頂管施工中常遇到的問題及防治措施

王立

關(guān)鍵詞：頂管施工 ； 質(zhì)量問題 ； 分析； 防范措施

引言

頂管施工技術(shù)是一種管道鋪裝技術(shù)，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(jìn)機(jī)的后方，使掘進(jìn)機(jī)及緊隨其后的管道穿越土層，達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的位置上。頂管施工單位施工設(shè)備、技術(shù)、管理水平參差不齊，在施工中常出現(xiàn)一些問題，影響施工質(zhì)量。本文以泥水平衡法頂管施工為例，對(duì)頂管施工中常遇到的問題及原因進(jìn)行分析，并提出一些防治措施。

一、頂管施工的特點(diǎn)及工藝

（一）頂管施工特點(diǎn)

（1）先進(jìn)頂管施工時(shí)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(jìn)過程中路上交通照常通行。

（2）不需要開挖、回填和路面修復(fù)，所以與大開挖施工對(duì)比，能降低工程總造價(jià)。

（3）泥水循環(huán)法施工避免了泥水橫溢和稀泥亂堆放的不良現(xiàn)象，確保自然環(huán)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(shù)是一種管道鋪裝技術(shù)，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(jìn)機(jī)的后方，使掘進(jìn)機(jī)及緊隨其后的管道穿越土層，達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的位置上，這就稱為頂管工程。挖掘發(fā)生在頂管機(jī)的前方，被挖掘物質(zhì)通過泥漿循環(huán)系統(tǒng)用泵排出，到達(dá)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(jī)械式頂管施工方法，其中機(jī)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(xiàn)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(dǎo)向頭的刀削轉(zhuǎn)動(dòng)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(nèi)離心脫水，再將干土卸到斗車內(nèi)運(yùn)去棄土的地方，分離出的水又回到儲(chǔ)水箱內(nèi)重復(fù)循環(huán)使用。施工所采用的主要設(shè)備為信息化及全自動(dòng)化泥水平衡頂管機(jī)。

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(jìn)軸線與設(shè)計(jì)軸線偏差過大，使管道發(fā)生彎曲，甚至造成管節(jié)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(dǎo)向偏差。

②頂管后背發(fā)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(yù)防措施。

①頂管施工前應(yīng)對(duì)管道通過地帶的地質(zhì)情況認(rèn)真調(diào)查，設(shè)置測力裝置，指導(dǎo)糾偏。糾偏應(yīng)按照勤測量、勤糾偏、小量糾的操作方法進(jìn)行。

②采用同種規(guī)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(qiáng)頂管后背施工質(zhì)量的控制，確保后背不發(fā)生位移，并應(yīng)使后背平整，以保證頂進(jìn)設(shè)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(cè)一定范圍內(nèi)發(fā)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(shè)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(jìn)機(jī)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(yīng)對(duì)工程地質(zhì)條件和環(huán)境情況進(jìn)行周密細(xì)致的調(diào)查，制定切實(shí)可行的施工方案，正確選用工具管，并對(duì)距離管道較近的建筑物和其他設(shè)施采取相應(yīng)的加固保護(hù)措施。

②設(shè)置測力裝置，掌握頂進(jìn)壓力，保持頂進(jìn)力與前端土體壓力的平衡。

③施工時(shí)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(dòng)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(fā)生水土和觸變泥漿的流失，引起地面沉降。

④在頂進(jìn)過程中應(yīng)及時(shí)足量地注入符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的潤滑支承介質(zhì)，填充管道外圍環(huán)形空隙。施工結(jié)束后及時(shí)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(zhì)膨潤泥漿配比不當(dāng)或注入不及時(shí)，或注入量不足，減阻效果降低，使摩阻力增大。

④頂進(jìn)設(shè)備油的泵、油缸或油路發(fā)生故障。

⑤頂進(jìn)施工中因故停頂時(shí)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(jìn)施工過程中，必須密切注意頂進(jìn)軸線的控制，使管道軸線被控制在允許偏差范圍以內(nèi)。

②按不同地質(zhì)條件配制適宜的泥漿，并采取同步注漿的方法，及時(shí)足量地注入泥漿。

③頂進(jìn)施工前應(yīng)對(duì)頂進(jìn)設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真的檢修保養(yǎng)。

④停頂時(shí)間不能過久，發(fā)生故障應(yīng)及時(shí)加以排除。

（四）工具管旋轉(zhuǎn)

工具管沿圓周方向旋轉(zhuǎn)，使頂進(jìn)操作發(fā)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(zhuǎn)。

②頂進(jìn)千斤頂及油路布置不合理，千斤頂之間存在著頂進(jìn)時(shí)間差，使頂進(jìn)合力線偏移，造成工具管旋轉(zhuǎn)。

③頂管軸線發(fā)生偏差時(shí)，糾偏量過大，使工具管發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

④管道向左、向下糾偏，管道反時(shí)針扭轉(zhuǎn)。

⑤后座或后背不穩(wěn)或主油缸與管軸線不平行，使主油缸在工作時(shí)方向變化，對(duì)管道形成一個(gè)扭矩，使管道扭轉(zhuǎn)。

⑥刀盤單方向旋轉(zhuǎn)，使管道反方向扭轉(zhuǎn)。

⑦管道內(nèi)施工設(shè)備布置不對(duì)稱，構(gòu)成一個(gè)固定方向的扭矩，使管道按某一方向扭轉(zhuǎn)。

（2）預(yù)防措施。

①遇前端土層軟硬不均勻，應(yīng)采取多挖硬、少挖軟的方法。

②頂進(jìn)前應(yīng)逐臺(tái)調(diào)試千斤頂，應(yīng)采用同種規(guī)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(jìn)過程中，要時(shí)刻留意偏差發(fā)展的趨勢，以勤測、勤糾為原則，多進(jìn)行小幅度糾偏和預(yù)見性糾偏，使偏差只在小幅度范圍內(nèi)波動(dòng)、盡量避免大角度糾偏。

④工具管設(shè)置測力裝置，以便測定平衡力的大小指導(dǎo)糾偏。

⑤管內(nèi)設(shè)備布置重量要對(duì)稱；主油缸安裝要平穩(wěn)，并且與管軸線平行；刀盤要經(jīng)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(zhuǎn)。

三、結(jié)束語

上述內(nèi)容是根據(jù)工程實(shí)踐，對(duì)泥水平衡法頂管施工常見的問題和防治措施談?wù)勛约阂稽c(diǎn)膚淺的看法。隨著頂管工程的普及，頂管施工技術(shù)的發(fā)展需要考慮很多因素才能不斷發(fā)展完善與提高。

參考文獻(xiàn)： 1.《給排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB 50268-2008。endprint