顶管施工中常遇到的问题及防治

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

1、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。

（4）先进顶管方法是全自动摇控，不需工人在管道内工作，这样不仅消除了工人繁重的体力劳动，对工人安全也有了足够的保证。

（5）先进顶管推进过程中挖进机及管道周围处于主动土压力与被动土压力之间，故对原土干扰极少，所以不会导致路面沉降以至产生裂纹，避免了路面重修。

2、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。顶管施工的基本原理为：从地面开挖两个基坑井，然后管节从工作井安放，通过主顶千斤顶或中继间的顶推机械的顶进，推动管节从工作井预留口穿出，穿越土层到达接收井的预留口边，然后通过接收井的预留口穿出，形成管道的施工。

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，顶管施工常用的管材有砼管、钢管、玻璃夹砂钢管。

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

1、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。

④顶进过程中应随时绘制顶进曲线，指导顶进纠偏工作。

2、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。从土压平衡掘进机的原理来说，当掘进机通过充分的切削和搅拌，在进土仓内形成具有较大塑性和流动性的土体。当正面的土压控制在被动土压和主动土压之间时，地面才会下陷或隆起。实际上由于土质变化较大，完全按理论计算进行控制往往有较大差异，不能正确把握，造成土压失衡引起沉降。另外，由于有些土压平衡掘进机对土的适应性不够完善，如刀盘切削面积过小，推进速度或螺旋输送机转速不能调整，使得土压控制不利或不便，造成土压失稳引起沉降与隆起。

②管道外周空隙引起的沉降与隆起。管道外周空隙是由掘进机纠偏或曲线推进造成的，因为在纠偏和曲线推进时形成的管道截面面积大于管道截面，其空隙由周边土体填充而引起沉降。现在一般顶管都采用触变泥浆减摩技术，掘进机外径较管道外径大2～3mm，以便形成浆套，若注浆不及时就会引起沉降。

③管道与周围土体摩擦引起的沉降与隆起。管道在推进时与周围土体存在摩擦，这种摩擦往往使土体发生剪切扰动，造成土体移动而导致地面沉降。在管节外型不整、接口不平或管道不直顺的情况下，这种剪切扰动就会加剧，增大地面沉降与隆起。

④管道接口渗漏引起的沉降与隆起。当管道接口密封圈安置不当或管端受力不匀而破坏，以及管道接口弯折过度造成密封不良时，就较有可能发生接口渗漏，水土从而流失，这种土层损失必定会引起地面沉降与隆起。并且管道接口渗漏亦造成触变泥浆的流失，支承土体和减小摩擦力的作用大大降低，亦可能引起上述两种原因的沉降与隆起。