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浅析顶管施工实践中的常见问题及纠正措施

2021.05.17点击:

【摘要】本文将以顶管施工这项技术的整体发展与使用情况作 为切入点,叙述技术优势与常见问题,研究问题成因和预防处理 办法。在深入实际中完善该技术,旨在让该技术获得更广泛地使 用,发挥该技术价值。 

【关键词】顶管施工;施工实践;问题;纠正办法 doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2021.09.0813 


前言: 在国内经济快速发展的同时,国内城市化脚步不断加快,城 市规模越来越庞大。因为发展速度过快,使得城市规模不断壮大。 对于后续开发与建设来说,开发条件受到了许多限制。原有设施 往往几年后效率就会大幅度降低,设备变得十分陈旧。尤其是市 政管网系统,更是有着极高的破坏率,需要不断扩建与改造。传 统施工方法会对城市的交通与环境造成严重破坏与影响。


 一、顶管工程技术特征 


在城市发展和建设中,非开挖技术能够营造和谐的社会环境, 顶管技术在非开挖技术中属于很重要的构成,优势非常明显:作 为储管技术的顶管,在国外得到了广泛实用,国内近些年同样在 大力普及。因为该技术不会对地面造成破坏,不需要开挖地面, 所以可以穿过河流、铁路、公路,甚至是在建筑物下方穿过,属 于又安全、又环保的一种施工方法。甚至有人称这项技术是施工 环境保护技术。顶管施工不需要开挖地面,所以不会扰动管线上 层土层,也不会出现段差变形情况,所以顶管施工的管路寿命远 超常规开挖法埋管施工技术的管路。施工中,使用房下顶管可以 节省大量拆迁费,避免了动迁用房和管线缩短长度,经济效益非 常突出。顶管技术有着十分灵活的施工方法 [1]。作为特殊工艺的 顶管,除了可以用于管线铺设之外,还能被用在管棚施工。在顶 管施工范围越来越大的今天,顶管机械性能越来越出众,已经可 以在各种各样的土质中使用。在中小型管道作业中,顶管施工有 着出色的表现,相较于其他开挖设备与工艺,优势非常突出。 


二、顶管施工常见问题与防治办法 

(一)管道轴线出现很大偏差 1. 问题分析 作业中,地层的阻力不均匀,进而对工具管受力造成了影响, 导致工具管的受力同样不均匀,出现导向偏差以及管道的轴线偏 差。在顶管的后背存在不平整或者位移,因此顶力合力线同样偏 移,导致管道的轴线出现了偏差。施工期间,千斤顶没有做到同 步,千斤顶之间顶力出现比较大的偏差,没有很精准的安装精度, 所以管道轴线与顶力合力线出现了偏差。 2. 预防方法 顶管作业之前,必须做好施工地点,也就是管道的经过路线地 质情况展开勘查,并设置测力用的设备,作为纠偏指导工具。纠偏 的时候,需要根据小量纠、勤纠偏、勤测量原则操作 [2]。施工中所 用的千斤顶,必须为同规格,保持相同的顶速、行程与顶力,确保 管道中心线与顶力合力线重合。应加强顶管后背作业控制,保障质 量,防止后背位移。施工前平整后背,并做好安装精度控制。在顶 进期间,应随时绘制顶进的曲线,从而为纠偏提供支持。 3. 治理方法 如发生前面所说的意外,需要及时纠正。治理方法为,先对千 斤顶的顶速、顶力与行程进行调整,当然也可以选择先调整千斤顶安 装精度。应充分加固顶管的后背,以免出现位移问题。并保障后背有 着足够的平整度。在纠偏之前,需要做好顶进曲线发展情况纠偏。应 采取循序渐进原则,不能操之过急,否则很有可能会影响质量。 

(二)地面沉降和隆起 1. 问题分析 作业中,开挖断面时取土量多了或少了都会导致掘进机作业 压力和土体压力出现不平衡局面,此时就会发生地面隆起或沉降情 况。作业期间管道的轴线出现明显偏差,纠偏方法不合理,致使地 层的土体损失。作业时,管道的外围环形空隙引发地层土体损失, 顶管作业之后,没有及时对泥浆进行置换,同样会引发土体损失。 管道没有严密的接口,所以使用中出现了严重水土流失 [3]。 2. 防治办法 施工前需要认真细致的调查工程地质环境情况与地质条件, 制定可行有效的施工方案。应加固处理与保护和管道相距比较近的 设施与建筑物。应当在施工现场周围设置用于测力的装备,从而更 准确地了解顶进的压力情况,确保顶进压力和前端土体保持平衡。 必须认真控制轴线的偏差,以小量纠、勤纠偏、勤测量原则操作。顶进期间,必须持续不断的注入和技术标准要求一样的润滑介质填 充管道的周围缝隙。结束施工以后,及时使用粉煤灰以及水泥置换 用于润滑的泥浆,严格控制接口,以免出现渗漏问题。 

(三)顶力突然变大 1. 原因分析 该问题和几个因素有关,土层塌方以及掘进机作业中,前端碰 到了不知名障碍物会导致摩阻力变大。在管道作业中,轴线的偏差 出现了弯曲情况,同样也会增大摩阻力。膨润泥浆和减阻介质的注 入不及时或配比不当,甚至是注入量不足,都会影响减阻效果,导 致摩擦力变大。顶进用设备油路、油缸、油泵故障。顶进作业的时 候,停止时间过久,因为泥浆失水导致无法保障减阻效果。 2. 防治思路 作业期间必须以小量纠、勤纠偏、勤测量为操作标准,尽可 能控制管道的轴线控制偏差。应根据地质实际环境配置泥浆,使 用同步注浆方式,注入足量泥浆。顶进作业的时候,认真保养与 检修顶进设备。绝不能停顶过久,如遇到故障需要及时排除故障。 3. 治理方式 如出现顶力过大问题,需要及时停止,找到原因,根据实际 情况选择对应办法解决。

 (四)钢筋混凝土接口渗漏 1. 问题分析 工程所用密封、管节材料质量不达标,运输装卸或是安装中, 材料受损。管道的轴线出现过大偏差,所以接口错位。填充材料 时候不认真,不密实。所选止水、接口装置不合适。以上都会导 致接口渗漏问题发生。 2. 预防办法 必须严格执行验收制度,做好操作流程、技术标准约束工作, 保障管道轴线施工效果。管节运输装卸和安装的时候,一定要轻 装轻卸保护好设备。接口设备与止水设备必须合理选型。 3. 治理方案 处理渗漏最简单的办法就是用化学注浆或环氧水泥砂浆。 

(五)钢筋混凝土管节裂缝

 1. 问题分析 工程所用管节没有合格的质量,在顶进作业期间,顶力大于 管节承压强度,所以管节最后受损。施工中轴线的偏差非常大, 管节因为应力过度集中损坏。在运输装卸和安装中,所用方法不 合适,所以管节坏掉。

 2. 预防方案 必须严格按照规定质量检查验收标准管理,顶进作业的时候, 管道轴线偏差是必须严格控制的因素,应在管节允许承压条件下 做好顶力控制。运输管节的时候,使用管垫保护,轻装轻卸。

 3. 治理方法 必须做好裂缝成因与性质的分析,根据受力情况,采用相应的治 理办法。确保治理以后,可以有效应对原有承载整体性与水平需求。 

(六)顶管前方土体坍塌 1. 问题分析 作业期间,前端土层突然出现性质层面的变化,顶进量不足, 无法发挥平衡与防护作用。施工中遇到了流砂,导致土体坍塌。

 2. 预防办法 顶进作业的时候,必须使用勤顶进、短开挖方式,绝不能超 挖。作业期间,必须随时留意土质变化状况,使用行之有效的办 法预防明塌问题发生。必须做好土体降水处理,保障作业安全。 


结语: 城市建设与发展,必须使用现代施工工艺,这样才能提高工 程质量与性能,保障城市发展效率。作为当代常用施工工艺的顶 管技术,有着便捷、高效的操作优势,得到了广泛实用。在各种 新型技术被广泛使用的同时,施工单位需要不断总结经验,做好 施工方法研究。在实践探索中,找到和工程需求最匹配的作业方 法,调整工程工艺,提高工程和施工质量。 


参考文献: [1] 宋超群 , 李钢 . 超大断面矩形顶管施工应用实践 [J]. 现代城 市轨道交通 ,2020(12):105-110. [2] 郑青 .S 形空间曲线顶管施工引起的土体变形分析 [J]. 铁道 建筑 ,2020,60(12):70-73. [3] 王宏成 , 李从保 . 市政给排水施工中的长距离顶管施工技 术 [J]. 安徽建筑 ,2020,27(12):114-115

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