顶管施工中管道偏差成因及纠偏措施.docx

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顶管施工中管道偏差成因及纠偏措施

顶管施工中管道偏差成因及纠偏措施

2009年第16期

（总第262期）

企业科技与发展N0.16.2009

EnterDfiseScienceAndTeclmolo〜'v&Development（CumulativelyNO

.262）

顶管施工中管道偏差成因及纠偏措施

农胜

（南宁市政工程有限公司，广西南宁530022）

I摘耍】在城市排水工程顶管施工中，由于土质变化，设备和操作等因素的影响，会在施工中出现管道偏差的现

象.此时施工中的纠偏工作就显得非常重要，其关系到管道的质量，以及整个顶进施工过程的成败.文章结合实

际施工经验.对机械顶管施工中管道产生偏差的原因及纠偏控制的一

些措施进行了分析.

【关■调】顶管施工;偏差;纠偏

【中圈分类号］TU992【文献标识码】A【文章■号］1674-0688（2009）16-0144-02

CausesandAdjustmentMeasuresforPipeDeviationduringConstruction

NoNGSheng

【Abstract]

Duringthedrainageprojectconstructionofpipejacking,pipedeviationoccursduetothechangeofsoil,equip-mentandinappropriateoperation,amongotherfactors.Inthissense,itisofvitalimportancetocorrectdeviationasitbearsonthequalityofpipesandtheentireconstructionofpipejacking.Thisarticleanalyzesthecausesofdeviationandpreven一tativemeasurescombingconstructionexperiences.

【Keywords1theconstructionofpipejacking;deviation;deviationadjustment目前，在城市排水工程施工中由于开槽施工占地大，影响交通，因此常将顶管施工法应用于非开挖管道敷设.因为人工挖土顶管法普遍存在效率慢，管道纠偏难等缺点，而机械顶管法具有顶进速度快，管道纠偏控制较好的特点.所以人们越来越倾向于使用顶管机进行顶管施工•雨水和污水管道一般都是重力流管道,对高程及中线的要求很严格，相关规范中各种管道的偏差最大不超过5cm.

而在顶管施工中，由于土质变化,设备和操作等因素的影响,会出现管道偏差现象.因此，纠偏工作是整个顶管施工过程中的关键，关系到项目管道的质量，甚至整个顶进过程的成败.

1机械顶管施工中产生管道偏差的原因

1.1主观因素

由于在施工准备工作，管道顶进过程中设备加工，安装，管节选择，操作技术等方而的人为原因产生的误差，会造成力矩不平衡.如果施工人员加以重视，并采取严格的检查措施.这些误差是完全可以防止的.

1.1」工具管或刃脚加工的误差

若丁具管或刃脚的整圆度不符合技术规定要求验收，会造成顶进施工刚开始就出现误差.所以，对加工后的工具管或刃脚，一定要严格按技术规定验收.

1.1.2管节的外形尺寸.

向工作坑内下管前要认真挑选管节，管端而的垂直度与平整度一定要符合管材验收规范.

1.1.3设备安装的精度

导轨,后座墙，千斤顶的安装应符合规范要求.主压千斤顶，中继千斤顶的布置与液压系统设计尤其重要.液压系统设计得不合理,会出现各千斤顶的供油速度不一致，并引起各千斤顶程长度上的差异.在开始顶进的20m范围内，受千斤顶偏心荷载的影响会引起管线的误差.布置千斤顶时要与管道中轴线相对称•高程要靠下方•顶铁安装后，要使着力点通过管壁中心线，双行纵顶铁的模数要对称，长度相等•顶进初期，导轨的安装出现问题是造成误差的决定性因素，应当仔细检查.

1.1.4顶管机操作

应根据土质选择顶管机械.如果顶管机选择不当,或人为

操作不当，有可能造成管前与管周同的土压不平衡，岀现偏

差,甚至岀现坍方，以致产生较大的偏心荷载.如.广西北海

市内涝整治工程中的四川北路排水改造工程，该工程土质为含

【作者简介1农胜（1973—），男，任职于南宁件x-,i有限公司，主要从事市政工程施工管理工作.

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水量丰富的砂土或砂性土,因此选择泥水平衡顶管机进行顶管

施工.

1.2客观原因

顶管施工中管道周同的土质不均匀时，作用于管周壁的土压力会不平衡，故设计时应尽量选择在土质均匀的地层中敷设管线.在顶管施工前，虽经过周密的地层勘察,掌握了比较详细的地质资料，但顶进过程中仍不可避免遇到预想不到的土质变化情况.如黏土层中夹带砂层，硬土层中夹着软土层等，都会造成力系的不平衡.

实际施工中往往遇到这种情况，在坚实的土质内顶进时，

管子容易产生向上偏移的误差;反之，在松散土层内顶进时，

容易出现向下偏移的误差•如，管顶覆土较浅时，作用于管顶

上的土压力较小，容易导致管端向上.在液化土内顶进，若缺

乏相应的技术措施，将可能出现大量流砂涌人管内，管底地基土内受到严重扰动，原土结构被破坏而失去承载能力，此时管端极易产生低头现象.穿越河道时，由于地下水位高,土颗粒较细,也常常岀现管端低头现象.

以上均属客观因素，事先不能预知,但应在顶管施工前作好地质分析,尽可能地预测可能出现的土层变化，并准备好相应的措施.

2几种容易造成机头偏差的情况

2.1出洞

在顶管施工中，出洞是一项很重要的工作，由于土质较软和机头较重,一般在出洞时会出现”叩头”现象，表现为机头急速下沉，造成偏差和纠偏困难.一般采用洞口加固的方法来避免m现这种现情况.

2.2土层变化

在顶进过程中，当土层变化，特别是在边软边硬的土层

中，很容易造成机头向土层较软的一侧偏移，且偏移较大，难以控制•遇到这种情况时，应该采用较慢的顶进速度，每分钟顶进5〜10mm,或采用间断式的顶进，利用刀盘停在某一位置不断地转动，很好地破碎较硬的土层.

2.3砂土塌落

在砂层中,过量的水循环会造成机头前端的砂土塌落，把机头垫高，造成机头一路走高.在这种情况下,应该采用适当的''闷顶",在机头前面形成一定的压力，防止砂土的塌落.

3纠偏的一般措施

在机械式顶管施工中，纠偏工作绝大部分是靠操作手通过操作台在地而手动控制.操作手根据设备的状况和机头的姿态对机头的偏差情况作出判断，同时考虑土质的情况，然后进行纠偏操作，具体为控制纠偏油缸的伸缩和主顶的推进速度.长期的顶管施工，实践证明，纠偏存在普遍原则.

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3.1勤纠微纠

纠偏操作，关键在”動”和''微"2个字上勤”，包

括勤观察和勤动作•勤观察是指操作手要不间断地观察，包括观察显示屏,指示灯和井内的情况，且观察不能够间断.对于

些m现偏差较大的情况，往往是由于顶进度较快，偏差的川现和发展较快，而操作手由于粗心或疲劳而分散注意力，发现问题时偏差己经较大，从而造成纠偏闲难•”微'，是指每次纠偏的幅度不要太大•突然的大幅度纠偏的危害己经为大家所认识•大幅度的纠偏往往会造成管接头开口，甚至造成漏水；往往纠枉过正，造成向另一侧偏差，形成…S，形管道;更甚者，造成顶力增大,引发其他问题•因此，尽量采用小角度纠偏.工具纠偏后，刃脚后部形成一个空隙，空隙的大小与纠偏角有关，纠偏角越大，空隙越大,管道顶进时周围土体容易坍入空隙造成地而沉降.同时，钢筋混凝土管纠偏比较灵敏，只要工具管能开挖出隧洞轮廓，紧跟的混凝土管道就能顺着隧洞跟进.因此，钢筋混凝土顶管的纠偏角不宜过大，否则容易造成轴线弯曲和地而沉降.

3.2动态纠偏

纠偏尽量在管道顶进过程中进行，避免在静止状态进行.

实践证明，当管道处于静止状态时，所需的纠偏力比顶进时的纠偏力增加50%〜90%;同时,静止状态下纠偏会对第一节管道产生较大的不均匀力.在动态纠偏过程中，通过观察偏差发展趋势可以灵活确定纠偏方案.如果纠偏量不大，且偏差方向靠近设计轴线，可以暂时不采取纠偏措施，继续顶进，直至偏差消除.

3.3改装顶管操作系统，采用电脑控制系统代替机

械操纵系统

由于施工单位机械顶管工艺相关技术欠缺，北海市四川路排水改造工程中的顶管机进场时的操纵系统只是通过一个由仪表，手柄构成的操纵台来控制.该操纵系统优点是直观，操纵简单;缺点是线路多，干扰大，纠偏受人为影响大，稍不注意就会造成纠偏角度过大而偏向另一侧，管道形成蛇形，顶力加大，影响进一步的顶进.而电脑操作系统优点在于线路少，由一个终端控制,顶管机头的所有情况均在电脑屏幕上显示，且纠偏角度由电脑控制在一定的范围内，减少人为失误,提高顶管设备纠偏的精度和质量.

3.4进行仪器的保护

仪器保护也是避免顶管施工管道偏差的重要措施•由于管道偏差主要控制仪器（激光经纬仪）需固定安放在工作井内，故往顶管机头内的刻度接收靶照射激光,通过摄像头在操纵室内了解到顶管机头的偏差情况,进行纠偏一旦仪器受碰撞则会发生移位,同时顶管机头的纠偏也会造成误差.防止此类事件发生的主要措施是勤复核和加固保护:

用木板钉好一个柜子，在仪器安置好后将柜子套在仪器外,再把柜子固定在工作（下转第148页）

的颗粒含量约25%〜30%,相变为砾砂.

3.2桩型选择

由于该楼房距防洪堤约30m,处于防洪堤保护范围，堤

防管理部门要求项目业主将设计方案提交予以审核，并对整个项目的施工过程进行跟踪监控.根据首次提交的设计方案，其桩基础采用沉管灌注桩.为避免施工时的振动冲击对防洪堤造成影响，经过比较论证及征求设计单位的意见.设计改用了钢筋混凝土预制桩（静桩），采用十字形桩尖.若采用静压桩在压桩施工中遇覆土层难以穿越时，可先引孑L处理.

3.3静力压桩施工过程

设计桩长度为17〜19ni（抗压桩，用于塔楼部分）和8m（抗拔桩，用于地下室无塔楼部分），选用PHC—AB400（95）的预应力管桩.经试桩合格后开始全面施工•在施工抗压桩（254根）时，施［前10根桩就有7根只能压到12m深，经过补勘，发现在12m深度处的砂层（砾砂层）较为密实，不易穿透，只能引孔.经甲方，设计单位，施工单位，勘察现场勘察，认为引孔从理论上可行，但实际操作起来难度较大（地下水位较高,砂层厚，成孑L难度大，工期长）,经堤防管理部门，项日业主及设计单位研究各种方案后，鉴于长螺旋钻孔压灌確桩不受地下水位的限制，具有成桩速度快,低噪音，无振动的优点.最终一致同意把预应力管桩改为采用中600的长螺旋钻孔压灌检桩.设计更改后，工程实施顺利,按计划工期完成施工任务.

3.4长螺旋钻孔压灌碗桩施工

长螺旋钻孔压灌磴桩常见的施工难点是钢筋笼难以下压到设计标高，原因足栓的流动性，和易性不易控制.为解决这个问题,施工方与商品混凝土公司达成协议，委托商品混凝土公司供应超流态確.这种栓和易性，流动性好，坍落度大，强度高,钢筋下压容易•其余施工方法和技术措施按常规的长螺旋钻孔压灌磴桩施工.

4结语

长螺旋作钻孔压灌磴桩的应用相当广泛,作为桩基础使用，可代替任何规格,任何地层中的预制桩和沉管灌注桩，可代替大部分的泥浆护壁钻孔桩和人工挖孔桩;作为CFG桩复合地基使用,完全可以代替碎石桩，砂桩，粉喷桩和搅拌桩等柔性桩使用;作为支护排桩使用时，不产生泥浆污染,不影响土方开挖,施工速度快;作支护及防水帷幕使用时，该素碗桩代替旋喷桩与支护排桩相互交叉形成堵水帷幕,强度高，堵水效果好.固

参考文献

[1JJGJ94—200&建筑桩基技术规范[s].

[2JDB11/T582-2008,长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工技术规程[s].

[3]刘正峰.地基与基础工程新技术实用手册[M]•北京:

海潮出

版社.2000.

[4]刘金波.建筑桩基技术规范理解与应用[M].北京:

中国建筑工

业出版社.2008.

[5]北京建工集团有限责任公司.建筑分项工程施工工艺标准（上下册）[M].第3版.北京:

中国建筑工业出版社,2008.

[6]筑龙网.建筑施工技术案例精选系列——建筑桩基施工技术案例精选[M].北京冲国电力出版社,2009.

[责任编辑:

蒙薇]

（上接第145页）

井地而上.需要测量复核时只需撤掉柜子便可进行操作.

措施能起到保护仪器的目的.

3.5要控制好纠偏量

以上4结论

纠偏操作中,包含有2个问题:

①往哪个方向纠;②纠偏量多少.在机械式顶管施工中，操作手都能从电视或电脑显示屏上直观地观察机头的偏差方向，从而决定纠偏方向.在出现了一个初始偏差以后，我们要根据土质的情况和初始值的大小，拟定一个纠偏的计划.一般用管子端头的张角或开口来控制最大纠偏角度.使用普通的钢筋混凝土管子，纠偏值应控制在20〜30mm以内，以纠偏量为参照值计算确定纠偏油缸的伸出量.在纠偏量达到初始值的一半时，应减少油缸的伸出量，避免机头向另一侧偏差.

纠偏工作是顶管施工的关键，它影响到管道建成后的质量和顶进的成败•要求操作手应熟悉设备的情况,了解顶进过程中土质的情况，积累在各种土质条件中纠偏的经验.在实践中，我们发现,把纠偏量和顶进的里程结合，绘制成顶进轴线图，看清趋势対纠偏的控制有很大的帮助.圈参考文献

［1JGB50282—9&城市给水工程规划规范⑸.

［2］徐鼎文，常志续.给水排水工程施工［M］.北京:

中国建筑工业出版社.1993.

［责任编辑:

蒙薇］