顶管工艺流程与质量通病防治手册

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

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M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（①800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

1.1.1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Cc保讦C、A、B在一条轴线卜.，置经纬仪在C点匕

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

1.2.1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。

122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1()()〜200MM,

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4〜6

个临水点，保证轴线标高-临水点高程=h,安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AD,的距离，只需保证AD的距离约等于AD，

的距离既可，误差不应大丁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，钢支架或碎垫层。

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，可以减少拌泥管路过长而且产生的管

注

浆

排泥系

统

2

号

补水

泥

浆

池

送水泵

送水

路摩阻力，沉石箱的配置可沉淀块状物，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①10(),

L=5OOMM的两根钢管在洞口上下部各取长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

0.05-0.lkg/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AP,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，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：

左

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，±

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：

L它选用的土质范围广。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

0.509.70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

2.1.1施工井位与设计井位发生较大偏差

2.1.2管道中心线偏差较大

2.1.3管底标高偏差较大

2.2工作井的构筑与设备布置

2.2.1工作井渗漏

2.2.2导轨偏移

2.2.3洞口止水圈撕裂或外翻

2.2.4后靠背严重支形、位移或损坏

2.2.5主顶油缸偏移

2.2.6测量仪器移动

2.2.7工作井飘移

2.2.8工作井浸水

2.3管材与接口

2.3.1管接口处错口

2.3.2管端破损

2.3.3管接口渗漏

2.3.4管壁裂缝与管壁渗漏

2.4中继间

2.4.1中继间渗漏

2.4.2中继间易回缩

2.4.3中继间处发生折点

2.5注浆减摩

2.5.1注浆材料选用不当

2.5.2浆液不符合要求

2.5.3注浆工艺不完善

2.6地面沉降与监测

2.6.1地表隆起

2.6.2地面沉降

2.6.3沉降监测

2.7手掘式顶管

2.7.1严重偏高

2.7.2左右偏差较大

2.7.3严重偏低

2.7.4主顶推力过大

275地面沉降较大

2.7.6地面隆起

2.8泥水式顶管

2.8.1泥水冒出地面

2.8.2主顶推力猛增

2.8.3爬高

2.8.4叩头

2.8.5泥水管内产生沉淀

2.8.6泥水压力过高

2.9土压式顶管

2.9.1地面隆起与塌陷

2.9.2顶管机偏转

2.9.3顶管机飘浮不定

294喷发

295叩头

2.10气压式顶管

2.10.1漏气

2.10.2地面下陷

2.10.3偏差较大

2.11无排土顶管

2.11.1方向偏差

2.11.2推力增大

2.12夯管

2.12.1方向偏差

2.12.2夯管机损坏

2.13钢管顶进

2.13.1管接口断裂

2.13.2推力增大

2.13.3钢管失圆、变形

2.14管棚施工

2.14.1接口渗漏、错口

2.14.2顶棚钢管变形严重

2.15曲线顶管

2.15.1曲率半径增大

2.15.2曲率半径变小

2.15.3推力过大

2.15.4管口破损

2.16复杂条件下的顶管施工

2.16.1深复上条件下易发生的问题

2.16.2双排平行推进时方向易失控

2.16.3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

I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2.1.1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，则是由于碎浇捣不良所引起的。

（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）对施工不良的碎处采用注浆止水。

（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。

（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、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-lo

（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）用钢筋碎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・2

2.2.5主顶油缸偏移

1现象

（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

（I）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

（I）正确安装立顶油缸，同时后靠背一定要用薄板垫实或用碎浇

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。

（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

（I）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原囚

(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

(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231

3防治措施

(1)加强对成品碎管质量的复查、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

是埋在碎管内的，在纠偏过程中能承受较大的纠偏力，钢套不会损坏。

见图2.3-2。

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

（I）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232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

入佐管的插口槽入。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，成品管子质量有问题，管子的碎不符合标准等。

（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。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。

243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300〜400MM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2.5.2・1

（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。2.5.2-1

（2）在碎或钢管顶管中，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。

2522

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FI俱增。见图262「1。

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）涧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。

263沉降监测

1现象

在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：

Vss

Wmaxa=-------(m)(2-6-1)

V2nis

式中：W,一中心线处最大沉降量(M)；

Ws$—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23M,W43M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：及一从地表到管道中心轴线的深度(M)；

Z—沉降测定面的深度(M)。

如果沉降测定面在地表，则Z=()M。

1985年又有学者推荐is的计算公式为：

is=0.64+0.48(Zo-Z)±1.()1M(2-6-3)

对于低固结土，则为：

js=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Z°为8M,Z=0,则：

is=0,43*(8-0)+l.l=4.54M

如果管外径为4.0M,土体损失为3%,贝IJ：

23

Vss=兀/4*4*0.03=0.377M/M,

这时，管道中心线的地表最大沉降为：

0.377

Wmaxa=-------------=0.033m

J2n*4.54

3防治措施

严格地讲，在顶管施工过程中，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

顶时就会沿着土的臼然休止角往上爬。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2〜3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原囚

造成这种偏差的原因是由于工具管上部土较硬，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2.8.1-lo

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1-1.1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

没有顶儿节管子，主顶油缸的推力已达极限，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。囚为土层的含水量少，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。又因为所用管材碎管在顶进过程中又

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

己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，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，同时把前三至四节碎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

285」。

2原因

(1)泥水管内在泥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，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291-1。

（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（KPa）；

Po—静止土压力（KPa）；

而Po=Koyh（2-6-2）

式中：Ko—静止土压系数；

丫―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().25〜0.33之间；在粘性土中，Ko一般可

取0.33〜0.70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=yhtg2(45°+(D/2)+2Ctg(450+6/2)(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=yhtg2(45°-(D/2)-2Ctg(45°-①/2)(2-6-4)

式中：①一土的内摩擦角(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,PmaxvPp。

（3）一旦发现有隆起，应把控制土压力调低些。反之，一旦发现

有较大的下陷，则应把控制土压力调高一些。调整以后，还须对地面

的变化情况加以跟踪。

2.9.2顶管机偏转

1现象

顶管机转向顺时针或逆时针，给操作、排土、测量等工作带

来诸多不便。见图292/°

2原因

（1）在出洞之前，如果是大刀盘顶管机，由于机身与导轨之间的

摩阻力不足以抵抗刀盘转矩的反力而使顶管机偏转。刀盘如果是顺时

针方向转，顶管机则往逆时针方向偏转，反之则相反。

（2）不论是大刀盘还是多刀盘顶管机，在土层中顶进过程中都会

发生偏转。这种偏转往往不仅仅限于顶管机，而且涉及整条已顶进的

管道。大刀盘可用反力来解释这种偏转，而多刀盘则无法解释这种偏

转现象。但有一点是可以肯定的：即纠偏越频繁，方向歪歪扭扭则这

种偏转越大；反之则小。

3防治措施

（1）可在顶管机或随其后2〜3节管子上，焊上防偏转的定位板，

让它卡在导轨的两边。在顶管机出洞时，可用两只较大吨位的手拉葫

芦，一头挂在前座墙的挂钩上，另一头钩在顶管机或碎管的拉环上，

当管子徐徐推进时，把手拉葫芦慢慢地收紧，就可防止顶管机或碎管

的拉环上，当管子徐徐推进时，把手拉葫芦慢慢地收紧，就可防止顶

管机在出洞时发生偏转。

（2）利用大刀盘的反力来校正这种偏转。校正时必须注意到以下

几点：第一、顶管机向哪个方向偏转，刀盘就向哪个方向转动。第二

要适当地加大刀盘的吃土深度，以使其力矩增大，否则不易校正过来。

2.9.3顶管机飘浮不定

1现象

当管子顶到一定距离如50M以外时，会出现以下情况：主顶

油缸一旦顶进，顶管机则沉下；主顶油缸一旦退回时，顶管机会浮起。

如此让人感觉顶管机有关飘浮不定，不仅影响测量，而且也影响管子

顶进质量。

2原因

此种现象为土压平衡管中的一种特有现象，它必须同时具备

以下几个条件：第一、这种土压平衡顶管机的重量比较轻；第二、是

在复土深度较深的软粘土层中顶时；第三、这种粘土的容重比较轻，

即土中的气体含量比较丰富。

当主顶油缸顶进时，土仓内的土压力会增高，使顶管机周围

的土中所含的一个个微小的空气泡被压缩，顶管机下部的土的体积会

变小，于是顶管机沉下。反之，当主顶油缸退回时，顶管机下部的土

就不受主顶油缸顶进压力的影响，于是这些微小的气泡就会膨胀，从

而可以把顶管机托起来。与此同时，顶管机上部和左右两侧的土的气

泡也会随着主顶油缸顶进时，它们被压缩，当主顶油缸退回时它们会

膨胀，但它们的变化对顶管机的影响不大，所以不会在顶管机上反映

出来。

3防治措施

（1）可适当降低土压平衡顶管机内的土压力。尤其是在主顶油缸

要退回时\先让螺旋输送机排土，把土仓内的压力降到与主动土压力

较接近的值。

（2）为了使测量数据有可比性，每次测量都应在主顶油缸顶进时

进行。

（3）如果顶管机太轻还可在顶管机内压上些铅块或铸铁块。

2.9.4喷发

1现象

喷发是指土压平衡顶管机的螺旋输送机的排土口会喷出大量

的泥水。

2原因

（1）是顶管机前方有较丰富的明水。如遇到了断裂漏水的上、下

水管道；与河床贯通；与水塘等积水、蓄水池贯通。

（2）顶管机遇到了承压水或地下蓄水包。

3防治措施

（1）立刻将螺旋输送机出土口关闭。

（2）调查属于哪种类型的水

（3）如果与河道等贯通则必须用不排土的方法“闷顶”一段距离。

这时应观察土压力表，不能让它太高，否则就须顶顶停停，直到不再

喷发为止。这里的“闷顶”与手掘式“闷顶”有区别，它是刀盘转而

不排土。

（4）如果是遇到承压水或水包，喷发一段时间以后，水的压力会

慢慢降低，水流渐渐减小。这时，可把螺旋输送机反转，同时把顶管

机慢慢地向前推进，直到不排水时为止。

2.9.5叩头

1现象

顶管机在出洞时头往下偏差较大。

2原因

顶管机在出洞时，或是由于洞口没有延伸导轨，或是由于土质软

而产生叩头，不仅土压式顶管有，其他形式的顶管也有这种现象。

3防治措施

首先在洞口处应设置延伸导轨或者用砖头砌一个弧形的托，把顶

管机下部托住，不让它叩头。其次，如果土太软则应把纠偏油缸全部

收紧，同时把顶管机与其后的三到四节管子联成一体。

2.10气压式顶管

2.10.1漏气

1现象

空气的消耗量增加，气压仓的压力下降或不稳定，继而影响

顶管质量及进度。

2原因

（1）顶管机设备自身的原因如管路、气压仓等处有漏气。

（2）是土质条件发生了变化，地面或所顶管道产生的漏气。

3防治措施

（1）检查顶管机及其附属设备及供气管路等处，看看有无漏气，

有则加以堵漏。

（2）所顶管道内产生漏气多由接口处密封不良所致且在全气条件

下顶管时会发生。对有漏气的接头用橡胶内衬套及内套环封住。

（3）由土质发生变化的防治最为复杂。可以是因为复土层太薄，

也可以是没有足够厚的粘土层，还可以是由于土层松散等。如果这只

是局部的，那只要推过这段即可，可用降低气压的办法来推过去。如

果是较长距离或全线都是这样，那只能改变方案采用另外合适的顶管

施工方式。

2.10.2地面下陷

1现象

在所顶管子上方的地面产生很大的沉降，局部地面下陷较深,

还可以导致地下公用管线损坏。

2原因

（1）气压式顶管施工方法自身决定了它在施工以后的地面沉降较

大。原因因为是利用气压在挖掘面上疏干地下水时土层会产生一次压

密沉降过程。另外，顶管作用过程也会产生一次沉降。气压顶管施工

的沉降是这两次沉降的叠加，因此是比较大的。

（2）局部产生较大的沉降有可能是由于2.7.1中所提及的原因所

致，也有可能是超挖所致，沉降过大以后必然会导致地下管线损坏。

2.10.3偏差较大

1现象

高程或左右偏差出现较大值，而且纠偏的效果不明显。

2原因

气压式顶管采用的是机械手挖中者采用人工挖土，在纠偏过

程中，除了使用纠偏油缸来进行纠偏以外，还可以挖土方式与多少来

辅助纠偏，大多不易出现较大偏差。只有在复杂土质条件下才可能出

现较大偏差。其一是挖掘面上产生较大的塌方，顶管机则容易偏高。

其二是遇到古旧的废弃的河道，就会出现偏差。如果河道偏左，方向

则易向左偏；反之，则相反。

3防治措施

只有以挖土方式来辅助纠偏。如偏高，则尽量挖下部的土，

并且让土仓内的土适当地充满些，以土压力来防止塌方。如果偏左或

偏右，则多挖去右边或左边的土，同时，与方向纠偏系统共同进行纠

偏，这样效果会较明显些。

2.11无排土顶管

无排土顶管多在直径较小、复土较深、土质较软、距离较短的条

件下施工。它的主要特征是把土向顶管机四周挤正，在顶管机过后，

紧随在顶管机后的管子也顶入土中的施工方法，这种挤压有机械的，

也有采用气动冲击等多种形式的，而不用排土则是它们共同的特征。

2.11.1方向偏差

1现象

方向偏差较大，已无法进行测量。

2原因

(1)由于无排土顶管施工的口径一般都较小，只在①100MM于中

300MM之间，所以方向一有较大偏差，就会发生测量靶找不到而无

法测量的现象，因此，对无排土顶管的方向要求较严格。

(2)方向偏差大多是由于土质条件所造成的，如土较硬，就会产

生向上的偏差。这是囚为在顶管机下部的士不易再被压实，而使顶管

机产生向上的分力，从而使顶管机易偏高。

(3)也有可能是遇到障碍，使顶管机产生偏差。

3防治措施

如果是土质条件较硬而使顶管机偏高可改变顶管机头部的几何

形状来加以改善。普通的顶管机的头部大多做成园锥形，顶管机在顶

进过程中容易产生径向分力。尤其在土质条件较硬的情况下，这种向

上的分力较大，必然使顶管机产生爬高。如果我们把顶管机机头改成

由一个个直径从小到大园柱体叠加在一起的宝塔形，在其顶进过程中

就只胡端面的阻力而没有或很少有径向分力，顶管机也就不易产生偏

差。另外，如果再辅以方向纠偏装置，这样一来，顶管机就不容易造

成偏差了,当然，遇到障碍的偏差是无法避免的，一般情况下只有把

所顶管子及顶管机拨出，在另外一一处再顶。

2.11.2推力增大

1现象

在顶管过程中，主顶油缸的推力突然增大。

2原因

这大多由于顶管机前有障碍所致。与其他顶管形式相比较，

无排土顶管属于向微型顶管，口径比较小。如果以10倍顶管机外径

的深复土计算，也不过3M左右。在浅土层中障碍比较多，这是无排

土顶管经常遇到障碍的原因。

3防治措施

可以拨出重新顶，也可以在地面开挖，把障碍物排除以后再

顶。

2.12夯管

夯管就是空气锤把水平的钢管夯到土层中去的一种铺设地下管

道的施工方法。它所夯的管大多在直径较小钢管，个别的钢管直径可

达2M左右。它只有用于钢管，而不能用于碎管或PVC管等。

2.12.1方向偏差

1现象

由于夯管大多没有方向校正装置的及其方向偏差的采用的测

量手段也不够精确，所以经常出现较大偏差。而且这种偏差许多只有

在钢管到达接收坑以后才能精确测量出来。

2原因

（1）钢管接头在焊接时前后管子的轴线不直是方向偏差产生的主

要原因。

（2）也可能是由于土质或障碍的原囚所造成的。

3防治措施

（1）顶管工作坑要有足够的长度，从而可使钢管管节长些，以避

免焊接时前后两管不直而产生方向偏差。

（2）钢管端面与轴线要保持垂直。

（3）焊接时，前一节钢管留在工作坑内有足够的度长，以便于对

得更准确些。而且，导轨也要有足够长度。

（4）至于土质或障碍原因产生的偏差请参照2.8」一节。

2.12.2夯管机损坏

1现象

夯管机在夯管过程中损坏，外壳破碎。

2原因

（1）所夯管子距离过长，使夯管机一直处于超负荷状态下运转。

（2）土质太硬不适合夯管作业。

3防治措施

（1）设计、夯管距离时应充分考虑夯管机能力这一因素。

（2）若遇到不适宜于夯管作业的土质时，就必须改变作业方式。

（3）属正常损坏，更新。

2.13钢管顶进

2.13.1管接口断裂

1现象

顶进过程中发现有的接口出现裂纹并从中有水渗漏出来。

2原因

（1）接口焊接质量有问题：焊条牌号与钢管材料是否适用；焊接

坡口是否标准；焊缝是否焊缝。有的因焊缝拉于钢管中的底部，有导

轨等搁着，就不焊，这是非常危险的。这时钢管下部只有管内焊缝，

如果在此焊缝处产生向上的折角，焊缝就眼容易被破坏。

（2）纠偏偏过于频繁，偏差且又过大，使焊缝被破坏。

3防治措施

（1）应根据钢管材料选用合适的焊条，在冬季、下雨天还要防止

焊缝骤冷产生裂纹。

（2）应根据焊接规范对钢管接口进行设计，推荐采用K型坡口或

单V型坡口。

（3）人不能进入的钢管采用单V型坡口，在管外进行单向焊接双

面成形。对人能进入的钢管采用K型坡口，且内外均要焊透，为此,

需在工作坑内设低于底的焊接工作坑，且在导轨上留出100MM左右

的焊接工艺槽口。焊接后还应采用拍片或无损探伤，以确保焊接质量。

（4）防止过大的纠偏，更要防止过大的蛇形，以减小焊缝在承受

不必要的外力时变遭破坏。

2.13.2推力增大

1现象

顶进过程中主顶油缸的推力超出正常的推力的有很大的增

加。

2原因

（1）钢管方向不准。钢管推进与砂管推进的最大区别就在于接口，

前者是焊接接口，呈刚性，后者是柔性接口。因此，校正方向对推力

的影响就比较大。

（2）地面上堆积的荷载是否太重。这种情况下所有顶管的推力都

会增大，不仅仅是钢管顶管。地面堆积了大量预制构件，砂石材料就

会