn)行主動(dòng)控制,對(duì)預(yù)防頂管施工偏差和防止糾偏就十分重要了。
一、頂管施工質(zhì)量監(jiān)理的預(yù)控措施
(一)要求承包單位在頂管施工前14天,根據(jù)管道所處的土層性質(zhì)、設(shè)計(jì)管道的直徑、長度、地下水位。地上、地下建筑物或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)位置、尺寸、高程情況,編制頂管施工方案報(bào)監(jiān)理審查,報(bào)業(yè)主審定;
(二)對(duì)進(jìn)場(chǎng)的施工隊(duì)伍、材料、頂進(jìn)機(jī)具設(shè)備以及現(xiàn)場(chǎng)三通一平等施工條件進(jìn)行審核,符合開工條件時(shí)同意開工;
(三)在熟悉施工合同和頂管設(shè)計(jì)施工圖的基礎(chǔ)上,審查工作坑內(nèi)后背強(qiáng)度、頂管管口強(qiáng)度是否與頂管長度匹配;核查頂管段的水文地質(zhì)資料和巖土資料,是否有發(fā)生管內(nèi)涌水的可能,進(jìn)行頂管段內(nèi)的地下障礙物的調(diào)查,以便采取必要的預(yù)控措施,對(duì)頂管施工的噪音、地面開裂或下沉的預(yù)控,確保頂管施工順利和安全地進(jìn)行;
(四)檢查為頂管安裝的導(dǎo)軌,能否保證頂管頂進(jìn)方向是否牢固和正確,檢查兩根導(dǎo)軌內(nèi)距、坡度等偏差是否在規(guī)范允許范圍內(nèi);
(五)在頂管施工偏差測(cè)量前,應(yīng)事先把工作井(坑)外坐標(biāo)和高程引測(cè)至測(cè)量平臺(tái)(在主油缸之間),利用經(jīng)緯儀測(cè)定在工作井壁上預(yù)留洞的磚墻上,準(zhǔn)確放出頂管中心點(diǎn)和頂管外徑,吊工具管于導(dǎo)軌上,套上第一節(jié)鋼筋混凝土管推進(jìn)至預(yù)留洞磚墻上,檢查頂管中線和管內(nèi)底高程,應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求;
(六)手工掘進(jìn)工具管段長度不宜過長,適合的長度L/D=1.0~1.5以內(nèi),工具管過長會(huì)影響糾偏的靈敏度;
(七)頂管施工前應(yīng)調(diào)查分析頂管段的覆蓋土層厚度,如果土層小于2.0~2.5D(D是頂管直徑),頂管會(huì)向上彎曲,為此監(jiān)理應(yīng)建議采取相應(yīng)措施。若頂管段的巖土勘察資料表明,地基土承載力低,應(yīng)要求采取地基加固,以盡可能解決首節(jié)頂管低頭和由此引起的后續(xù)頂管高程偏差較難控制的問題。
二、頂管施工偏差測(cè)量
在頂管施工偏差測(cè)量前,應(yīng)把地面控制點(diǎn)坐標(biāo)引測(cè)到工作井頂面定出上游點(diǎn)和下游點(diǎn)的坐標(biāo),其兩點(diǎn)聯(lián)線即為頂管設(shè)計(jì)軸線,然后引測(cè)到工作坑底作為導(dǎo)軌軸線之用,至于高程偏差測(cè)量仍然是把高程引測(cè)到上游點(diǎn)或下游點(diǎn),再引測(cè)到井壁上,供測(cè)量高程偏差之用。
(一)頂管內(nèi)的軸線偏差測(cè)量
1、激光經(jīng)緯儀測(cè)軸線偏差
激光經(jīng)緯儀是將激光發(fā)射器與經(jīng)緯儀并聯(lián)后,固定于望遠(yuǎn)鏡上,按照管線設(shè)計(jì)的坡度和方向,將發(fā)射器調(diào)整好,通過棱鏡將激光射入望遠(yuǎn)鏡內(nèi)發(fā)射出去。同時(shí)在頂管內(nèi)立上裝有接收靶(靶上刻有尺度線),當(dāng)頂管軸線與設(shè)計(jì)坡度一致時(shí),投光點(diǎn)直射靶心,當(dāng)頂管軸線與設(shè)計(jì)坡度不一致時(shí),則投光點(diǎn)射在靶上的位置與中心點(diǎn)的偏心距即為偏差。偏差值直接從靶上讀得。規(guī)范規(guī)定軸線偏差允許值小于50mm,值得注意的是,望遠(yuǎn)鏡為正像時(shí)與正看的實(shí)物左右相符。望遠(yuǎn)鏡為倒像時(shí)望遠(yuǎn)鏡里的左偏,實(shí)際正看為右偏;望遠(yuǎn)鏡里的右偏實(shí)際正看為左偏,見下圖:
2、光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)軸線偏差
當(dāng)頂管直徑大于或等于DN1200mm時(shí),可采用光學(xué)經(jīng)緯儀來測(cè)量確定頂管施工軸線偏差。
將經(jīng)緯儀置于工作坑中測(cè)量平臺(tái)上,將儀器整平對(duì)中后,用望遠(yuǎn)鏡豎絲對(duì)準(zhǔn)井上標(biāo)點(diǎn),豎向移動(dòng)至頂管內(nèi),在工具管后端接縫處,放置有刻度的水準(zhǔn)管氣泡居中的一端頂在管內(nèi)壁的水平尺,用手電筒照射,如果經(jīng)緯儀豎絲卡在水平橫尺中間點(diǎn)(即設(shè)計(jì)軸線圓心點(diǎn))則偏差為零,當(dāng)望遠(yuǎn)鏡為倒像時(shí)右偏讀數(shù)實(shí)為左偏值,如果是左偏讀數(shù),實(shí)為右偏值。
3、無論用什么儀器測(cè)軸線偏差均要進(jìn)行起止點(diǎn)坐標(biāo)閉合,閉合差在允許范圍內(nèi)(即水平角閉合差±60√n,長度相對(duì)閉合差L/1000)。
(二)管內(nèi)底高程的偏差測(cè)量
1、全站儀測(cè)量管內(nèi)底高程偏差,用常規(guī)方法測(cè)量,而且記數(shù)不受到頂管內(nèi)光線較暗的影響,其允許偏差20√D,D為距離值以km計(jì))。
2、用水準(zhǔn)儀測(cè)管內(nèi)底高程偏差,按常規(guī)測(cè)高程的方法即可,要注意所測(cè)的導(dǎo)線高程必須閉合差在允許偏差范圍內(nèi)(即小于30√L,L導(dǎo)線長度km計(jì))。
三、頂管施工偏差的過程控制
(一)編制頂管施工監(jiān)理實(shí)施細(xì)則,明確監(jiān)理工作程序,監(jiān)理工作的重點(diǎn),例如在工作坑安裝后背,安裝導(dǎo)軌以及吊裝第一根頂管就位頂管時(shí),要進(jìn)行旁站監(jiān)理,以及在頂管施工中每天要對(duì)頂進(jìn)記錄進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)研究解決。
(二)采用手工掘進(jìn)時(shí),工具管進(jìn)入土層,在頂進(jìn)10m范圍內(nèi),每頂進(jìn)500mm要測(cè)量其軸線和高程一次(允許偏差為軸線3mm,高程0~+3mm,如超過應(yīng)采取措施糾正),頂管進(jìn)入土層后正常頂進(jìn)時(shí),每頂進(jìn)1000mm要測(cè)量軸線和高程一次(允許偏差為軸線每節(jié)管50mm,管內(nèi)底高程+40mm,-50mm),并連續(xù)繪制工具管測(cè)點(diǎn)的行進(jìn)軌跡,盡早掌握偏差發(fā)展趨勢(shì),不失時(shí)機(jī)地進(jìn)行糾偏,避免頂管施工軸線上下左右過分彎曲。
四、頂管施工偏差的原因分析
(一)工作坑內(nèi)導(dǎo)軌偏差;
(二)頂管段土層類型變化引起土層承載力變化;
(三)頂管段地下水狀況變化;
(四)頂管推進(jìn)速度過快或過慢的影響;
(五)頂管施工方法不妥,或遇上軟土或流砂,使頂管施工產(chǎn)生偏差;
(六)頂管施工過程中遇著大石塊、樁基礎(chǔ)或其他障礙物,造成偏差;
(七)頂管長度越長,產(chǎn)生偏差的可能性增加;
(八)主油缸油封漏油,頂進(jìn)力不均衡;
(九)后背墻變形嚴(yán)重;
(十)頂鐵或頂環(huán)發(fā)生扭曲變形現(xiàn)象。
五、頂管施工偏差的糾偏
(一)糾偏的起點(diǎn)
頂管施工軸線和高程偏差達(dá)到20mm時(shí)就應(yīng)偏差校正。
(二)挖土校正法
對(duì)于逐漸積累的偏差,可采用挖土方法糾正,即從頂管施工的高程偏差上看,頂管正偏差多挖,負(fù)偏差少挖或不挖;從頂管施工軸線偏差上看,偏差一側(cè)少挖,另一側(cè)多挖。挖土校正法適用于積累偏差30mm內(nèi)的糾偏和含水量低的粘性土類,或地下水位以上的砂土層中,或者說適用于開挖工作面土層是穩(wěn)定的土類。
(三)強(qiáng)制校正法
1、工具管校正法
工具管靠尾部圓周均勻布設(shè)四個(gè)校正千斤頂(糾偏油缸),糾偏油缸一端與工具管連接,另一端與后節(jié)鋼筋混凝土管的端面為后座,以調(diào)節(jié)工具管的方向。最大糾偏角度按接縫寬度不大于30mm為宜。
2、主壓千斤頂校正法
當(dāng)頂距較短(小于15m)時(shí),如發(fā)現(xiàn)管軸線有偏差,可以利用主壓千斤頂進(jìn)行校正。例如:管軸線向右偏時(shí),可將管口處右側(cè)的頂鐵比左側(cè)頂鐵加長10~15mm,當(dāng)千斤頂向前推進(jìn)時(shí),右側(cè)頂力大于左側(cè),從而校正右側(cè)的偏差。
3、其他強(qiáng)制校正法在此不再說明。
六、舉例:
昆明市××河A9井向A11井頂管工程,采用手掘敞開式工具管施工方法,頂管為鋼筋混凝土管,DN1500mm,總頂管長度190m,如圖下圖所示:
在頂管施工監(jiān)理過程中,采取了上述頂管施工質(zhì)量監(jiān)理的預(yù)控措施。如把綠景橋上的坐標(biāo)和高程引測(cè)到A9井底的測(cè)量平臺(tái),要求測(cè)量偏差在允許范圍內(nèi),用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀施測(cè),對(duì)軸線偏差和高程偏差及時(shí)糾偏;對(duì)工作坑后背安裝,導(dǎo)軌安裝以及第一根頂管就位起進(jìn)行旁站監(jiān)理,認(rèn)真分析頂管施工偏差的影響因素,找出對(duì)策,勤檢查,勤糾偏,使此頂管段高程合格率為89%,軸線偏差25mm的效果,經(jīng)昆明市政工程質(zhì)監(jiān)站在施工過程中的監(jiān)督、檢查確認(rèn),工程質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。