顶管施工中常遇到的问题及防治措施

王立

关键词：顶管施工 ； 质量问题 ； 分析； 防范措施

引言

顶管施工技术是一种管道铺装技术，无需开挖地面，有具大推力的液压千斤顶可用在有遥控装置的顶管掘进机的后方，使掘进机及紧随其后的管道穿越土层，达到预先设计的位置上。顶管施工单位施工设备、技术、管理水平参差不齐，在施工中常出现一些问题，影响施工质量。本文以泥水平衡法顶管施工为例，对顶管施工中常遇到的问题及原因进行分析，并提出一些防治措施。

一、顶管施工的特点及工艺

（一）顶管施工特点

（1）先进顶管施工时不用封路施工，选用的工作井与接受井又位于闲置之处，顶进过程中路上交通照常通行。

（2）不需要开挖、回填和路面修复，所以与大开挖施工对比，能降低工程总造价。

（3）泥水循环法施工避免了泥水横溢和稀泥乱堆放的不良现象，确保自然环境不受到污染，能做到文明施工。

（二）顶管施工工艺

顶管施工技术是一种管道铺装技术，无需开挖地面，有具大推力的液压千斤顶可用在有遥控装置的顶管掘进机的后方，使掘进机及紧随其后的管道穿越土层，达到预先设计的位置上，这就称为顶管工程。挖掘发生在顶管机的前方，被挖掘物质通过泥浆循环系统用泵排出，到达地表。目前，顶管施工常采用的施工方法分为敞开人工手掘式和密封机械式顶管施工方法，其中机械式顶管施工常用的施工方法又有泥水平衡式和土压平衡式两种。

现在比较常用顶管施工为泥水平衡顶管施工法，其施工原理：通过导向头的刀削转动功能将泥土、砂、石破碎，由一条钢管注入水量，拌成浆液，由另一条钢管吸出浆液，将浆液置于离心器内离心脱水，再将干土卸到斗车内运去弃土的地方，分离出的水又回到储水箱内重复循环使用。施工所采用的主要设备为信息化及全自动化泥水平衡顶管机。

二、顶管施工中常遇到的问题及防治措施

（一）管道轴线偏差过大

管道顶进轴线与设计轴线偏差过大，使管道发生弯曲，甚至造成管节损坏，接口渗漏。

（1）原因分析。

①地层正面阻力不均匀，使工具管受力不均匀，形成导向偏差。

②顶管后背发生位移或不平整，使顶力合力线偏移。

③千斤顶不同步，或千斤顶问顶力相差较大，或安装精度不够，造成顶力合力线偏差。

（2）预防措施。

①顶管施工前应对管道通过地带的地质情况认真调查，设置测力装置，指导纠偏。纠偏应按照勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法进行。

②采用同种规格的液压千斤顶，使其顶力、行程、速度一致，保持顶力合力线与管道中心线相重合。

③加强顶管后背施工质量的控制，确保后背不发生位移，并应使后背平整，以保证顶进设备的安装精度。

（二）地面沉降与隆起

顶管施工过程中或施工后，在管道轴线两侧一定范围内发生地面沉降或隆起，使管道周围建筑物和道路交通及管道等公用设施受到影响，甚至危及到正常使用和安全。

（1）原因分析。

①掘进机正面土压失衡引起的沉降与隆起。

②管道外周空隙引起的沉降与隆起。

③管道与周围土体摩擦引起的沉降与隆起。

④管道接口渗漏引起的沉降与隆起。

（2）防治措施。

①施工前应对工程地质条件和环境情况进行周密细致的调查，制定切实可行的施工方案，正确选用工具管，并对距离管道较近的建筑物和其他设施采取相应的加固保护措施。

②设置测力装置，掌握顶进压力，保持顶进力与前端土体压力的平衡。

③施工时尽量采取小幅度的纠偏，尽可能的保证管道的直顺，减小管道绕曲造成土层移动引起的沉降。避免急度纠偏造成管道接口密封失效和管端碎裂，发生水土和触变泥浆的流失，引起地面沉降。

④在顶进过程中应及时足量地注入符合技术标准的润滑支承介质，填充管道外围环形空隙。施工结束后及时用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆。

（三）顶力突然增大

（1）原因分析。

①土层塌方或工具管前端遇障碍物，使阻力增大。

②管道轴线偏差形成弯曲，使摩阻力增大。

③减阻介质膨润泥浆配比不当或注入不及时，或注入量不足，减阻效果降低，使摩阻力增大。

④顶进设备油的泵、油缸或油路发生故障。

⑤顶进施工中因故停顶时间过久，润滑泥浆失水使减阻效果降低。

（2）防治措施。

①顶管在正常顶进施工过程中，必须密切注意顶进轴线的控制，使管道轴线被控制在允许偏差范围以内。

②按不同地质条件配制适宜的泥浆，并采取同步注浆的方法，及时足量地注入泥浆。

③顶进施工前应对顶进设备进行认真的检修保养。

④停顶时间不能过久，发生故障应及时加以排除。

（四）工具管旋转

工具管沿圆周方向旋转，使顶进操作发生困难。

（1）原因分析。

①工具管前端土层软硬不均匀，使工具管受力不均，造成工具管向土层软的方向旋转。

②顶进千斤顶及油路布置不合理，千斤顶之间存在着顶进时间差，使顶进合力线偏移，造成工具管旋转。

③顶管轴线发生偏差时，纠偏量过大，使工具管发生旋转。

④管道向左、向下纠偏，管道反时针扭转。

⑤后座或后背不稳或主油缸与管轴线不平行，使主油缸在工作时方向变化，对管道形成一个扭矩，使管道扭转。

⑥刀盘单方向旋转，使管道反方向扭转。

⑦管道内施工设备布置不對称，构成一个固定方向的扭矩，使管道按某一方向扭转。

（2）预防措施。

①遇前端土层软硬不均匀，应采取多挖硬、少挖软的方法。

②顶进前应逐台调试千斤顶，应采用同种规格，并使液压泵到各千斤顶之间的距离相等、管径一致。

③在顶进过程中，要时刻留意偏差发展的趋势，以勤测、勤纠为原则，多进行小幅度纠偏和预见性纠偏，使偏差只在小幅度范围内波动、尽量避免大角度纠偏。

④工具管设置测力装置，以便测定平衡力的大小指导纠偏。

⑤管内设备布置重量要对称；主油缸安装要平稳，并且与管轴线平行；刀盘要经常变换方向；尽量采用小角度纠偏，其次是纠扭。可采用压重的办法纠扭，即管道单边压重，使管道相反扭转。

三、结束语

上述内容是根据工程实践，对泥水平衡法顶管施工常见的问题和防治措施谈谈自己一点肤浅的看法。随着顶管工程的普及，顶管施工技术的发展需要考虑很多因素才能不断发展完善与提高。

参考文献： 1.《给排水管道工程施工及验收规范》GB 50268-2008。endprint