頂管施工中常遇到的問題及防治辦法

頂管施工是繼盾構施工之后發(fā)展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構筑物以及各種地下管線等，在給排水、煤氣、電力、通信等管道的施工中應用越來越廣泛。但頂管施工單位施工設備、技術、管理水平參差不齊，在施工中常出現一些問題，影響施工質量。

1、管道軸線偏差過大

管道頂進軸線與設計軸線偏差過大，使管道發(fā)生彎曲，甚至造成管節(jié)損壞，接口滲漏。

（1）原因分析。

①地層正面阻力不均勻，使工具管受力不均勻，形成導向偏差。

②頂管后背發(fā)生位移或不平整，使頂力合力線偏移。

③千斤頂不同步，或千斤頂問頂力相差較大，或安裝精度不夠，造成頂力合力線偏差。

（2）預防措施。

①頂管施工前應對管道通過地帶的地質情況認真調查，設置測力裝置，指導糾偏。糾偏應按照勤測量、勤糾偏、小量糾的操作方法進行。

②采用同種規(guī)格的液壓千斤頂，使其頂力、行程、速度一致，保持頂力合力線與管道中心線相重合。

③加強頂管后背施工質量的控制，確保后背不發(fā)生位移，并應使后背平整，以保證頂進設備的安裝精度。

④頂進過程中應隨時繪制頂進曲線，指導頂進糾偏工作。

2、地面沉降與隆起

頂管施工過程中或施工后，在管道軸線兩側一定范圍內發(fā)生地面沉降或隆起，使管道周圍建筑物和道路交通及管道等公用設施受到影響，甚至危及到正常使用和安全。

（1）原因分析。

①掘進機正面土壓失衡引起的沉降與隆起。從土壓平衡掘進機的原理來說，當掘進機通過充分的切削和攪拌，在進土倉內形成具有較大塑性和流動性的土體。當正面的土壓控制在被動土壓和主動土壓之間時，地面才會下陷或隆起。實際上由于土質變化較大，完全按理論計算進行控制往往有較大差異，不能正確把握，造成土壓失衡引起沉降。另外，由于有些土壓平衡掘進機對土的適應性不夠完善，如刀盤切削面積過小，推進速度或螺旋輸送機轉速不能調整，使得土壓控制不利或不便，造成土壓失穩(wěn)引起沉降與隆起。

②管道外周空隙引起的沉降與隆起。管道外周空隙是由掘進機糾偏或曲線推進造成的，因為在糾偏和曲線推進時形成的管道截面面積大于管道截面，其空隙由周邊土體填充而引起沉降。現在一般頂管都采用觸變泥漿減摩技術，掘進機外徑較管道外徑大2～3mm，以便形成漿套，若注漿不及時就會引起沉降。

③管道與周圍土體摩擦引起的沉降與隆起。管道在推進時與周圍土體存在摩擦，這種摩擦往往使土體發(fā)生剪切擾動，造成土體移動而導致地面沉降。在管節(jié)外型不整、接口不平或管道不直順的情況下，這種剪切擾動就會加劇，增大地面沉降與隆起。

④管道接口滲漏引起的沉降與隆起。當管道接口密封圈安置不當或管端受力不勻而破壞，以及管道接口彎折過度造成密封不良時，就較有可能發(fā)生接口滲漏，水土從而流失，這種土層損失必定會引起地面沉降與隆起。并且管道接口滲漏亦造成觸變泥漿的流失，支承土體和減小摩擦力的作用大大降低，亦可能引起上述兩種原因的沉降與隆起。

2）防治措施。

①施工前應對工程地質條件和環(huán)境情況進行周密細致的調查，制定切實可行的施工方案，正確選用工具管，并對距離管道較近的建筑物和其他設施采取相應的加固保護措施。

②設置測力裝置，掌握頂進壓力，保持頂進力與前端土體壓力的平衡。

③施工時盡量采取小幅度的糾偏，盡可能的保證管道的直順，減小管道繞曲造成土層移動引起的沉降。避免急度糾偏造成管道接口密封失效和管端碎裂，發(fā)生水土和觸變泥漿的流失，引起地面沉降。

④在頂進過程中應及時足量地注入符合技術標準的潤滑支承介質，填充管道外圍環(huán)形空隙。施工結束后及時用水泥或粉煤灰等置換潤滑泥漿。

⑤嚴格控制管道接口的密封質量，防止?jié)B漏。

3、頂力突然增大

（1）原因分析。

①土層塌方或工具管前端遇障礙物，使阻力增大。

②管道軸線偏差形成彎曲，使摩阻力增大。

③減阻介質膨潤泥漿配比不當或注入不及時，或注入量不足，減阻效果降低，使摩阻力增大。

④頂進設備油的泵、油缸或油路發(fā)生故障。

⑤頂進施工中因故停頂時間過久，潤滑泥漿失水使減阻效果降低?！　?/p>

（2）防治措施。

①頂管在正常頂進施工過程中，必須密切注意頂進軸線的控制，使管道軸線被控制在允許偏差范圍以內。

②按不同地質條件配制適宜的泥漿，并采取同步注漿的方法，及時足量地注入泥漿。

③頂進施工前應對頂進設備進行認真的檢修保養(yǎng)。

④停頂時間不能過久，發(fā)生故障應及時加以排除。

4、工具管旋轉

工具管沿圓周方向旋轉，使頂進操作發(fā)生困難。

（1）原因分析。

①工具管前端土層軟硬不均勻，使工具管受力不均，造成工具管向土層軟的方向旋轉。

②頂進千斤頂及油路布置不合理，千斤頂之間存在著頂進時間差，使頂進合力線偏移，造成工具管旋轉。

③頂管軸線發(fā)生偏差時，糾偏量過大，使工具管發(fā)生旋轉。

④管道向左、向下糾偏，管道反時針扭轉。

⑤后座或后背不穩(wěn)或主油缸與管軸線不平行，使主油缸在工作時方向變化，對管道形成一個扭矩，使管道扭轉。

⑥刀盤單方向旋轉，使管道反方向扭轉。

⑦管道內施工設備布置不對稱，構成一個固定方向的扭矩，使管道按某一方向扭轉。

（2）預防措施。

①遇前端土層軟硬不均勻，應采取多挖硬、少挖軟的方法。

②頂進前應逐臺調試千斤頂，應采用同種規(guī)格，并使液壓泵到各千斤頂之間的距離相等、管徑一致。

③在頂進過程中,要時刻留意偏差發(fā)展的趨勢,以勤測、勤糾為原則,多進行小幅度糾偏和預見性糾偏,使偏差只在小幅度范圍內波動、盡量避免大角度糾偏。

④工具管設置測力裝置，以便測定平衡力的大小指導糾偏。

⑤管內設備布置重量要對稱；主油缸安裝要平穩(wěn)，并且與管軸線平行；刀盤要經常變換方向；盡量采用小角度糾偏，其次是糾扭?？刹捎脡褐氐霓k法糾扭，即管道單邊壓重，使管道相反扭轉。

采用反向扭轉方法，應注意軸線的控制，以免造成軸線偏差過大形成彎曲，給以后的施工造成困難。

5、鋼筋混凝土管道接口滲漏

（1）原因分析。

①管節(jié)和密封材料質量不符合技術標準或在運輸、裝卸、安裝過程中管節(jié)被損壞。

②管道軸線偏差過大、造成接口錯位、間隙不均勻、填充材料不密實。

③接口或止水裝置選型不當。

（2）治理方法。

可采用環(huán)氧水泥砂漿或化學注漿的方法進行處理。

6、鋼筋混凝土管節(jié)裂縫

管節(jié)縱向和環(huán)向有明顯裂縫，造成管道滲水、漏水。

（1）原因分析。

①管節(jié)質量不合格。

②頂進過程中頂力超過管節(jié)的承壓強度，或軸線偏差過大，致使管節(jié)應力集中而損壞。

③運輸、裝卸、碼放安裝方法不當，造成管節(jié)損壞。

（2）治理方法。

認真分析裂縫產生的原因和性質，根據不同受力情況，分別采取不同的治理方法，處理后應能保證結構原有的承載能力和整體性。

7、頂管前端正面上體坍塌

頂管施工中實際出土量遠遠大于理論出土量，地面有明顯塌陷。

（1）原因分析。

①前端土層性質發(fā)生變化，頂進量過小，沒有起到防護和平衡的作用。

②敞開式頂進時挖土量過大，或封閉式頂進時推進力小于上體壓力。

③遇有流砂情況。

（2）預防措施。

①頂進施工中應采取短開挖、勤頂進的方法，嚴禁超挖，并隨時注意到土質的變化情況，以便采取相應措施防止坍塌。

②認真做好土體的降水工作。