淺談頂管施工及施工中常見問題處理措施

【摘 要】隨著改革的不斷發展，城市建設規模的不斷擴大，居民生活也明顯加快，以前的管網已遠不夠需求。在繁華的城市地下施工中，管道縱橫交錯，技術復雜，施工條件苛刻。如采用普通的施工方法，很難完成預期的目標，還可能會給周圍建筑、道路帶來危害。經過對各種施工方法的綜合比較，認為頂管施工既能保證施工質量和工期，又能降低工程成本。

【關鍵詞】頂管施工；處理措施

頂管施工是一種不用開挖，無混亂場面的地下鋪設管道施工，是一種在地下的工作系統依靠搖控的施工技術，采用自平衡方式的系統來防止地下隆起、沉陷，水平和垂直方向偏離誤差可精確到±lmm。與傳統的開槽埋管施工技術相比較，它有如下優點：1、開挖部分只有工作坑和接收坑，土方開挖量少、安全、對交通影響小，在管道頂進過程中，只挖去管道斷面的土，施工挖土量少；2、施工作業人員少；3、建設公害小，文明施工程度高；4、工期比開槽施工埋設管道短；5、在覆土深度大的情況下比開槽埋管經濟。

1 頂管工程的技術特點

現就泥水平衡法（頂管施工工藝的一種）淺析一下頂管施工。所謂泥水平衡就是以含有一定量粘土的且具有一定相對密度的泥漿水充滿掘進機的泥水艙，并對它施加一定的壓力，以平衡地下水壓力和土壓力的一種頂管施工理論。按照該理論，泥漿水在挖掘面上能形成泥膜，以防止地下水的慘透，然后再加上一定的壓力就可平衡地下水壓力，同時，也可以平衡土壓力。其施工原理是：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。

從理論上講，掘進機在頂進過程中，其頂進面的壓力p如果小于掘進機所處土層的主動土壓力時，地面就會產生沉降。反之，如果在掘進機頂進過程中，其頂進面的壓力大于掘進機所處土層的被動土壓力時，地面就會產生隆起。

故在實際的施工過程中要保證地面無沉降和隆起，關鍵是要保證頂進面土壓力與掘進機頭保持動平衡。這有兩方面的基本內容：第一，頂管掘進機在頂進過程中與它所處土層的地下水壓力和土壓力處于一種平衡狀態；第二，它的排土量與掘進機推進所占去的土的體積也處于一種平衡狀態。只有同時滿足以上兩個條件，才能算是真正的土壓平衡。

所以在頂進過程中泥水壓力一定要合理，要控制好泥水平衡壓力并且停頓時間不能過長。壓力過小，大量的泥砂涌入，會造成路面破壞；壓力過大，使開挖面受擠引起地面隆起或開裂，嚴重的可能產生冒頂現象。另外，在每一節管的頂進過程中，頂進速度值應盡量保持恒定，減少波動，保證機頭切口水壓的穩定和送、排管的暢通；同時頂進速度的快慢必須滿足每節潤滑泥漿注漿量的要求，保證潤滑泥漿系統始終處于良好工作狀態。

發生突頂時：應該逐漸降低工具管內泥水壓力，使泥水壓力略小于地下水壓力，關閉沖泥水槍和吸泥泵，啟動千斤頂緩慢頂進一緞距離，待頂力升高，采用小水力沖泥，間歇啟動吸泥泵排泥，做小量排泥。

發生塌方時：應該逐漸升高工具管內泥水壓力，使泥水壓力略大于地下水壓力，關閉沖泥水槍和吸泥泵，啟動千斤頂緩慢頂進一緞距離，待頂力升高，采用小水力沖泥，間歇啟動吸泥泵排泥，做小量排泥。

2 頂管施工常見問題及處理措施

頂管施工是一門涉及知識面廣、施工管理要求高、施工作業要求嚴的綜合性施工技術。目前，隨著經濟的不斷發展，城市化進程的加速和下水道普及率的提高以及舊城區的改造，公共事業的發展，頂管施工也越來越普及，應用的領域越來越寬，發展成為一門應用很廣的非開挖施工技術。但是隨著頂管施工的推廣和應用，面對某些不同開挖施工的具體情況和條件，產生了新的問題，現就頂管施工過程中針對常見的情況，可采取如下處理措施：

2.1 遇地下障礙物：

2.1.1 孤石：如所選用的土壓平衡機頭直徑較小，前端沒有檢查孔，在頂進過程中，碰到軟土中的孤石，當多次調整機頭自身操作也無法再繼續頂進時，應停止頂進，用開挖的方法來排除孤石，待排除孤石后，繼續頂進。

2.1.2 混凝土、磚墻：一般來說，對于小體積的C30以下的混凝土、磚墻均可以切削。具體操作時降低頂進速度，減少每次切削，通過儀表隨時注意觀察刀盤電機的電流大小，另外切削扭矩也會使機頭產生扭轉，應不斷改變刀盤旋轉方向，使機頭不至扭轉過大。

2.1.3 如遇機型利用自身操作也無法穿越障礙物時，應停止頂進用鋼套筒或開挖的方法來排除，待障礙物排除后，再重新頂進。如果頂管作業穿越道路底下而遇到上述情況且無法采取開挖的方式排除障礙物時，則采取反向（由接收井向工作井方向）人工頂管的方法來解決，但需做好足夠的安全措施。

2.2 出現頂力劇增現象，其原因有如下幾點：

2.2.1 泥漿選材質量不好，材料配方不合理，現場攪拌不充分，水化時間短。

2.2.2 注漿孔布置不合理，注漿泵壓力不合理，注漿量沒有控制好。

2.2.3 管路布置不適應超長距頂管要求，管路接頭滲漏。針對此現象可采取如下措施：（1）選材應進行測試和論證，配方應進行篩分和優化，泥漿攪拌和水化時間大于6h。（2）采用液壓注漿泵，并確保能正常使用，確保耐壓大于2bpa以上，注漿量和注漿壓力按設計要求控制。（3）科學合理地按設計的管路進行布置，如是超長距離頂管，則按要求設中間注漿泵站2～3座，且所有壓漿接頭用生料帶包扎，確保無滲漏現象。

2.3 糾偏：在頂管施工過程中，如果出現異常的偏差或糾偏失效，必須在允許偏差標準以內就停下來（工具管開始頂進5～10m的范圍內，允許偏差應為：軸線位置3mm，高程0～＋3mm），當超過允許偏差時，應采取措施糾正，分析原因，找出對策再繼續頂進，切不可盲目行動。糾偏必須遵循以下規律：

2.3.1 糾偏應在頂進過程中進行，靜態的糾偏會對管線產生不利的影響；

2.3.2 鋼筋混凝土糾偏比較靈敏，糾偏角度不宜過大，避免造成較大的彎曲；

2.3.3 第一段管節質量要好，因為第一段管節在糾偏過程中承受多次反復應力，易損壞管節；

2.3.4 第一段管節不宜過長，管段越短越有利，管段過長會影響糾偏的靈敏度，一般不宜超過2.0米；

2.3.5 糾偏過程中，在坐標紙上繪制工具管的測點軌跡，推算出其行進軌跡，根據行進軌跡及時調整糾偏角度，避免糾偏過大產生過度彎曲；

2.3.6 及時了解工具管穿越的土層，特別是不均勻土層的土質情況。

2.4 導軌偏移：基坑導軌在頂管施工過程中產生左右或高低偏移。防治措施：

2.4.1 對導軌進行加固或更換；

2.4.2 把偏移的導軌校正過來，并用牢固的支撐把它固定；

2.4.3 墊木應用硬木或用型鋼、鋼板，必要時可焊牢；

2.4.4 對工作底板進行加固。

2.5 洞口止水圈撕裂或外翻：頂管過程中有時會發生如下現象表明洞口止水圈撕裂或外翻：

2.5.1 洞口止水圈在頂進過程中被撕裂；

2.5.2 洞口止水圈外翻，泥水從中往外滲漏，同時洞口地面產生較大的塌陷。防治措施：

2.5.3 洞口止水圈應嚴格按設計要求的尺寸和材料進行加工；

2.5.4 洞口止水圈應按設計圖紙的尺寸要求正確安裝；

2.5.5 土壓力太

高或橡膠止水圈太薄引起的外翻，應增加洞口止水圈的層數或增加橡膠止水圈的厚度。

2.6 地質發生很大的變化，突然間變硬或變軟。這可以通過刀盤的轉矩來判斷，如果突然變硬了，則向土倉內加入水或泥漿，掘進機上設有加泥孔，其目的就是用來加泥的。如果太軟，可把第一至第三節管子及工具頭都聯成了一個整體，以增加它們的剛性，從而可避免機頭突然沉陷。

2.7 當頂管施工需要穿過道路時，應采取一定地面監測措施，以觀測頂進過程中地表變形和土體位移情況，以便采取預防措施，避免影響道路正常運行的事故發生。

3 結語

目前機械化程度越來越高，頂管在市政工程中具有廣泛的應用前景，但施工技術較復雜，需要在長期的探索中前進。頂管施工應根據地質條件、施工技術條件選擇合適的施工方法，尤其是要進行長距離頂管時，更應該做好對比分析、論證。針對容易出現的各種問題，在施工中應加強管理，及時處理，處理時應做到少量多次，盡量避免靜態或大幅度調整。