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矩形顶管施工监理工作实践
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内容提示：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。
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。（参考《建筑中文网》）
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。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200804/9380.htm
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