顶管工艺流程与质量通病防治手册

1、顶管工艺流程与质量通病防治手册一顶管施工概论 顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种铺设地下管道的施工方法与开挖法埋管相比，顶管法施工有以下优点： 1、顶管施工是非开挖铺管技术的一种，其在国外已广泛使用，在国内也逐渐普及。由于不开挖地面，所以能穿越公路、铁路、河流，甚至能在建筑物底下穿过，是一种能安全有效地进行环境保护的施工法。 2、顶管施工不开挖地面，故而被铺设管道的上部土层未经扰动，管路的管节端不易产生段差变形，其管寿命亦大于开挖法埋管。 3、采用房下顶管施工法能节约一大笔征地拆迁费用，减少动迁房，缩短管线长度，有很大的经济效益。 顶管的方法可分为泥水式、土压式、气压式、手掘式、挤压式等

2、几大类，以下就以目前最常用的泥水式和土压式顶管方式的工艺流程以及施工中可能遇到的问题以及防治方式作论述。 泥水部分： 1、采用泥水式施工法是一种顶进面完全与顶管机内绝缘的施工法，顶进面由土压监测仪器随时测量顶进过程中的土压，操作人员通过地面操作盘上的萤光屏观察顶进土压和计算土压的偏压值，从而调节顶进速度，保证地表隆沉控制在最小范围以内，优秀的顶管机操作员，能使地表隆沉控制在±10MM以内甚至零。 2、泥水式顶管施工法在顶进过程中，通过送水管道将清水式泥水送至顶进面，与被掘削的土渣泥和后用泵将泥浆排至泥水处理装置，经沉淀处理后水被循环利用，而土渣则被沉淀运走。在整个顶进过程中通过调节送

3、水压力用以平衡地下水压力，从而防止地下水的喷发和流失，故施工中不需作井点降水等影响地盘隆沉的措施，而且由于是一种全自动出渣的排泥方式，极适用小口径（800以下）顶管。 3、这种施工法是一种通过观察仪表的摄像画面，在地面上操作的控制的施工法，故而操作人员不须进入管内，从而非常安全可靠。顶管施工工艺：1. 测量及放样1.1通视条件下的测量使用交汇法引工作井及接收井预留洞口中心至各自的井壁。置经纬仪至A点，后视B点，作BA直线的延长线，并在工作井后部定出一点C。保证C、A、B在一条轴线上，置经纬仪在C点上，后视A点，在工作井井壁上定出一点A，置激光经纬仪基座于井下D点，并抄平固定激光经纬仪架，置经纬

4、仪于A点，后视B点，在激光经纬仪器架上定出D点，D点同A，A，B点在竖直方向上成一直线，安装激光经纬仪于仪器架上，对中D点，后视A，点，依设计轴线打好角度，既可定出轴线。1.2不通视条件下的测量引出A、B两点后可根据导线法以及平移法定出C、D、A，其余步骤同通视条件下测量定位。后靠背导轨及后顶的安装 轴线确定后先安放后靠背，后靠背后部距离井壁100200MM，调整后靠背前后以及左右方向，应尽量保证后靠背的中心于轴线相重合，调整方法见图：在轴线定好后既可安装导轨以及后顶，先根据导轨本身的尺寸计算出导轨顶面至轴线的高差h，至水平仪于井下，在井四周作出46个临水点，保证轴线标高-临水点高程= h，安

5、放导轨时可用线绳在相对的两个临水点拉出一条直线，使导轨顶轻触于线绳既可，然后根据轴线调整导轨轴线在竖直方向上于已知轴线的竖直投影线重合，导轨轴线方向调整好后再精调导轨的高程，最后支撑导轨至井壁上。引轴线至井底前后两侧A、B两点，分中后靠背，在后靠背上作一分中点C，开始放置后靠背时尽量使C点在AB的延长线上，此值可肉眼鉴定，误差不应大于10CM，在后靠背边缘定出任意等高两点D、D，测量AD和A D，的距离，只需保证AD的距离约等于A D，的距离既可，误差不应大于3CM，导轨左右方向确定后既固定下面两侧各一点，后使用线坠调整前后方向既可，最后根据实际情况填塞C15-C30的混凝土至井壁到后靠背的间

6、隙，后方顶的安装在后靠背的安装完毕后进行，抄平后顶后只要保证所以千斤顶后平面贴实后靠背既可固定。 导轨安装完毕后需在预留洞口内安装副导轨，副导轨的轴线以及高程均要与主导轨保持一至，此副导轨用于防止机头进洞后低头，见下图：增高装置可根据机头重量以及增高量选择枕木，钢支架或砼垫层。洞口止水装置的安装，应保证除止水圈外最小直径大于进洞物最大直径的8CM，防止受到进洞物的剪切而失去止水效果，位置确定后可用水泥砂浆封堵与井壁形成的间隙，防止从间隙处漏水、漏浆。泥水系统的安装泥浆池应尽量靠近工作井边，可采用并联法，见图：泥浆池尽量靠近工作井边，可以减少排泥管路过长而且产生的管路摩阻力，沉石箱的配置可沉淀块

7、状物，防止块状物直接进入排泥泵引起排泥泵堵塞和损坏。注浆系统应尽量使用螺杆泵以减少脉动现象，浆液应保证搅拌均匀，系统应配置减压系统，在泵出品处1米外以及机头注浆处各安装一只隔膜式压力表。电路系统及后方顶液压系统安装流程（略）顶进开始调试阶段以及土体取样：顶管下井前应作一次安装调试，油管安装先应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。机头下井后刀盘应离夸封门1米左右，放置平稳后重测导轨标高，高程误差不超过5MM，既可开始凿除砖封门，砖封门应尽量凿除干净，不要遗留块状物，同时可进行土体取样工作，使用100，L=500MM的两根钢管在洞口上下部各

8、取长400MM的土样，取样工作完成后随既顶机头，使机头刀盘贴住前方土体。顶进开始：首先，打开机内旁通阀，并确认机内双联阀处于关闭状态，操作机外旁通至正循环状态，此时水仅在机内于旁通循环，运转3分钟后开始调节送水压力，当送水压力高于顶进面地下水压力0.050.1kg/cm2时，既可开始顶进。TCZ（偏心破碎泥水平衡顶管机，日产）部分：TCZ机头属于刀盘不可伸缩型，土压力表所显示的土压力为泥仓土压，显示的土压力与实际顶进的土压力存在一个压力差P，此值一般取15-30T，由于进泥口是衡定的，TCZ机头的土压控制主要通过顶速来调节，每次初顶时先调节好送水压力，然后打开机内止水阀，转动刀盘，关闭机内旁道

9、，待流量达到额定值的80%时既可开始顶进，送水压力可通过机内压力调节既可完成。由于TCZ机头本身所具有的方向诱导装置，纠偏操作就变的简单易行了，操作员只要通过纠偏动作，始终保证激光点在二号光耙的中心既可。TM以及MEP部分：TM与MEP主要区别为机外和机内操作，其原理是相同的。TM，MEP的刀盘是可以根据前方土体土压力的变化而自动调节。土压力的设定根据地质资料计算得出，其水力系统操作同TCZ。由于光耙安装位置在机头最后部，纠偏需借助趋势图，辅助操作。如下图：每顶500MM绘制一次曲线，根据曲线的斜率分析机头偏差发展趋势，纠偏过程中应根据土质N值以及地质变化作出相应的动作，一般来说，N值<

10、10的软土反纠偏可以相对迟缓，而N>10的硬土反纠时尽量提前一点，在曲线达到峰谷A时，既可开始逐渐反纠。注意：纠偏动作一定要在顶进过程中进行，否则，纠偏听偏信所形成的折角很可能是管缝的收缩造成的。TM、MEP的上下纠偏相对左右纠偏较容易，主要通过倾斜仪的变化既可直观的反映出机头上下偏差发展的趋势。TCM部分：TCM的土压力调节主要通过进泥口的浮动自动调节为设定值，其纠偏与水压力控制等同于TM、MEP。土压式顶管：土压式顶管与泥水式顶管相比安装省去了泥水系统操作方面，也较泥水式简单，其土压力主要通过机头泥片的隔膜式压力表测得，土压力调节通过顶速以及螺旋出土机的出土量来调节，其优点如下：1它

11、选用的土质范围广。几乎从N值为0的淤泥到N值为50的砂砾土都适用，是全土质的顶管掘进机。2能保持挖掘面的稳定，从而使地面沉降极小。3施工时覆土可以很浅，最浅为0. 8倍管外径。4弃土的运输，处理都比较方便、简单。5作业环境好，没有气压式那样的压力环境下作业，没有泥水式那样的泥水处理装置等。如采用土砂泵输出，则作业环境更好、效率更高。6操作方便、安全、没有气压式的压缩空气系统，也不需要泥水式的泥水循环系统。多刀盘土压平衡顶管机：设备安装部分等同于泥水式，并且省去了泥水循环系统。纠偏同TM、MEP机型。顶进过程中机头产生旋转的情况下可把左右两把刀盘按相反方向旋转，既可使刀盘间的转矩得以平衡，使旋转

12、不再产生。当遇到前方土体较硬，且流动性差的时候，可以注入少量润滑浆液进入前仓，改善切削下来土的流动性。在砂层中顶进时可以注入少量粘土进入前仓，起到封闭土颗料之间的间隙，防止地下水流失，产生地面沉降。单刀盘土压平衡顶管机：单刀盘顶管机的土压平衡原理及其纠偏同多刀盘顶管机操作。需要注意的是，由于单刀盘顶管机制重量约为挖掘土体容重的倍，当在粉土中顶进时，尽量避免空转，空转会引起粉土的液化现象，降低土体的承载力，造成机头下偏。 二论质量通病防治（目录）2.1 测量与放样施工井位与设计井位发生较大偏差管道中心线偏差较大管底标高偏差较大2.2 工作井的构筑与设备布置工作井渗漏导轨偏移洞口止水圈撕裂或外翻后

13、靠背严重支形、位移或损坏主顶油缸偏移测量仪器移动工作井飘移工作井浸水2.3 管材与接口管接口处错口管端破损管接口渗漏管壁裂缝与管壁渗漏2.4 中继间中继间渗漏中继间易回缩中继间处发生折点2.5 注浆减摩注浆材料选用不当浆液不符合要求注浆工艺不完善2.6 地面沉降与监测地表隆起地面沉降沉降监测2.7 手掘式顶管严重偏高左右偏差较大严重偏低主顶推力过大地面沉降较大地面隆起2.8 泥水式顶管泥水冒出地面主顶推力猛增爬高叩头泥水管内产生沉淀泥水压力过高2.9 土压式顶管地面隆起与塌陷顶管机偏转顶管机飘浮不定喷发叩头2.10 气压式顶管漏气地面下陷偏差较大2.11 无排土顶管方向偏差推力增大2.12 夯

14、管方向偏差夯管机损坏2.13 钢管顶进管接口断裂推力增大钢管失圆、变形2.14 管棚施工接口渗漏、错口顶棚钢管变形严重2.15 曲线顶管曲率半径增大曲率半径变小推力过大管口破损2.16 复杂条件下的顶管施工深复土条件下易发生的问题双排平行推进时方向易失控斜穿河底易产生方向偏差严重2 顶管施工法 测量与放样是顶管施工中最容易出差错的环节之一，必须引起施工人员的足够重视。2.1.1 施工井位与设计井位发生较大偏差 1 现象 工作井或接收井构筑完工后，发现施工井位与设计井位有较大的偏差这种现象，在管道转折处的矩形井中更容易发生。 2 原因分析 （1）座标或中心桩有错误。 （2）两井位之间的距离与设计

15、图上标注的距离有差错，是由测量引起的。 （3）管道转折点都设在井中心。在圆井时一般会以圆心为转折点，不易搞错。但在矩形井时，常会误以井壁中点为转折点，这就错了。 3 防治措施 应严格按照操作规程所规定的实施放样复核制度。一旦发生这种错误，如果是在施工完工后发现，则无法挽回。2.1.2 管道中心线偏差较大 1 现象 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。 2 原因 （1）由于节所述的原因造成的。 （2）由于测量或移动中心桩过程中发生错误所造成的。 （3）由于测量仪器误差过大所引起的。 3 防治措施 （1）严格执行测量放样复核制度。 （2）测量仪器必须保持完好，必须

16、定期进行计量校核。2.1.3 管底标高偏差较大 1 现象 管底标高在局部或全部与设计标高发生较大偏差。 2 原因 （1）由于测量差错引起的。 （2）由于落水方向搞错。 （3）局部则是由于纠偏失控所造成的。 3 防治措施 （1）严格执行测量放样复核制度。 （2）防止测量仪器被人或其它东西碰到而移动。2.2 工作井的构筑与设备布置2.2.1 工作井渗漏 1 现象 工作井内产生渗漏，底板上不断冒水或涌砂。 2 原因分析 （1）如果是钢板桩井，则是钢板桩接缝处不严密。 （2）如果是沉井，则是由于砼浇捣不良所引起的。 （3）如果是槽壁法的井，则是由于内衬施工不良所引起的。 （4）底板浇筑不良 3 防治措

17、施 （1）施工前应选符合规定的钢板桩和施工方法。 （2）采用降水或采用注浆加固并形成隔水帷幕。 （3）对施工不良的砼处采用注浆止水。 （4）底板浇捣应符合设计要求，确保质量，若有渗漏可采用局部修补或注浆加固以堵漏。2.2.2 导轨偏移 1 现象 基坑导轨在顶管施工过程中产生左右或高低偏移。 2 原因 （1）导轨自身的强度不够，受到管子自重的压力而变形。 （2）导轨固定不牢靠，受到外力及震动后发生偏移。 （3）导轨底部所垫木板太软而产生较大变形。 3 防治措施 （1）对导轨进行加固或更换。 （2）把偏移的导轨校正过来，并用牢固的支撑把它固定。 （3）垫木应用硬木或用型钢、钢板，必要时可焊牢。 （

18、4）对工作底板进行加固。2.2.3 洞口止水圈撕裂或外翻 1 现象 （1）洞口止水圈左顶进过程中被撕裂。 （2）洞口止水圈外翻，泥水从中往外渗漏，同时洞口地面产生较大的塌陷。 2 原因 （1）洞口止水圈孔径尺寸不符合设计要求。 （2）止水圈的橡胶材质不符合要求或选料错误。 （3）安装不当，与管子有较大的偏心。 （4）橡胶板过薄或推进时选用的土压力、水压力过大。 3 防治措施 （1）洞口止水圈应严格按设计要求的尺寸和材料进行加工。 （2）洞口止水圈应按设计图纸的尺寸要求正确安装。 （3）土压力太高或橡胶止水圈太薄引起的外翻，应增加洞口止水圈的层数或增加橡胶止水圈的厚度。2.2.4 后靠背严重支形

19、、位移或损坏 1 现象 （1）后靠背被主顶油缸顶得严重变形或损坏，已无法承受主顶油缸的推力。 （2）后靠背被顶得与后座墙一起产生位移。 （3）钢板桩工作坑，由于复土太浅或被动土抗太小而使钢板桩产生位移影响到后靠背的稳定。 3 防治措施 （1）应该用刚度好的钢结构件取代单块钢板做后靠背。见图2.2-1。 （2）后靠背后面的洞口要采取措施，可用刚度好的板桩或工字钢叠成“墙”垫住洞口或管口。 （3）后座墙后的土体采用注浆等措施加固，或者在其地面上压上钢锭，增加地面荷载。 （4）用钢筋砼浇筑整体性好的后座墙，并且尽量使墙脚插入到工作坑底板以下深一些。见图2.2-22.2.5 主顶油缸偏移 1 现象 （

20、1）主顶油缸轴线与所顶管子轴线不平行或者与后靠背不垂直。 （2）主顶油缸与管子轴线不对称，偏向一边。 2 原因 （1）主顶油缸架没有安装正确。 （2）后靠背没有安装正确。 （3）主顶油缸反复受力以后产生偏移。 3 防治措施 （1）正确安装立顶油缸，同时后靠背一定要用薄板垫实或用砼浇实。 （2）重新正确安装油缸架。2.2.6 测量仪器移动 1 现象 用测量仪器观察标尺，偏差一下子大很多或无法找到标尺。在大多数情况下水准气泡也不准。 2 原因 仪器被人碰到而移动或者是固定仪器的架子有移动。 3 防治措施 （1）仪器架一定要固定在基坑底板上，而且底板要牢固，不要把仪器架固定在会移动的支撑等上面。 （

21、2）仪器附近应设栏杆，防止被碰，失准。 （3）发现仪器移动必须重新安装好，必须对原始数据做核对，确保重新安装后的仪器数据正确。同时，还应有人复核，并做好记录。2.2.7 工作井飘移 1 现象 （1）较小的弹性位移，可以从安装在底板上的仪器发现工作井位有规律化变动。 （2）较大的位移，可观察到工作井有明显的移动，而且不容易复位。工作井后靠土体生产滑动、隆起，顶管施工不能正常进行。 2 原因 （1）位移大多发生在复土层较浅而且所顶管子口径较大，顶进距离又较长的情况下。 （2）主顶推动已超过工作井所允许的最大推力，工作井虽还不至于被损坏，但是工作井后的土体已遭破坏。 3 防治措施 （1）验算沉井后面

22、土体的稳定性。沉井结构形式的工作井则应按沉井计算荷载验算沉井结构强度，并验算沉井后面土体稳定性。钢板桩支护工作井，按顶管荷载验算板桩结构刚度和强度，并验算板桩后面土体稳定性。 （2）加强对工作井位移进行定时、定人的观察，以掌握其动态。 （3）加固工作井后的土体。 （4）使用中继间，从而降低主顶油缸推力。2.2.8 工作井浸水 1 现象 工作井被水淹没，机具设备全浸在水中。 2 原因 （1）在暴雨季节，由于工作井坑所处的地方低洼，地面雨水流到工作井内没有及时排出。 （2）地面雨水通过已顶完的管子，流到工作坑中未能及时排出。 （3）水量虽然不大，但工作坑中的排水设备损坏或排量过小。 3 防治措施

23、（1）在雨季施工时，应在工作坑周围砌一圈挡水墙，以防止地面水流入工作坑内。 （2）已顶好的管子应把头子封住，以防止雨水或其他明水通过管道流到工作坑中。 （3）工作坑中的排水设施应完好，同时要有备品备件，以确保及时排水。2.3 管材与接口2.3.1 管接口处错口 1 现象 （1）错口不规则，错口不大。 （2）错口较大，有的可达到管壁厚度或更大。 2 原因 （1）错口不大，大多由于管接口处失圆，管壁厚薄不均匀所造成的。 （2）错口较大是由于T型钢套环损坏。T型钢套环套在管子外面的接口处，在纠偏过程中纠偏力会使钢套环损坏。T型钢套环套在管子外面的接口处，在纠偏过程中纠偏力会使钢套环变形，环口扩张。当

24、朝前的张口充塞满泥砂以后，欲向相反方向纠偏时，这个张口必须闭合，张口内的泥砂被挤，T型钢套环的直径会被撑大。反复纠偏，T型钢套环焊缝处易被撕裂，同时，钢套环的环口就发生卷边。T型钢套环连接的前后两只管子就发生错口，随着推进距离的增长，错口会越变越大，甚至使管道报废。见图2.3-1 3 防治措施 （1）加强对成品砼管质量的复查、挑选。 （2）控制好顶管的方向，有偏差要及时纠偏，慢慢地纠正，以防纠偏过头。 （3）如果在砂性土中应增加触变泥浆的注入量，让浆套很好地形成。 （4）在砂土中顶管，最好采用F型接口，因为F型接口的前半部是埋在砼管内的，在纠偏过程中能承受较大的纠偏力，钢套不会损坏。见图2.3

25、-2。2.3.2 管端破损 1 现象 （1）在顶进过程中管端内壁产生剥落。 （2）顶进过程中发现管端出现环形裂缝，同时有一部分内壁剥落。 2 原因 （1）两管的张角过大，使其受压面积下降，压应力增加，超过管子所允许的压力。见图2.3-3 （2）主顶油缸的总推力超过了管子所能承受的推力，往往发生在靠近工作坑处的几节管子中。当然后一种情况也有可能与前一种情况同时发生在一处。 （3）木垫环太薄或太硬。 3 防治措施 （1）在顶进过程中认真控制好方向，纠偏不要产生大起大落。 （2）适当增加垫板的厚度，尽量扩大在张角大时的受压面积。 （3）在损坏的接口处用环氧树脂修补后再安装上内套环。2.3.3 管接口

26、渗漏 1 现象 管接口处有地下水渗入或者产生漏水漏泥现象。 2 原因 （1）管接口损坏。 （2）张角过大使密封失效。见图见图2.3-4 （3）橡胶止水圈没有安装正确或已损坏。 3 防治措施 （1）参照节中的防治措施。 （2）安装前应查前橡胶止水圈的规格、型号与外观质量，正确套入砼管的插口槽入。在止水圈进入套环之前要涂抹些浓肥皂水。止水圈不能有翻转有挤出现象。2.3.4 管壁裂缝与管壁渗漏 1 现象 管内壁有渗水，并有环向、纵向或不规则的裂缝。 2 原因 （1）管口附近出现环向裂缝，大多是纠偏过量。此种裂缝在企口管中最为常见。 （2）管内产生纵向裂缝则有可能：管顶载荷太大，管子未达到应有的养护期

27、，成品管子质量有问题，管子的砼不符合标准等。 （3）管子承受的推力过大。 3 防治措施 （1）防止纠偏过度，企口管管口张角每增加0.5度，其承受的推力则下降50%左右。 （2）可在企口管承受推力的端面上垫上一定厚度的木垫环，以增加管口承受推力的接触面积。 （3）加强管子使用前的检验工作。 （4）安放中继间。2.4 中继间2.4.1 中继间渗漏 1 现象 在使用了一段时间以后，中继间发生渗漏现象，而且越来越厉害。 2 原因 这是由于中继间的密封受到磨损以后而产生失效所致。 3 防治措施 中继间贩密封件应采用耐磨材料，如耐磨橡胶等制成。密封件在磨损以后应有补偿的办法，用它来重新调整压缩量，形成有效

28、的密封。也可把密封件设计成可更换的，一旦磨损严重时予以更换。2.4.2 中继间易回缩 1 现象 中继间在停止供油或把阀切换到回油位置时，中继间前面的管子就往后退，中继间油缸回缩。 2 原因 这种情况大多发生在复土比较深，所顶管子的管径比较大而且中继间与顶管机靠得比较近的情况下。 因为复土比较深及管径比较大，则作用在顶管顶断面的上力也比较大，该力可使中继间油缸处于回油状态下时往后缩。另外，由于中继间比较靠近顶管机，所顶管子比较少，在管壁间所形成的摩阻力不足以克服作用在顶管机上的力，从而使中继间油缸回缩。 3 防治措施 中继间，尤其是紧接顶管机后的中继间应与顶管机保持一定的距离，不能靠顶管机太近。

29、如果发生了上述情况，则必须在中继间油缸的回油路中安装上一只单向背压阀，并且把其背压设定在中继间不会产生回缩的状态中。这样，当该中继间后的管子推进时，超过它所设事实上的背压时，中继间油缸才会回缩。2.4.3 中继间处发生折点 1 现象 在中继间处有一个明显的折点，使管子的方向不易控制。 2 原因 这种情况大多发生在曲线顶管时或方向纠偏比较猛的地方。因为这种状态本身已成为能使中继间产生折点的条件，再加上中继间配合间隙过大及中继间油管接法不妥，或者是由于所用中继间油缸的行程太长，从而造成了在中继间处产生一个折点。 3 防治措施 中继间处产生折点以后，在其后的推力会明显增加。预防措施是方向纠偏过程中不

30、能过猛，即不能有大起大落的现象。另外，中继间油缸应从下部向两边分别供油，或者分多组进油，以减小每个油缸推力的衷减值所造成的中继推力分布不均匀现象。中继间油缸的行程一般以300400MM之间为好，不宜太长。2.5 注浆减摩2.5.1 注浆材料选用不当 1 现象 在空隙比较大的砂土中，若注浆效果不明显，则注浆与不注浆对推力的影响不大。 2 原因 这大多是因为注浆材料选用不当，或者是调制不当，使浆液都渗透到砂土层里去了，形不成浆套的缘故。 3 防治措施 在空隙较大的砂性土中，应选择一种单一的化学浆。这种材料在没有吸水之前，看上去是一种白色粉末，当它吸收了水以后，体积可以有数百倍的膨胀。这时，看上去就

31、象一颗颗透明的鱼肝油丸。由于它的体积较大，就不容易在砂土中逸出。2.5.2 浆液不符合要求 1 现象 注浆用的浆液泥浆水一样，太稀。 2 原因 如果用这种很稀的注浆注入管外的土层里，根本形不成浆套，也达不到注浆应有的效果，有时甚至比不注浆还要坏。产生这种现象的原因有两个： （1）注浆材料的质量太差是浆液太稀的原因之一。注浆材料是以膨润土为主，加入一些添加剂而成的。如果膨润土的质量太差，它没有在吸水以后较快的膨胀这一性能，或者膨胀的体积不够大就会造成浆液太稀。如果膨胀的时间不足，也会使浆液太稀，还有如果添加剂失效同样会使浆液太稀。 3 防治措施 应该选用质量好的注浆材料，在调制浆液时一定要经过充

32、分搅拌，然后放置一定时间再用。所以，盛浆容器应有两个以上。再有，如果是加有添加剂的注浆材料，则必须在它的质量保证期（一般为三个月）以内使用。2.5.3 注浆工艺不完善 1 现象 注浆管有堵塞，注浆减摩效果不明显，有时浆液冒出地面。 2 原因 （1）没有安装注浆专用单向阀，让流砂把注浆孔和部分管道堵住，从而使注浆效果差。见图 （2）管接口的注浆孔设置不合理，且注浆压力太高使浆液冒出地面。 3 防治措施 （1）在注浆孔中一定要设置单向阀，它只能让浆液流出，而不让流砂流入。 （2）在砼或钢管顶管中，都应设置工艺性好的注浆孔。浆液从注浆孔内流出时，先在管端内形成一个浆环，然后再从此内挤出，从而保证浆套

33、的形成。 （3）采用脉动小的螺杆泵注浆，而不要采用活塞式泵，同时降低注浆压力但不减少注浆的量。这样浆液就不会冒到地面上来了。2.6 地面沉降与监测2.6.1 地表隆起 1 现象 在任何一种顶管施工中，若操作不当，都会使机头前方沿滑裂面范围内的土体遭破坏使地表隆起。 2 原因 无论何种形式的顶管，其他表隆起原因都是由于欠挖所造成的，而且在欠挖的同时又使机头前的土压力大于顶管机所处土层的被动土压力所造成的。 3 防治措施 严格控制排土是与推进速度之间的关系，并且控制好机头前的土压力，务必使它小于顶管机前头的被动土压力。2.6.2 地面沉降 1 现象 在顶管机过后或顶管施工完成以后，在管子中心线左右

34、两侧的地面产生沉降。并且，随着时间的推延，沉降槽的宽度与深度均匀与日俱增。见图。 2 原因 沉降的原因有四种：第一种是超挖所造成的，正常的挖土量须控制在应挖土体的95%100%之间。第二种是顶管过程中对土拓扰动而产生的沉降。第三种则是由于润滑浆套内的浆液流失所造成的沉降。第四种是由于采用了辅助的降水施工所造成的沉降。 3 防治措施 （1）控制好尺进与出土量之间的关系，做到不超挖。 （2）润滑浆要有一定的稠度，不能太稀。如果对沉降要求很高的情况下顶完全程后，必须用充填浆把润滑浆完全置换出来。 （3）尽量少采用降水这一辅助施工手段，而采用无须降水的机械式顶管施工。2.6.3 沉降监测 1 现象 在

35、顶管过程和顶管完工以后，地面沉降会由最初的沉降量较大到最终的稳定状态。沉降槽的宽度也会由慢慢扩大到最终稳定。在顶管施工的沉降过程中，应加强观测和监控。 2 原因 根据经验，沉降槽的断面形状近似于正态分布曲线，其最大沉降量可由下式求出： VssWmaxa= （m） （2-6-1） 2 is式中：Ws中心线处最大沉降量（M）； Wss损失的土体体积（M3/M）； Is沉降槽的宽度系数。 当从地表到管道中心轴线的深度Z。在3M，43M的粘土中时，推荐的is的计算公式为： is=0.43(Zo-Z)+1.1M （2-6-2）式中：Zo从地表到管道中心轴线的深度（M）； Z沉降测定面的深度（M）。 如果

36、沉降测定面在地表，则Z=0M。 1985年又有学者推荐is的计算公式为： is=0.64+0.48(Zo Z)±1.01M （2-6-3） 对于低固结土，则为： is=0.64+0.48(Zo Z)±1.01M （2-6-4） 例如：一个处于软压缩性土壤中的管道，从地表到管道中心轴线的深度Zo 为8M，Z=0，则： is=0.43*(8 0)+1.1=4.54M 如果管外径为4.0M，土体损失为3%，则： Vss=/4*42*0.03=0.377M3/M, 这时，管道中心线的地表最大沉降为： 0.377Wmaxa= =0.033m 2*4.54 3 防治措施 严格地讲，在顶

37、管施工过程中，地面沉降是不可避免的。但是，采用不同的施工方法，会有不同的沉降结果。沉降由大到小的顶管施工方法是：手掘式面管、气压式顶管、土压平衡式顶管、泥水平衡式顶管。另外，同一顶管施工方法，由于土质的不同和复土深度不同、管道直径不同，也有不同的沉降。只有掌握了这些基本规律，才能对沉降作出有效的预测。2.7 手掘式顶管2.7.1 严重偏高 1 现象 管子前面出现塌方，工具管及管子均严重偏高。见图。 2 原因 管子严重偏高是手掘式顶管中常见的质量通病。其产生的原因都是土质较差的前提下，辅助施工措施（如降水等）又没有很好发挥作用时，工具管前方发生塌方。这时，操作者为了罅塌方而错误地采用了所谓的“闷

38、顶”，即不出土的情况下一味地往前顶而造成的。 因为在工具管前方发生塌方时，塌方的土就按土的自然休止角涌入工具管内，工具管前上方的土受到了扰动。这时，工具管往前顶时就会沿着土的自然休止角往上爬。当清理完管内的土再进行测量时，工具管已爬得很高了。情况严重的工具管可爬到地面附近，在数十米长度内可一下子爬高23米。所以“闷顶”是万万不可采用的。 3 防治措施 当工具管前方出现塌方以后应采取必要的辅助施工方法来稳定挖掘面。如采用井点降水或采用注浆等措施，也可在工具管内充以适当的气压来使挖掘面稳定。2.7.2 左右偏差较大 1 现象 左右偏差已超差，而且方向纠偏越纠越偏。 2 原因 左右偏差一般较高低偏差

39、引正起来容易些，发生在手掘式顶管中的这种偏差不外乎于以下几种原因： （1）采用单排单边井点降水，产生靠近井点的一边的土较硬，另一边土软软，因此工具管和管子偏向土软的一边。 （2）手掘式因为比较简单，施工人员没有引起足够的重视，派不太熟悉测量仪器的人进行测量，仪器看错。 3 防治措施 （1）降水也好，注浆也好，尽量使管子两侧的措施对称。 （2）测量人员一定要经过严格培训合格以后方可上岗，对初上岗的人员要在有经验较丰富的人员带领下进行作业，同时多加以复核，以免测量差错。2.7.3 严重偏低 1 现象 工具管越顶越低，工具管内下部的土比较湿，比较软。 2 原因 造成这种偏差的原因是由于工具管上部土较

40、硬，下部土软软。土软硬可有两种情况：一种是土质本身存在着上层较硬，下层较软，我们是在两层土之间顶进。另一种是由于辅助施工措施使用不当或该措施没有充分发挥作用的结果。例如，当采用井点降水时其降水深度太浅，没有降到管底以下，从而发生了前述情况。 3 防治措施 （1）尽量多挖上部较硬的土，而少挖下部较软的土。 （2）延长井点降水时间或设法改善井点降水效果。2.7.4 主顶推力过大 1 现象 主顶油缸的推力已超出正常顶进阻力，每平方米管外面积的综合摩阻力已达20KN以上。 2 原因 （1）管子顶得不直，方向和高低偏差有大起大落现象。 （2）注浆效果不好，使管子与土层间形不成浆套。这是手掘式常见的问题之

41、一。因为手掘式的工具管是敞开的，前几节管子不能充分注浆，否则浆液会流到挖掘面上去，因此，不易形成浆套。或者是上述两种情况兼而有之。 3 防治措施 （1）方向纠偏切忌过猛。 （2）加强注浆管理。可适当地增加浆液的稠度和注浆量。 （3）提前安装中继间。如果当主顶推力接近设计总推力的80%时，就应安装中继间。当主顶推力达到设计推力的90%时，就应启动中继间。如果是长距离顶管，第一只中继间的安装位置还可适当提前些，以留有余量。2.7.5 地面沉降较大 1 现象 当管子顶进过后，在管位上方地面的两侧有较宽的平行的沉降裂缝，同时管中心有明显的沉降槽。 2 原因 大多数手掘式顶管施工时均采用井点降水作为辅助

42、施工措施。井点降水时土体会因失去地下水而产生一次压密沉降。再加上手掘式顶管的挖掘面是敞开的，土体损失也比较大，会产生较大的地面沉降。这种沉降会因土质的不同而不同，但是地面沉降大是手掘式顶管的一个通病。因此，我们在做施工方案时就应把这个因素考虑进去，也有可能是复土太浅所致。 3 防治措施 尽量使工具管内土体不要出现超挖、塌方。2.7.6 地面隆起 1 现象 在所顶工具管前方一定距离的地面上发生隆起。 2 原因 工具管内积土过多且带土一次推进距离过长，在工具管内积聚的土形成一个土塞，再由土塞使工具管前上方的土体被破坏从而使地面隆起。 3 防治措施 适当地掌握好挖土与顶进的关系，做到勤挖、勤顶。同时

43、加强地面观测。2.8 泥水式顶管2.8.1 泥水冒出地面 1 现象 在顶进时，地面有泥水冒出，在泥水平衡顶管中称之谓冒顶。见图。 2 原因 （1）因复土层太浅。泥水平衡顶管的复土深度必须大于1.5倍管外径，否则易发生冒顶。 （2）因土质情况所致。泥水平衡顶管的复土如果是渗透系数很大的卵石、粗砂等也容易产生冒顶。 3 防治措施 （1）控制泥水密封舱的水泥压力，保持在11.1倍正面土体静止土压力为宜。 （2）土层渗透系数很大，或复土深度小于1.5时，应加深复土。 （3）增加进水中粘土的比例，适当提高进水比重，使泥水不歇渗透。2.8.2 主顶推力猛增 1 现象 没有顶几节管子，主顶油缸的推力已达极限

44、，甚至有管子被顶裂。 2 原因 这种情况大多出现在含水量少的硬粘土层中，而又采用泥水顶管施工场合。因为土层的含水量少，土遇到泥水以后会吸收水份，同时体积也会产生一定的膨胀。又因为所用管材砼管在顶进过程中又会吸收水份。这样粘土就会被粘在所顶管子的外周。此时顶管的推力已不单纯是克服管子与土之间的摩阻力，而是克服粘在管外的土与土层之间的剪切力，这种剪切力随顶进距离的略微增加而会猛增，而且远比管子与土之间的摩阻力大许多，因此会使顶力猛增。 3 防治措施 在这种情况下可设法把顶入的管子和顶管机退出。使顶管机外径大于管子外径。另外在所有顶进管外涂一层水柏油之类的防水涂料，使土不易粘在管外表。最后还须及时补

45、充足够的润滑浆。2.8.3 爬高 1 现象 在泥水顶管中，顶管机会越爬越高，即使纠偏也丝毫无法减小这种爬高的趋势。 2 原因 这种现象大多发生在水力切割土体的非泥水平衡顶管中。由于水力切割土体时，土体会沿一定坡度分布，特别是遇到砂性土时更是如此。这样，在顶进时，顶管机会沿这个坡度往上爬。 3 防治措施 在泥水顶管的选型上要填重，遇到砂性土就应选泥水平衡式顶管，并且应采用刀盘切割土体的顶管机，而不应选用水力切割土体的顶管机。2.8.4 叩头 1 现象 顶管机在推进过程中一直往下走，即使纠偏使用也不明显。 2 原因 （1）大多发生在粉砂等砂性土中。由于泥水平衡顶管机比较重，而且机器转动起会相起震动

46、，这种震动会使砂性土很快液化，从而降低了它的承载力，就会使顶管机产生往下沉的趋势。 （2）或者是遇到了上下两层不同性质的土，由于下面一层土较软，而使顶管机往下偏。 （3）泥水压力控制不好。 3 防治措施 （1）首先应仔细阅读土质资料，如果是在粉砂等砂性土中顶进偏低时，一方面把进泥的泥浆浓度适当降低。同时要停止刀盘转动和减小顶管机的推进速度。 （2）如果是遇到两层软硬程度不一样的土时，应注意让顶管机的头部略微往上翘一些，同时把前三至四节砼管与顶管机后壳体联成一体。2.8.5 泥水管内产生沉淀、堵塞现象 1 现象 泥水管内泥水流动不畅通，顶管机推进因此也不顺利。见图。 2 原因 （1）泥水管内在泥

47、水管内管生沉淀这种现象大多发生在砂土层中。一是由于排泥泵效率低下流量不足，在泥水管内的流速应小于临界流速而使泥砂产生沉淀。二是在顶管机停止推进以前对管内冲洗力度不足而使泥砂产生沉淀。如果是粉细砂，一旦沉淀在泥水管内，时间一长板结起来就比较难冲洗干净。 （2）在含水量少的粘土层中，粘土会变成如同鸡蛋一样的泥团，如果泥团过大，它在管道的弯头处或蝶阀处会把管道堵塞。无论是那一种管道堵塞，都会影响顶管机的正常推进，时间一长，顶管机会往下沉，从而影响到顶管的质量。 3 防治措施 （1）如果排泥泵达不到所需的流量要求时，就应该更换。 （2）停止推进前必须对排泥管道进行较为砌底的清洗。 （3）如果是在含水量

48、少的粘土中推进，应减小刀盘每转一圈时所切削泥土的厚度，同时适当加大送水量。另外在排泥管道与基坑旁通之间加一只沉淀箱，可让土块或卵石在该箱里沉淀下来，过一段时间只需打开箱底把它们排出即可。2.8.6 泥水压力过高 1 现象 在顶进过程中，在位于刀盘前土体滑裂面的范围内的地面有渗水或冒水，并有微微地隆起。如果当机头通过此处之后，地面又会产生较大的沉降，且泥水压力表的压力较高。 2 原因 （1）顶进距离较长且排泥系统中无中继泵，使排泥流速过低或流量过小造成排泥不畅。 （2）排泥管路有漏气。 （3）排泥泵扬程过低，无法满足要求。 （4）推进速度过快，排泥管有堵塞。 （5）进水泵排量过大，与排泥泵不匹配

49、，造成泥水压力增高。 （6）中继泵排量过小。 3 防治措施 （1）在顶进距离过长时，应适时安装中继泵。 （2）检查排泥管路有无漏气，并设法把漏气处堵住。 （3）更换较高扬程的排泥泵。 （4）保持合理的推进速度。 （5）做好进水泵、排泥泵、中继泵之间的匹配工作。2.9 土压式顶管2.9.1 地面隆起与塌陷 1 现象 （1）地面隆起，且有放射状裂纹。见图。 （2）地面下陷，在沉降槽两边有平行的两条裂纹。 2 原因 （1）不论是地面隆起还是地面下陷，都是由于没有控制好土仓压力的结果。对土压平衡顶管而言，其土仓的压力由下式决定： P=PO±20KPa （2-6-1）式中：P土仓内控制土压力（

50、KPa）； Po静止土压力（KPa）； 而Po=Kogh （2-6-2）式中：Ko静止土压系数； g-土的容重（KN/m3）； h土层的厚度（M）。 在式（2-6-2）中，静止土压系数Ko与土的性质有很密切的关系，在砂性土中，Ko一般可取0.250.33之间；在粘性土中，Ko一般可取0.330.70之间。 （2）如果当土仓内的控制土压力大于掘进机所处土层的被动土压力Pp时，地面就会隆起。隆起的部位是位于顶管机机头的前上方。这种隆起有两个特征：第一、反映相当迅速。即只要当土仓内土压力一超过Pp时，地面立即隆起。第二、隆起的中心有好几条放射状的裂缝向四周伸展开去。而被动土压力则由下式确定： Pp=

51、ghtg2（45°+F/2）+2Ctg（45°+F/2） （2-6-3） （3）如果当土仓内的控制土压力小于顶管机所处土层的主动土压力Pp时，地面就会下陷。下陷最深的地面是位于顶管轴线上方的地面上。下陷的反映没有隆起反映那么快，而是有一个过程的。另外，地面下陷以后，在地面沉降槽的边缘会有两条平行的裂纹。主动土压力由下式确定。 Pa=ghtg2（45°-F/2）-2Ctg（45°-F/2） （2-6-4） 式中：土的内摩擦角（度）； C土的内聚力（KPa）。 3 防治措施 （1）严格控制好土仓内的控制土压力，不使它超出允许范围之外。一般在静止土压力±20KPa范围之内。 （2）如果在复土比较浅或过河等条件比较差的情况下，决定了土仓内的控制土压力以后，还须和它的主动土压力及被动土压力相比较，使Pmin>Pa，Pmax<Pp。 （3