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1、顶管施工质量通病及预防措施一、出洞磕头现象与危害所谓出洞磕头，就是在出洞的时候发生机头下沉、机尾上翘的 现象，如图5-54所示。通常来说，虽然顶进管道的比重是比土低的， 但顶管机相对来说比拟重的，其重心又比拟靠前，如果机头从工作井 排架上顶出后，悬臂段过长，土体支撑力不够，就会发生磕头现象, 特别是在砂性土层中容易发生这种现象。图1出洞磕头示意图原因分析、工作井外的土体收到扰动后变得松动，使得土体支撑力不够;、在遇到软硬程度完全不同的两种土质中，顶管机很容易偏向 软的土层。（3）、防治措施、顶管出洞时，启动底部二个主顶油缸，将顶力合力中心降低，使得顶管机的受力方向向下倾斜，防止顶管机的磕头;f
2、、加强浆套管理。顶力图示化。一般来说，在上海，如果沿线摩阻力在L2kN/m2左右，便可判断为整个套体基本完整。如果大于2.0kN/m2 ,可判 断浆套肯定有缺陷并有恶化的可能，这就必须立刻查明并针对性的改 进。这里的管理关键是“顶力图示化”。起始段就是机头局部的基本 顶力。后续顶力的增长速度就是图线斜率，曲线一陡就是顶力在异常 上升。画一条L2kN/in2的斜线，就是顶力警戒线，超过这条斜线就 应采取对应措施。上海长距离顶管中1. OkN/m2 一下，甚至0. 4kN/m 2的施工管理实例是很多的；顶力一旦过大，应立即停止作业否那么可能导致管子破裂等恶性 事故；如果没有安装中继间的，应及时地启
3、动中继间，首先分析阻力 变化原因，并配合补浆，逐段使顶力降低；如果机头遇到障碍物，经判断，刀盘可以磨掉的，譬如木桩、 水泥之类，就让刀盘把它慢慢地磨掉，并缓慢的推进油缸。倘假设不可 以磨掉，如钢筋、钢板桩之类，只能开挖来解决。、采用延伸导轨，使得基坑导轨的支点前移，从而防止磕头现 象，还可酌情预留抛高；、将前部管子同机头用拉杆连接成整体；、对洞口外土体加固处理的目的，是使土体具有自立性、隔水 性和一定的强度，并防止“磕头”现象。洞口土体加固可以采用化学 加固法主要有注浆法、旋喷法和深层搅拌法。还可以采取降水和冷冻 等物理方法，对于砂性土质，应当在工作井洞口区终点做好降水加固 士体。二、轴线失控
4、(1)现象与危害轴线失控主要由于机头周围的土体的特性不均匀，对行进中的 机头产生的力矩不平衡，从而使机头产生某一方向的偏差，轴线可能 出现的偏差形式如图5-20所示。但如果土体的差异过大，力矩不平 衡很严重，提供的纠偏力矩缺乏以抵消相反反向的力矩时，机头就会 沿着已形成的轨道偏下去，也就是轴线失控。管子顶完在做竣工测量 时，发现管道中心线与设计的管道中心线有较大的偏差。顶管机头没 有从预留洞出洞，或偏差较大。(2)原因分析、由于工作井与设计井位发生较大偏差原因造成；、由于测量仪器误差过大所引起的；、由于顶管机的开挖面不稳定、水土压力不平衡所致，产生正面水土压力不平衡的原因有:a、顶管机没有正面
5、平衡机原理，开挖面的地层又是流砂等不稳定条件。b、虽然顶管机具有平衡手段，但是操作不当导致开挖面没有处 于平衡状态。c、在顶进过程中出现不良的地质，或者地质条件发生突变，导 致开挖面的稳定无法正常控制，纠偏无效。d、顶管机纠偏液压系统工作不可靠或者发生故障。(3)防治措施前期信息调查：在开工前需详细调查沿线土体的历史状态。然 后在进入有松填土段或河底下的过浅覆土段时，应尽量防止有危险倾 向的操作；严格执行测量放样复核制度，测量仪器必须保持完好，必须定 期进行计量校正；施工前对顶管机进行认真的保养和修理，无故障投入顶管施工;选用平衡性能较好的顶管机进行施工，施工过程中严格控制开 挖面的水土压力，
6、稳定正面土体；对不良地质，施工前做好土体改良的施工辅助技术措施。三、接口漏浆(1)现象及危害压浆是顶管作业中及其重要的环节，压浆效果的好坏与否，直 接关系到顶力控制和地面沉降控制的质量。在顶管过程中，有时会出 现漏浆的现象，即管接口处有触变泥浆渗入管接口内。其根本的原因 是管接口的尺寸精度、密闭圈的尺寸和材质和安装质量没有控制好, 加之管节有一定的注浆压力，就会从管接口处进入管内。(2)原因分析管口的质量问题，如接口尺寸。密闭圈的问题：a、密闭圈的尺寸不对，现在施工中多采用契形密闭圈，当管节 插口端插入承口端时，密封圈受压变形，当其体积不能填满密封圈槽 时，就产生了缝隙。尺寸过大，造成密封圈挤
7、坏或挤出。b、密封圈的材质问题和本身有裂纹或瑕疵，在受压情况下，也 会产生断裂；c、橡胶止水圈没有安装正确或已损坏，例如没有按规定把橡胶 圈固定粘结在混凝土管插口内。d、操作的失误，在管节对接时，密封圈没有完全进入承口，或 在插入的过程发生的反转，这些都是将来产生缝隙的隐患。e、管接口损坏，张角过大使密封失效；f、在顶管中，如果纠偏转角过大，造成管节之间的折角过大， 也会造成管节漏浆。(3)防治措施加强对管材的质量监督，混凝土管节外表应光洁、平整，无砂 眼、气泡，接口尺寸符合规定；安装前应检查橡胶止水圈的材料检测报告，并检查橡胶止水圈 的规格、型号与外观质量。橡胶圈的外观和断面应致密、均匀，无
8、缝隙、孔隙或凹痕等缺陷。检查裂纹时，多数时候要在张紧的情况下才 可以发现；检查密封圈不能有反转、挤出现象；在管节对接时，密封圈在套入混凝土插口时要平整，在密封圈 进入套环或承口时要涂硅油并缓慢的顶进油缸，使管节正确地插入合 拢；对于曲线顶管，应该在曲线的外侧插入木垫板，尽量扩大在张 角时的受压面积。同时密切关注管接口的缝隙变化，防止接口缝隙过 大而导致接口渗漏；在顶进过程中认真控制好方向，纠偏不要产生大起大落。四、管节破裂(1)现象及危害顶进中管节发生破裂。管节破裂以管端破裂的情况较多。管端破 裂多出现在顶进过程中，会产生管端内壁剥落和管端出现环形裂缝的 情况，随着继续顶进过程，这些地方就会发
9、生管节局部断裂的情况, 严重影响施工的质量。顶进就位的管节发生开裂，会影响排水管道的 闭水功能和管节的整体强度。“碎管”是较重大的事故，通常会造成 整个工程的报废，需严防发生。(2)原因分析用于顶管的混凝土管材存在质量问题：a、管材混凝土强度等级低于国家质量标准要求，管体的混凝土抗压强度低于设计强度。因此在没有到达临界顶力时，管节就出现裂缝;b、管节局部端面不平直，不垂直，倾斜偏差大于规范要求，并 有石子凸出，使顶进时接触面积减小，造成局部应力集中，使管节产 生破裂；c、管节进入顶坑前已经出现超过0. 05mm的裂缝，或管口处有蜂 窝麻面，甚至露筋。d、上述缺陷使管节在顶力尚未到达临界值时，就
10、已经出现裂损 现象。用于顶管的钢管接口的焊接质量不合格。有的因焊缝位于钢管 的底部，又有导轨等挡着，钢管下部只有管内焊缝，这非常危险。如 果在焊缝处产生向上的弯折，焊缝就很容易被破坏。管接口处由于衬垫不良，产生应力集中。当顶力增大后，管节 在管壁薄及接触面小的地方发生破裂。木衬垫如果过软和过硬，就起 不到顶力传递时的缓冲作用，对管端的冲击加大，也会产生破裂。管道顶进后期，由于管道的中心或高程误差的存在，使管道摩 组里增大，如不能及时调整顶进误差，使摩阻力接近基线顶力，管节 会因顶力到达极限而压裂。a、工作井后背墙面不垂直，顶力偏移造成管节前进方向或高程 出现偏差；b、工作井内两导轨间距不等宽，
11、高程不一致，安装不稳固，或 导轨本身不平直；c、工作井基础承载力不符合要求;d、管节顶进过程中，校正次数过少，未能及时发现误差并纠正;e、水文及工程地质情况变化，且处理不当。下管前，应逐节检查混凝土管材质量。a、管材的混凝土抗压强度应到达设计标准；b、检查管材的外观质量：管端面是否有蜂窝麻面和露筋现象， 管口是否圆顺，管端是否存在超过0.05nnn的裂缝，端面是否平直， 外表是否光滑平整等。检查钢管接口处的焊缝质量：焊接牌号与钢管材料是否适用， 焊接坡口是否标准，焊缝是否焊透等。顶薄壁管及企口管时，要用弧形顶铁来扩大承压面积，并在管 壁与顶铁之间设置垫层，使其均匀受力，减少应力集中。采用触变泥
12、浆来降低顶进阻力。管道顶进中坚持“先挖后顶”和“随挖随顶”的原那么。在顶进过程中认真控制好方向，纠偏不要大起大落。顶进过程中，发现管壁着力的地方出现灰屑脱落和管壁外皮脱落 现象，这就是开裂的预兆，应立即停止顶进，退回千斤顶活塞杆。五、液压系统泵或阀连续故障(1)现象及危害近十年来，因为变频调速技术的过关，多只电动机合力驱动已不 再采用离合器了。同样，液压驱动刀盘的设计也较少了。但较早期的 液压驱动机头并未退出施工市场，而油缸纠偏的基本结构，仍使液压 系统不可缺少，只是简化而已。在施工中常还有泵阀连续损坏的现象 发生。(2)原因分析液压油不清洁，有杂质，甚至泥沙；限压阀调定压力过低，导致其快速损
13、坏；液压泵吸进空气。(3)防治措施油清洁是液压系统的生命线，转接油管后，软管口必须包好, 以防杂质在下次带入；添加油液时，必须用精滤车打入；水淹事故后， 液压系统必须解体清洗、换油。限压阀在清洗后必须重新调设到标定压力。限压阀是仅偶然动 一次的保防性构件。不能经常在关一开动作中转换。液压泵在刚换上启动前，必须手盘或点动屡次，以保证空气排 尽。同时，吸油口也严格保证密封，不能吸进空气。六、顶力过大(1)现象及危害顶力过大是指顶力超过了顶管的控制顶力。顶进阻力由两局部 产生：机头：包括开挖面迎面压力和机头简体与土体直接接触产生 的摩阻力。阻力大小和地质情况、机头的大小、机型和埋深直接有关。 沿线管
14、节的摩阻力：整根管道在土体中像火车一样行进，和土的接 触面积是巨大的，沿线的摩阻力也将是巨大的。客服的方法除了靠中 继间进行接力之外最基本的手段是用膨润土泥浆减小摩擦。如果机头 浆套没能良好地形成，以致沿线的摩阻力不正常的增加，可能导致顶 力过大。(2)原因分析土质的突变如沿线遇到障碍物，会造成迎面阻力的急剧上升;地面载荷太重或土体不断受到冲击，也会使土体被压实，增加 迎面阻力；在偶然情况下，如果管线偏离轴线幅度太大，或轴线根本失控, 导致受力不均匀，也会使顶力增大；浆套破坏。浆套破坏成因是很多的，有泥浆本身的问题，也有 压浆技术问题。(3)防治措施设计初期就要做好详细的地质调查，防止暗装等因数；防止浆套破坏。方法如下：a、仔细检查膨润土泥浆是否原料过粗，或配料过稀，保证泥浆 质量；b、对各沉降测点图线进行分析。沉降大处常是浆套损坏而造成 顶力过大的地方；c、启动各中继间。限分析那一个区域顶力大，是局部还是全部；d、逐一卸下压浆系统的总管和分管，开启每一个浆孔球阀进行 检查。目地是防止浆套侧高压。如果有一侧高压同时对侧无浆的情况, 就可一面卸放高压浆并同时向对侧补浆，以逐步重新建立不偏压的完 整浆套。应反复强调的是，浆液偏压比没有压浆还要严重；e、检查地面特别是相邻的管道，是否有地方存在漏浆现象；
