| 顶管施工常见问题处理 |
顶管施工是继盾构施工之后发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等，在给排水、煤气、电力、通信等管道的施工中应用越来越广泛。 但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。 原因分析： （1）顶进过程中顶力超过管节的承压强度，或轴线偏差过大，致使管节压力集中而损坏； （2）前端土层性质发生变化，顶进量过小，没有起到防护和平衡的作用； （3）敞开式顶进时挖土量过大，或封闭式顶进时推进力小于上体压力； （4）遇有流砂情况。
防治措施： （1）顶进施工中应采取短开挖、勤顶进的方法，严禁超挖，并随时注意到土质的变化情况，以便采取相应措施防止坍塌； （2）认真做好土体的降水工作。 原因分析： （1）千斤顶不同步，或顶力相差较大，或安装精度不够，造成顶力合力线偏差。 （2）地层正面阻力不均匀，使工具管受力不均匀，形成导向偏差； （3）顶管后背发生位移或不平整，使顶力合力线偏移；
预防措施： （1）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； （2）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； （3）顶进过程中应随时绘制顶进曲线，指导顶进纠偏工作； （4）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。 原因分析： （1）管道接口渗漏引起的沉降与隆起。 （2）管道与周围土体摩擦引起的沉降与隆起； （3）管道外周空隙引起的沉降与隆起； （4）掘进机正面土压失衡引起的沉降与隆起；
防治措施： （1）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，填充管道外围空隙。施工结束后及时用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆； （2）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； （3）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； （4）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； （5）严格控制管道接口的密封质量，防止渗漏。 原因分析： （1）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）顶进设备油的泵、油缸或油路发生故障； （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）土层塌方或工具管前端遇障碍物，使阻力增大； （5）管道轴线偏差形成弯曲，使阻力增大；
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）停顶时间不能过久，发生故障应及时加以排除。 （3）顶进施工前应对顶进设备进行认真的检修保养； （4）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； 原因分析： （1）顶管设备原因。很多施工人员将注意力放在管道上，而忽视了设备安装。实际上，顶管设备的安装精度是决定顶管施工精度的前提条件，顶管安装操作时，若主油缸或工具管刀盘轴线与管道轴线不平行，则在顶管施工过程中很容易使管道产生扭矩，从而在顶进过程中发生管道扭转。 （2）施工原因。顶管施工时，管道内要布置各种施工设备，若布置位置不对称，很容易使管道朝某方向发生固定扭转。同时在地质条件影响下，管道还会发生偏移。在进行管道纠偏时，工具管纠偏后还会产生纠偏反力，若操作不当，管道就会发生扭转。纠偏操作要求工人必须掌握纠偏角度，若纠偏角度小，则实施纠偏时所需的外力就小，根据作用力与反作用力原理，纠偏反力就小，管道发生扭转的速度就慢。反之纠偏角度越大，产生的反力就越大，管道扭转速度也就加快。因此，很多管道扭转问题是因为纠偏控制操作控制不当引起的。
预防措施： （1）在管道纠偏操作中，应提高顶管设备的安装质量，有效预防和控制管道发生扭转。可从提高顶管设备安装工艺精度入手，尽量避免或减少顶管设备的各部分安装偏差，如主油缸固定牢固，尽量与管道轴线平行等。 （2）顶管施工时，应严格按照施工程序施工，减小纠偏造成的扭转。首先是管内设备布置重暈要对称，尽量避免由施T程序造成的扭转。在纠偏过程中认真执行“增加纠偏次数,减小纠偏角度”原则，减小因纠偏方法不当造成的管道扭转，另外可以通过施加外力进行管道扭转，如采用在扭转方向的反方向施加外力（可通过配重的方式解决），使管道产生相反扭转，从而平衡原先存在的扭转力。 原因分析： （1）地质条件影响。从失稳原理分析可看出，管道周围土体承载力和土压力对于管道施工至关重要，因为顶进过程中难免发生轴线偏移现象。若管道周围的土体能够提供较大的作用反力，则管道不易发生较大偏移和失稳；若周围土体属于软弱土质或不均匀土质，则管道很容易因周围平衡侧向分力的承载能力不足造成失稳。同时，管道上方的覆盖层过薄也很容易因管顶士压力不足造成失稳，最常见的是管道轴线向上弯曲和管道中间鼓肚现象。 （2）施工质量影响。根据管道曲率与侧向分力之间的循环关系可知，若因顶管施工纠偏或纠扭不及时和不到位造成偏移量增大，将导致管道失稳，这对施工进度将带来不小的影响。 （3）顶管设备原因。顶管设备在顶进过程中，若出现与管道联结不稳固或者刚度不足，都有可能造成管道失稳。
防治措施： （1）改善地质条件，为顶管施工创造有利条件。在顶管施工中的基底处理常采取的措施包括：采用超前钻孔或超前地质预报确定前方地质情况，对于不良地质地段采取预加固措施，其中承载力过低地段、土体软硬不均匀地段、覆盖层过薄地段或地面有建筑物对管道施工造成压力的地段，可以采用预注浆、锚杆、管棚等加固，为顶管施工创造稳定、均匀的地质条件。 （2）严格控制施工质量，提高管道纠偏效果。管道轴线偏移是造成管道失稳的重要原因之一，因此在施工中应把控制管道轴线偏移作为顶管技术的核心内容，要尽量减少轴线偏差。同时，在管道轴线发生偏离时，认真执行管道纠偏的有关原则，及早纠偏。同时注意对顶管设备的检查，加强管道联结刚度。 |
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