顶管施工难点及解决方案

顶管施工难点及解决方案

1、顶管进出洞口地基加固措施

1.1地基加固方法

顶管进出洞口措施是施工成败的关键。在进出洞口先进行压密注浆地基加固，以保证顶管施工时顺利进出洞口（此外在进出洞口过程中还应保留喷射井点降水措施以作备用）。地基加固范围为进、出洞口前5m，上、下、左、右各2m。

1.2注浆浆液配合比

注浆浆液采用42.5普通硅酸盐水泥浆，水灰比为0.6，外掺2%水玻璃及2%膨润土。

1.3压密注浆流程：

对不宜用清水冲洗的场地，可考虑用纯水玻璃或陶土浆灌满阀管内。

1.4注浆方法

①、因压密注浆影响半径为600mm，有效半径为500mm，故确定布孔排距和孔距为1m。

②、注浆采用先外围、后内部的施工方式，以防止浆液流失。

③、改进注浆喷头，将常规直喷式改为滤网式喷头。旨在增加注浆压力，扩大有效半径，增加水泥浆的渗透力。

④、每孔注浆时，自上而下逐段注浆，每次拔管间距不大于0.5m，注浆压力为0.25～0.35Mpa。

⑤、先将注浆管压入土层至设计深度，然后接上压浆机，边向上拔起注浆管边向土层内注浆。通过控制注浆量和注浆压力来达到注浆要求。

2、顶管注浆、换浆措施

设计要求顶管工程如顶进过程中摩阻力较大超过0.5T/m2要求

进行注浆减阻。在顶进过程中选择触变性能良好的膨润土制浆材料并设立同步注浆和管道补浆的两种措施，尽可能将膨润土泥浆套随机头向前移动，形成连续的环状浆套。

触变泥浆配合比为：膨润土12%，纯碱0.6%，掺加剂CMC适量。触变泥浆由地面液压注浆泵通过φ50mm管路压送到各注浆孔。在机头处应安装隔膜式压力表，以检验浆液是否到达指定位置，在所有注浆孔内要设置球阀，软管和接头的耐压力为5Mpa，支管直径为φ25mm。在整个管道中每隔1个管子设1个补浆断面共4个注浆孔（要求在管道制作时预留），补浆应按顺序进行，每班不少于2次循环，定量注压。注浆压力：大于地下水压力，注浆量为管道周边间隙的1～2倍。

顶进结束后，必须立即用纯水泥浆或水泥砂浆置换膨润土泥浆。置换完成后拆除注浆管路，并将管道上的注浆孔封闭严密。

3、管道纠偏措施

3.1管道产生扭转原因

3.1.1顶管设备自身原因

顶管设备安装精度是决定顶管施工精度的前提条件，在顶管安装和使用过程中，如果主油缸或工具管刀盘轴线与管道轴线不平行，则在顶管施工过程中很容易使管道产生扭矩，从而在顶进过程中发生管道扭转。

3.1.2施工原因

在进行顶管施工时，管道内要布置各种施工设备 ,如果布置位置不对称，就很容易使管道朝着某个方向形成固定扭转。同时由于受地质条件影响，管道也很容易发生偏移。在进行管道纠偏时，工具管纠偏后产生纠偏反力 ,如果纠偏反力的合力中心不通过管中心，管道就要扭转。在纠偏过程中，如果纠偏角度小，则实施纠偏时所需的外力就小，根据作用力与反作用力原理，纠偏反力就小，管道发生扭转的速度就慢。反之纠偏角度越大，产生的反力就越大，管道扭转速度也就加快。因此，控制纠偏角是防止和减小管道扭转的重要途径。

3.2 纠偏措施

3.2.1提高顶管设备安装质量 ,预防管道发生扭转 , 主要是从提高顶管设备安装工艺精度入手 ,尽量避免或减少顶管设备的各部分安装偏差 ,如主油缸固定牢固 ,尽量与管道轴线平行等。

3.2.2严格按照施工程序施工，减小纠偏造成的扭转。首先是管内设备布置重量要对称，尽量避免由施工程序造成的扭转。在纠偏过程中认真执行“增加纠偏次数 ,减小纠偏角度”原则，减小因纠

偏方法不当造成的管道扭转，另外可以通过施加外力进行管道扭转，如采用在扭转方向的反方向施加外力 (可以通过配重的方式解决 ) ,使管道产生相反扭转，从而平衡原先存在的扭转力。

4、管道失稳

4.1管道失稳原理

管道失稳是顶管施工中特别是长距离管道纠偏过程中容易发生

的问题。它是指与工具管的轴线与设计管道轴线偏差逐渐增加，最终造成管道失去控制的现象。在未发生偏移时中管道受到的土压力理论上是相等的 ,即F1=F2，同时顶进推力没有侧向分力，而发生偏移时管道两侧所受土压力发生明显变化。一方面管道所受的侧压力 F1与F2 不再相等 ,则顶进推力F3产生侧向分力，当侧向分力增加到一定程度，管道有可能开始失稳。失稳后管道轴线曲率增大，从而造成侧向力进一步增加，这样就形成了管道曲率增加与侧向分力之间的反复循环 ,如果不及时得到纠正，则管道轴线严重偏移设计方向。

4.2管道失稳原因分析

4.2.1地质条件影响

从失稳原理分析可以看出，管道周围土体承载力和土压力对于管道施工至关重要，因为顶进过程中难免发生轴线偏移现象。如果管道周围的土体能够提供较大的作用反力 ,则管道不易发生较大偏移和

失稳；如果周围土体属于软弱土质或不均匀土质，则管道很容易因周围平衡侧向分力的承载能力不足造成失稳。同时，管道上方的覆盖层过薄也很容易因管顶土压力不足造成失稳，最常见的是管道轴线向

上弯曲和管道中间鼓肚现象。

4.2.2施工质量影响

根据管道曲率与侧向分力之间的恶性循环关系很容易知道，如果因为顶管施工纠偏或纠扭不及时和不到位造成偏移量增大，将导致管道失稳。

4.2.3顶管设备原因

顶管设备在顶进过程中如果出现与管道联结不稳固或者刚度不足，都有可能造成管道失稳。

4.3管道失稳预防和纠正措施

4.3.1改善地质条件，为顶管施工创造有利条件。在顶管施工中的基底处理常采取的措施包括：采用超前钻孔或超前地质预报确定前方地质情况，对于不良地质地段采取预加固措施，其中承载力过低地段、土体软硬不均匀地段、覆盖层过薄地段或地面有建筑物对管道施工造成压力的地段，可以采用预注浆、锚杆、管棚等加固，为顶管施工创造稳定、均匀的地质条件。

4.3.2严格控制施工质量，提高管道纠偏效果。管道轴线偏移是造成管道失稳的重要原因之一 ,因此在施工中应把控制管道轴线偏移作为顶管技术的核心内容 ,要尽量减少轴线偏差。同时，在管道轴线发生偏离时，认真执行管道纠偏的有关原则，及早纠偏。同时注意对顶管设备的检查，加强管道联结刚度。

5、深覆土顶进时可能出现倒退与推力过大

（1）出现的现象