長距離頂管施工中存在的問題及解決措施

劉淑萍

(侯馬市市政工程公司，山西 侯馬 043000)

頂管施工方法不需要直接開挖地面，還能夠穿越公路、地面建筑、鐵道、河川、各類地下管道和地下構(gòu)筑物等，只有在冬季和雨季對施工有影響，不會因為管道的施工深度而增加過多的人工勞力和開挖土方量。管道不用設(shè)置管座，減少了對周邊環(huán)境的污染。隨著頂管技術(shù)的發(fā)展和施工任務(wù)的增加，頂管技術(shù)中還存在許多問題，所以，我們要對這些出現(xiàn)的問題加強(qiáng)研究并解決。

1 頂管施工的發(fā)展歷史和施工工藝

1)發(fā)展歷史。F形頂管施工技術(shù)在發(fā)達(dá)國家的使用已經(jīng)有30年的歷史，其中一些國家已經(jīng)普遍的應(yīng)用，在我國的一線城市中得到了使用和發(fā)展，在建設(shè)施工中，隨著工程的不斷完善，在向雨水和污水分流制方面發(fā)展，造成了污水處理廠的不斷擴(kuò)建和增加，為了防止因為挖路而對道路造成的破壞，以免開挖管施工帶來的二次工程，使總體工程的造價升高，因此頂管和長距離的頂管會與日俱增。

2)施工工藝。頂管施工是借助主頂油缸的作用和中繼間的頂進(jìn)力，能把頂管掘進(jìn)機(jī)和工具管從工作中挖設(shè)的坑內(nèi)，穿過一定的土層到達(dá)接收坑內(nèi)再吊起。同時將緊跟著挖掘機(jī)后面的管道進(jìn)行埋設(shè)在挖設(shè)的兩個工作坑之間。頂管技術(shù)是在繼盾構(gòu)之后又發(fā)展起來的先進(jìn)的地下管道的施工技術(shù)，是一種最早的非開挖管道施工方法。開始的時候，頂管的施工是以跨越孔在施工的時候頂進(jìn)鋼套管，但是隨著頂管施工技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn)，頂管施工方法用于在沒有套管的基礎(chǔ)下頂進(jìn)永久使用的公用管道，比較普遍的是重力管道。頂管施工過程中使用最多的工作面平衡理論是:泥水、土壓、氣壓三種。

頂管施工法和傳統(tǒng)的開挖施工法比較有以下優(yōu)勢:在施工中開挖的部分只是接受坑和工作坑，并且比較安全，還對交通的影響小;在管道頂進(jìn)的施工中，只需要挖除管道斷面的土，挖土量非常少，文明施工程度高;在覆土深度比較大的情況下，進(jìn)行施工的成本比較低。同時它還存在一些不足，曲率的半徑小，還需要把多種曲線組合在一起，所以施工的時候就比較困難;在軟土層的施工中，易產(chǎn)生偏差，對這種偏差的糾正比較難，管道產(chǎn)生不均勻下沉的幾率比較大。

2 長距離頂管在施工中的問題以及解決方案

1)長距離頂管在施工中管理上的疏忽。在頂管施工整個過程中，牽涉到許多施工的環(huán)節(jié)，這就對施工人員的責(zé)任心有很高的要求，工作人員要認(rèn)真的操作，保證施工過程中的精度，但是，技術(shù)工人因為缺少主觀方面的認(rèn)識，少許工作人員在進(jìn)行施工的過程中沒有嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的態(tài)度，會造成施工的質(zhì)量偏差，不但會影響局部，還能對施工工程的整體質(zhì)量造成損害。解決管理上的問題就需要加強(qiáng)管理人員的素質(zhì)培養(yǎng)和專業(yè)技能的培訓(xùn)。在工人上崗之前進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，充實技術(shù)工作人員的專業(yè)技能，招聘具有專業(yè)能力的高素質(zhì)人才，充實在施工過程中出現(xiàn)的專業(yè)技術(shù)不足的現(xiàn)象，另一方面，加強(qiáng)質(zhì)量管理，設(shè)置科學(xué)的質(zhì)量管理制度，用制度約束技術(shù)人員，完成有質(zhì)量保證的施工工程。

2)頂力不足。頂管的頂力隨著距離的延長需要不斷的增加，由于受到管道強(qiáng)度的影響，頂力不能持續(xù)無限的增加，與普通的管道來說，管道尾部的頂力會受到近距離的限制，所以，在進(jìn)行長距離頂管施工過程中，要解決在頂管管道許可的范圍內(nèi)怎樣施加頂力的問題?，F(xiàn)今解決頂力不足有兩種方法:運用中繼接力和潤滑劑減小阻力技術(shù)。通常情況下，頂管施工過程中的潤滑減阻使用的是減阻泥漿，就是在頂管頂進(jìn)的時候，經(jīng)過混凝土管節(jié)上面的注漿預(yù)留孔或工具管上的注漿孔，在管道的外壁注入減阻泥漿，此時管道外面會形成泥漿套，縮小了土層間與管道外壁的摩擦力，減小了在頂進(jìn)構(gòu)成中土層的阻力。中繼接力就是把長距離頂管分為數(shù)段，在每段管道的中間建立中繼環(huán)進(jìn)行各階段的承擔(dān)頂進(jìn)力，在頂管施工完成后，去除中繼環(huán)的油缸和保護(hù)剛套，通過管道通徑完成管道的逐段對接，而且要做好密封處理。

3)長距離頂管過程中的推力不足。在長距離頂管施工過程中還會受到頂管后座承受推力大小的影響，通常情況下，是以頂管承受最大推力和所設(shè)工作坑承受最大推力為技術(shù)人員的計算條件，驗算出工作坑后座能不能承受管道最大推力反向作用力。在有的情況下，油缸中的推力不是均勻的作用在后座，油缸推力的作用點不會與后座被動壓力的作用點重合，就會造成設(shè)計完成后的后座抵抗能推力的能力不足。所以，為了能使后座可以承受比較大的推力，在挖設(shè)工作坑時盡可能的加深，后座也最大化的加大埋深。

4)頂管的頂進(jìn)方向容易失控。頂管的施工中，頂管軸線有可能是直線，也有可能是曲線，但是不管是曲線還是直線，在頂管的施工中一定要保證管道按照先前設(shè)計好的軸線頂進(jìn)，假如方向失控，管道就會發(fā)生彎曲，頂進(jìn)阻力會急劇加劇，進(jìn)行困難，有可能會造成施工的停止。所以，就必須具備一套對頂管頂進(jìn)方向能準(zhǔn)確控制的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。對頂進(jìn)過程中的方向控制，主要是經(jīng)過反復(fù)的測量，進(jìn)行不斷的糾正和檢查來完成。

5)塌方。在地下水位比較高和軟土地基中進(jìn)行頂進(jìn)工作時，容易發(fā)生頂進(jìn)面塌方事件，塌方不但能造成管道頂進(jìn)受力情況惡化，還會失去對管道方向的控制，為施工添加多方面的困難，對地面建筑物穩(wěn)定帶來一定的危害。在進(jìn)行深層頂管時，防止塌方發(fā)生，實質(zhì)上就是對地下水的控制問題。

3 長距離頂管施工措施

1)穿墻。穿墻是進(jìn)行頂管施工的重要工序，包含打開穿墻悶管，把工具管頂出井外，穿墻止水管安裝好這幾個過程。管道的方向取決于工具管在穿墻后的準(zhǔn)確程度，也會對管道拼接工作帶來一定的影響。所以在進(jìn)行穿墻前，事先把墻管內(nèi)填滿夯實的黃粘土，避免工作井內(nèi)涌入大量的土和地下水。在把穿墻悶板打開后，快速的把工作管頂進(jìn)，并做好穿墻止水，預(yù)防外側(cè)的土體因為暴露的時間太長，而產(chǎn)生擾動流變。

2)頂進(jìn)方向的糾偏和導(dǎo)向。在頂進(jìn)中，頂進(jìn)管道對設(shè)計軸線發(fā)生偏離時，就要運用一定的方法對管端方向進(jìn)行調(diào)整，控制頂進(jìn)的高程和方向。通常的糾偏工作在大多數(shù)情況下都是在管道頭部發(fā)生了偏離軸線后才開始進(jìn)行的，但是管道此時已經(jīng)產(chǎn)生偏差，這時的管軸線會出現(xiàn)稍微的彎曲，進(jìn)行糾偏工作是比較困難的。對頂進(jìn)的方向控制，最重要的是做好防御措施，在促使頂進(jìn)方向發(fā)生偏離的因素里面，一個重要的原因就是頂力的不平衡。在管道的工作井和中心線與地下結(jié)構(gòu)建立測力控制系統(tǒng)，在不易擾動，視線清晰的地方設(shè)置控制點，進(jìn)行保護(hù)，運用測量儀器對頂進(jìn)方向進(jìn)行監(jiān)測，在施工中為了保證高精度施工，必須對測量系統(tǒng)進(jìn)行加強(qiáng)控制，在掘進(jìn)機(jī)出坑前對刃口標(biāo)高和軸線測定，調(diào)整到規(guī)定的范圍內(nèi)，并做好記錄，有利于下一組的施工作業(yè)。

3)局部氣壓平衡。頂管在流塑狀態(tài)下的涂層和流砂層頂進(jìn)時，因為正面的擠壓力不能夠阻止塌方，就比較容易引起正面的塌方，不但會增加出泥量，還會造成地面沉降，頂管軸線的彎曲，為糾偏帶來難度。為了解決這類問題，在施工中運用局部氣壓平衡原理，氣壓的大小根據(jù)情況確定，通常以不塌方為主。

4)觸變泥漿減阻。為了減少管壁周圍的摩阻力，在管壁注入觸變泥漿，形成一個泥漿套，讓頂管在泥漿套運行，減少摩阻力。由膨潤土與水混合成的觸變泥漿，它們的配合比例是1∶8。泥漿攪拌均勻后放入存漿箱，經(jīng)過管道送到注漿孔，再注入土里形成泥漿套。

5)其他方面的技術(shù)措施。在施工中，還要加強(qiáng)以下幾項工作:在施工前按照資料查清在施工范圍內(nèi)的管線分布，采用一些保護(hù)措施去確保電力、排水、通訊等方面的管線安全;詳細(xì)調(diào)查施工沿線的水文和地質(zhì)條件，對可能會發(fā)生事故的地段實施防護(hù)措施;加強(qiáng)對有害氣體的防護(hù)和檢測，確保工作人員的安全和健康。

4 結(jié)語

迄今為止，隨著城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展頂管施工得到了越來越多的運用，而且使用的領(lǐng)域也在擴(kuò)大，頂管是近幾年才在我國興起的，因為條件的復(fù)雜和多方面的影響因素，需要我們進(jìn)一步的研究和分析，讓頂管技術(shù)在我國更快的發(fā)展，把科學(xué)技術(shù)與施工相結(jié)合，更好地促進(jìn)我國城市的發(fā)展。

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