淺談長距離JPCCP頂管施工控制要點
——以鄭州市牛口峪引黃工程為例

吳清波

（鄭州市水利工程監理中心，河南 鄭州 450007）

1 概述

鄭州市牛口峪引黃工程全長34.70 km，頂管長度合計為24.12 km。頂管采用預應力鋼筒混凝土頂管（JPPCP），管徑分別為2.80 m 和2.60 m。由于引水管線工程大部分位于主城區段，為降低對城市環境和交通影響，減少征地拆遷賠償和對地面設施的損壞，設計單段頂進長度在400～1 000 m的頂管共有11段，均屬于長距離頂管。

管線穿越施工受市區地面建筑物多、地下管線錯綜復雜、地質條件多變及地形條件狹窄影響，加之管徑大頂進距離長，施工難以控制，稍有不慎就會造成頂管失敗或對地面道路、建筑物造成不利影響，因此做好施工控制尤為重要。

2 長距離JPCCP頂管施工控制要點

如何在上述復雜施工條件下順利完成長距離JPCCP頂管，筆者結合本次工程實踐經驗，以泥水平衡的頂管施工方法為例，認為應該從以下施工要點進行控制。

2.1 施工準備階段控制要點

2.1.1 組織管線線路復勘

針對頂管線路較長，要求施工單位組織測量技術人員依據設計圖紙對管線線路進行放樣測量，同時對地面的重要建筑物做出標識，頂管施工時對該部位進行重點監測；熟悉工程地質勘察報告，通過專用探測儀器進一步查明地下既有管線以及障礙物的分布情況，其中包含地下既有管線所處位置、管線材質及輸送介質、埋深、管徑以及與預頂管道的相對位置。避免頂進過程中進行線路調整。

2.1.2 專項方案審查

針對本項目長距離頂管工程屬于超過一定規模的危大工程，要求施工單位編制《JPCCP頂管施工專項方案》并組織行業專家論證，論證后按專家意見對方案補充完善，隨后報監理部審批。施工作業嚴格按照專項方案實施。

2.1.3 施工設備和管材質量控制

建立進場施工設備和JPCCP 管材出廠驗收和進場驗收制度。頂管施工設備是保證頂管施工的動力保證，是后續工作持續進行的基本保證，根據施工方案選擇泥水平衡頂管機。嚴格審查相應設備廠商資質及其設備相關質量文件，選擇符合施工場地吊裝尺寸的設備，便于后續工作的進行，安裝調試設備，保證設備運轉良好。嚴格JPCCP管材出廠檢驗，確保管材質量符合設計標準。

2.2 施工過程質量控制要點

2.2.1 后背控制

針對長距離頂進頂力較大，管道頂進前應進行總頂力估算。主頂千斤頂與后背墻之間應設置后背，后背面積的大小要能夠使后背墻后的土體承載能力滿足最大頂力要求。后背材質均勻一致，具備足夠的強度和剛度，頂進過程中能夠承受主頂千斤頂的最大反作用力不致破壞和變形。后背表面應平直，始終保持與頂進管道垂直，頂進過程中要經常校核后背變形、傾斜情況。后背允許偏差值符合表1規定。

表1 后背允許偏差值表

2.2.2 初頂控制

開始頂管作業前，應組織施工人員進行技術交底：明確工程設計情況、工程地質情況、頂進方式、頂進參數以及質量要求；進行頂進前的復核、檢查：確認頂進管道的位置、高程、坡度，確認導軌安裝的中線偏差、高程偏差、穩定程度，確認頂管機的安裝情況與儀器顯示值吻合，確認洞口內無混凝土塊、鋼筋頭等雜物。檢查設備完好情況，保證全部設備試運轉正常。開啟封門前應檢查地下水位、洞口土體穩定性、洞口止水圈與管外壁的環形間隙及密封性。

2.2.3 JPCCP管道安裝控制

管道吊裝前應根據管材重量、管長、施工環境、工作井深度及吊裝設備等具體情況確定下管方法。制定相應的下管安全措施，安排專職安全員擔任現場指揮。監理工程師對下管所用的工具、機械設備檢查符合安全技術要求時方可允許使用。吊裝時吊具安裝牢固，管材起吊應平穩勻速，下落時低速輕放，井內工作人員要避開下管位置，管身下方嚴禁站人，管子不得與工作井外壁及井內管道相互碰撞。安裝時，先用植物類潤滑劑潤滑膠圈，涂抹均勻后套入管口，頂進速度要緩慢，保持兩管中心線對準，間隙均勻，并安排專人查看膠圈滾入情況，保證橡膠密封圈無麻花、扭曲、外露現象，發現問題應立即停止頂拉，調整膠圈位置后再繼續頂進。

管道對接安裝完畢，確認密封膠圈到位及接口間隙符合質量規定時，在監理工程師見證下開始第一次接頭打壓檢驗，檢驗接頭的密封性，加壓至管道設計試驗壓力，保持5 min壓力不下降，即為合格。每安裝（頂進）3 節JPCCP 管后，對先前安裝的第一根管接口進行第二次接頭水壓試驗。

2.2.4 頂進糾偏控制

長距離頂管作業，頂進過程中的糾偏非常關鍵，若操作不當，可能造成頂力驟升、管接口破損，嚴重時可能造成管道無法頂進，引發嚴重的安全、質量事故和重大經濟損失，因此，對于頂進過程的糾偏控制顯得尤為重要。

管道偏差測量每頂進50 cm一次，在糾偏階段不少于2次。機頭開始頂進5～10 m的范圍內，允許偏差：軸線位置3 mm，高程0～+3 mm；其余頂管軸線允許偏差為：+40 mm、-50 mm 超出允許偏差時，及時采取措施糾正。

糾偏時應注意以下要點：一是糾偏操作具有滯后性，須提前停止糾偏操作，防止糾偏過度。二是糾偏前，應預設糾偏目標值、回歸路線，不能盲目糾偏。三是糾偏時，應始終掌握機頭與頂進軸線的位置關系；糾偏時先糾正一個方向的偏差，完成后再對另外方向操作。四是嚴禁一次糾偏操完成糾偏任務，應反復、多次進行糾偏操作，使管道逐漸趨近回歸。五是頂進工程中，操作人員隨時監測監視器各項數據的變化，并及時記錄，在分析記錄數據的基礎上進行糾偏。六是監理工程師在頂進過程中對頂進偏差加強巡視檢查，每班組檢查不小于1次。

2.2.5 地面變形控制

市區長距離頂管，地面道路及建筑物較多，必須嚴格控制地面變形。督促施工單位采取如下措施：在穿越重要建筑物、構筑物及主干道時要在附近地面建立變形觀測點，通過發現監測數據的異常調整頂進參數。嚴格控制頂管機徑向、軸向擴挖幅度，同時不采取大角度糾偏。管道貫通后，應立即對管外壁土體加固注漿處理。

2.2.6 中繼間設備及安裝質量控制

中繼間接力技術是長距離頂管不可缺少的技術措施，施工單位應根據編制的專項方案設置、安裝中繼間。

中繼間進場后施工單位應及時進行設備報驗，監理工程師審查其主要性能指標：長距離頂管中繼間宜采用密封性能可靠、密封圈壓緊度可調及可更換的密封裝置，同時具備足夠的強度和剛度且安裝方便。

使用時應注意以下要求：一是中繼間內安裝的中繼油缸數量根據該段單元長度計算的頂力確定，并有安全儲備。二是每臺中繼油缸的規格與性能應相同。三是中繼間頂力余量，第一套中繼間不宜小于40%，其余不宜小于30%。四是采用多套中繼間應編組作業，啟動時自頂管機向后依次啟動。五是主頂施加的頂力應始終大于單套中繼間的頂力。六是當主千斤頂達到中繼站總推力的80%時，應啟用中繼站。七是合攏后應對中繼間接縫進行處理。

2.2.7 觸變泥漿質量控制

觸變泥漿在長距離頂管中能夠起到很好的支撐和潤滑的作用，保證施工順利進行，控制好其性能指標尤為重要。

觸變泥漿應根據土質、頂進方式選用適宜的材料，其性能應滿足較低的黏度、較高的觸變性、較低的摩擦系數和較好的穩定性。

施工前要求施工單位編制觸變泥漿的施工專項方案報監理工程師審查，方案包括泥漿配比、注漿孔數量、注漿孔位置及確定注漿壓力；制備、存儲、輸送泥漿的設備及安裝方法；注漿工藝及注漿要求；泥漿置換方法等。

長距離頂管的布漿與補漿應分別設獨立的注漿系統，補漿泵選擇低壓力、大流量的注漿泵，補漿可使用高壓力、小流量的注漿泵。布漿孔設置應能在管道外壁形成完整的泥漿套，重點在管道底部壓漿，使管道更好地處于懸浮狀態。其他斷面則按順序作定壓量的跟蹤補漿。注漿原則是注漿時必須保持“先壓后頂、隨頂隨壓，及時補漿”。

監理工程師在頂進過程中定期對泥漿性能指標抽查。

3 檢查及驗收

3.1 打壓檢測

在安裝過程中已進行了接頭打壓檢查，在整段頂管完成管道不再擾動后宜全線進行第三次貫通打壓，對每根管子接口打壓加壓至設計試驗壓力，恒壓5 min，壓力不下降。如發生個別管子打壓不合格時，應分析原因，提出處理措施，經參建各方商定后再進行處理，確保整個管線不漏水、不滲水。

3.2 JPCCP頂管安裝施工質量標準要求

JPCCP頂管安裝施工質量標準應達到質量標準，見表3。

表3 JPCCP頂管安裝施工質量標準表

4 結語

以鄭州市牛口峪引黃工程為例，總結得到長距離JPCCP頂管施工要點如下：

施工準備階段的控制要點包括：組織管線線路復勘、專項方案審查、檢查施工設備和管材質量。施工過程質量控制要點包括：后背控制、初頂控制、JPCCP 管道安裝、頂進糾偏、地面變形控制、中繼間設備及安裝質量、觸變泥漿質量控制。檢查及驗收階段控制要點包括：打壓檢測和施工質量檢查。

通過以上施工要點控制，鄭州市牛口峪干線工程各設計單元長距離JPCCP 頂管順利完成，施工中未發生質量安全事故，工程自2019年8月通水至今管道運行良好，保證了鄭州市生態水系運行需要。