頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等，在給排水、煤氣、電力、通信等管道的施工中應(yīng)用越來越廣泛。但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

1、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。

（4）先進(jìn)頂管方法是全自動(dòng)搖控，不需工人在管道內(nèi)工作，這樣不僅消除了工人繁重的體力勞動(dòng)，對(duì)工人安全也有了足夠的保證。

（5）先進(jìn)頂管推進(jìn)過程中挖進(jìn)機(jī)及管道周圍處于主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力之間，故對(duì)原土干擾極少，所以不會(huì)導(dǎo)致路面沉降以至產(chǎn)生裂紋，避免了路面重修。

2、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。頂管施工的基本原理為：從地面開挖兩個(gè)基坑井，然后管節(jié)從工作井安放，通過主頂千斤頂或中繼間的頂推機(jī)械的頂進(jìn)，推動(dòng)管節(jié)從工作井預(yù)留口穿出，穿越土層到達(dá)接收井的預(yù)留口邊，然后通過接收井的預(yù)留口穿出，形成管道的施工。

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，頂管施工常用的管材有砼管、鋼管、玻璃夾砂鋼管。

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

1、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(cè)力裝置，指導(dǎo)糾偏。糾偏應(yīng)按照勤測(cè)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。

④頂進(jìn)過程中應(yīng)隨時(shí)繪制頂進(jìn)曲線，指導(dǎo)頂進(jìn)糾偏工作。

2、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。從土壓平衡掘進(jìn)機(jī)的原理來說，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)通過充分的切削和攪拌，在進(jìn)土倉內(nèi)形成具有較大塑性和流動(dòng)性的土體。當(dāng)正面的土壓控制在被動(dòng)土壓和主動(dòng)土壓之間時(shí)，地面才會(huì)下陷或隆起。實(shí)際上由于土質(zhì)變化較大，完全按理論計(jì)算進(jìn)行控制往往有較大差異，不能正確把握，造成土壓失衡引起沉降。另外，由于有些土壓平衡掘進(jìn)機(jī)對(duì)土的適應(yīng)性不夠完善，如刀盤切削面積過小，推進(jìn)速度或螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速不能調(diào)整，使得土壓控制不利或不便，造成土壓失穩(wěn)引起沉降與隆起。

②管道外周空隙引起的沉降與隆起。管道外周空隙是由掘進(jìn)機(jī)糾偏或曲線推進(jìn)造成的，因?yàn)樵诩m偏和曲線推進(jìn)時(shí)形成的管道截面面積大于管道截面，其空隙由周邊土體填充而引起沉降?，F(xiàn)在一般頂管都采用觸變泥漿減摩技術(shù)，掘進(jìn)機(jī)外徑較管道外徑大2～3mm，以便形成漿套，若注漿不及時(shí)就會(huì)引起沉降。

③管道與周圍土體摩擦引起的沉降與隆起。管道在推進(jìn)時(shí)與周圍土體存在摩擦，這種摩擦往往使土體發(fā)生剪切擾動(dòng)，造成土體移動(dòng)而導(dǎo)致地面沉降。在管節(jié)外型不整、接口不平或管道不直順的情況下，這種剪切擾動(dòng)就會(huì)加劇，增大地面沉降與隆起。

④管道接口滲漏引起的沉降與隆起。當(dāng)管道接口密封圈安置不當(dāng)或管端受力不勻而破壞，以及管道接口彎折過度造成密封不良時(shí)，就較有可能發(fā)生接口滲漏，水土從而流失，這種土層損失必定會(huì)引起地面沉降與隆起。并且管道接口滲漏亦造成觸變泥漿的流失，支承土體和減小摩擦力的作用大大降低，亦可能引起上述兩種原因的沉降與隆起。