頂管施工中常遇到的問題及防治措施

王立

關鍵詞：頂管施工 ； 質量問題 ； 分析； 防范措施

引言

頂管施工技術是一種管道鋪裝技術，無需開挖地面，有具大推力的液壓千斤頂可用在有遙控裝置的頂管掘進機的后方，使掘進機及緊隨其后的管道穿越土層，達到預先設計的位置上。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。本文以泥水平衡法頂管施工為例，對頂管施工中常遇到的問題及原因進行分析，并提出一些防治措施。

一、頂管施工的特點及工藝

（一）頂管施工特點

（1）先進頂管施工時不用封路施工，選用的工作井與接受井又位于閑置之處，頂進過程中路上交通照常通行。

（2）不需要開挖、回填和路面修復，所以與大開挖施工對比，能降低工程總造價。

（3）泥水循環法施工避免了泥水橫溢和稀泥亂堆放的不良現象，確保自然環境不受到污染，能做到文明施工。

（二）頂管施工工藝

頂管施工技術是一種管道鋪裝技術，無需開挖地面，有具大推力的液壓千斤頂可用在有遙控裝置的頂管掘進機的后方，使掘進機及緊隨其后的管道穿越土層，達到預先設計的位置上，這就稱為頂管工程。挖掘發生在頂管機的前方，被挖掘物質通過泥漿循環系統用泵排出，到達地表。目前，頂管施工常采用的施工方法分為敞開人工手掘式和密封機械式頂管施工方法，其中機械式頂管施工常用的施工方法又有泥水平衡式和土壓平衡式兩種。

現在比較常用頂管施工為泥水平衡頂管施工法，其施工原理：通過導向頭的刀削轉動功能將泥土、砂、石破碎，由一條鋼管注入水量，拌成漿液，由另一條鋼管吸出漿液，將漿液置于離心器內離心脫水，再將干土卸到斗車內運去棄土的地方，分離出的水又回到儲水箱內重復循環使用。施工所采用的主要設備為信息化及全自動化泥水平衡頂管機。

二、頂管施工中常遇到的問題及防治措施

（一）管道軸線偏差過大

管道頂進軸線與設計軸線偏差過大，使管道發生彎曲，甚至造成管節損壞，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，確保后背不發生位移，并應使后背平整，以保證頂進設備的安裝精度。

（二）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。

②管道外周空隙引起的沉降與隆起。

③管道與周圍土體摩擦引起的沉降與隆起。

④管道接口滲漏引起的沉降與隆起。

（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，填充管道外圍環形空隙。施工結束后及時用水泥或粉煤灰等置換潤滑泥漿。

（三）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。

（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。

④停頂時間不能過久，發生故障應及時加以排除。

（四）工具管旋轉

工具管沿圓周方向旋轉，使頂進操作發生困難。

（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頂管軸線發生偏差時，糾偏量過大，使工具管發生旋轉。

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，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。可采用壓重的辦法糾扭，即管道單邊壓重，使管道相反扭轉。

三、結束語

上述內容是根據工程實踐，對泥水平衡法頂管施工常見的問題和防治措施談談自己一點膚淺的看法。隨著頂管工程的普及，頂管施工技術的發展需要考慮很多因素才能不斷發展完善與提高。

參考文獻： 1.《給排水管道工程施工及驗收規范》GB 50268-2008。endprint