顶管施工过程中的常见问题及处理措施

导读： 结合2020年龙岗区龙岗河流城河流水质提升及污水处理提质增效工程-雨污干支管网完善工程顶管施工中遇到的实际情况，分析了顶管施工中可能遇到的问题及处理措施。 一、工程概况 2020年龙岗区龙岗河流域河流水质提升及污水处理提质增效工程-雨污干支管网完善工程龙城街道范围内设计新建雨污水干管约20km，其中...

结合2020年龙岗区龙岗河流城河流水质提升及污水处理提质增效工程-雨污干支管网完善工程顶管施工中遇到的实际情况，分析了顶管施工中可能遇到的问题及处理措施。

一、工程概况

2020年龙岗区龙岗河流域河流水质提升及污水处理提质增效工程-雨污干支管网完善工程龙城街道范围内设计新建雨污水干管约20km，其中约15km采用顶管工艺施工，顶管施工采用顶管专用管材-Ⅲ级钢筋混凝土管，涉及管径有DN800mm、DN1000mm、DN1200mm、DN1500mm，顶管接收井和工作井主要采用沉井法工艺施工，部分区域受地质条件及综合管线影响采用逆作法工艺施工。

二、顶管施工常见问题分析

1.“卡机头”问题分析

（1）顶进过程中遇到不明障碍物。盛龙路污水干管完善工程井段下穿龙岗河设计为倒虹吸段，采用2根DN1200mm钢套管并排顶管，顶进施工完成后，在钢套管内铺设DN1000mmPE管道，钢套管和管间隙采用水泥浆液填充。单段顶管长度为89m，管道埋深为6.48~14.40m，顶管顶进路由主要穿越微风化大理岩、软可塑-硬可塑状残积土(大理岩)弱风化(下段)大理岩、软塑状残积土地层，顶进后遇到不明障碍物(木桩)导致顶管机“卡机头”，无法继续顶进。

（2）顶进过程中遇到综合管线。红棉路污水干管完善工程井段长101m，管道埋深6.49~9.91m，设计采用DN1200mm机械顶管施工。顶进约 70m后遇到110kv电力管线(设计管道埋深及产权单位交底埋深与实际埋深严重不符)导致无法继续顶进。

（3）实际顶进地质与地勘资料不符。污水调配管井段顶管长约170m，管道埋深6.49~9.91m，设计采用DN1500mm机械顶管施工，设计地勘资料显示顶管穿越地层主要为杂填土、淤泥质土、粉(砂)质黏土，但实际顶进83m后遇到碎石及块石地层，导致顶管机“卡机头”，无法继续顶进。

2.管道开裂问题分析

（1）管材质量不合格。顶管施工使用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；管节部分端面不平直，不垂直，倾斜偏差大于规范要求；管节进入顶管工作井前已经出现比较大的裂缝，或管口处有蜂窝麻面，甚至露筋，均会造成顶管顶进过程中出现管道开裂问题。

（2）单段顶管顶进长度过长。设计过程中设计人员考虑不周全，设计单段顶管长度过长，或者是现场实际施工过程中，某些顶管井因外界因素制约无法按设计位置实施，导致顶管长度增长，进而使得管道实际顶力大于管材最大允许顶力，造成管材破裂。

（3）顶管顶进轴线控制不好。顶管施工过程中未做到“勤测勤纠”，或测量人员测量误差未控制好或测量设备未定期校准，造成顶进轴线偏差使得管道中心未在一条直线上，造成顶管管材受力不均匀或局部受力，引起管道开裂。

（4）顶管施工过程中频繁停顿。如意路顶管工程井段长110m，管径为DN1500mm，管道埋深为9.96~10.45m，顶管主要穿越地层为细砂、圆砾、粉质黏土、微风化大理岩石层，采用泥水平衡岩盘顶管机施工。顶进施工过程中受台风、夜间施工遭投诉等因素影响导致频繁停工，且因顶进间断时间过长、地下水丰富造成触变泥浆离析，顶管管道周边砂层沉积，包裹管道，造成管道“抱死”，重新顶进顶力骤增引起管道破裂。

顶管施工现场

3.顶管路由区域路面沉降问题分析

（1）顶管施工造成顶管上方土体变形或地层结构破坏。由于顶管机前进主要靠千斤顶的推力，因此只有千斤顶有足够的力量克服前进过程所遇到的各种阻力，才能不断往前顶进，同时该阻力又反作用土体，对土体产生附加应力，引起土体变形或地层结构破坏。

（2）顶进过程中造成土体损失。在顶管施工过程中，造成自然稳定土体损失的主要原因有：顶管设备操作人员经验、技术有限，未能很好的控制顶管施工过程中出渣量与进浆量，导致进浆量小于出渣量，造成土体损失；管节及中继间接头处理不当，存在缝隙，导致管节周围的土体流失；进出洞口未安装止水环或止水环密封性不好，在顶管机进洞或出洞过程中，带出多余的泥沙，造成土体损失。

三、处理措施

1.“卡机头”问题处理措施

（1）顶进过程中遇到不明障碍物处理措施。盛龙路污水干管完善工程井段在“卡机头”位置位于河道挡墙下方，不具备“开天窗”清理障碍物的条件，且机头前方为软塑状残积土地层，从机头检修孔位置进入清理障碍物危险系数较高。经参建各方多次现场踏勘研究，决定对已顶进段管道周边土体进行注浆加固，然后人工顶进DN2000mm钢套管，将已顶进管节和顶管机机头反向拖出，然后在钢套管内部对障碍物进行清理，确保施工安全，清理完成后，重新安装顶管设备进行顶进。

（2）顶进过程中遇到综合管线处理措施。红棉路污水干管完善工程因遇到现状110kV电力管线导致无法继续顶进，为确保现状110kV电力管线供电安全，取出被卡机头，决定在卡机头位置“开天窗”取出机头，与电力管线交叉位置调整管径铺设，解决管道冲突问题。

（3）实际顶进地质与地勘资料不符处理措施。污水调配管井段结合现场实际情况，在卡机头位置“开天窗”取出被卡机头，并对碎石及块石地层区域进行超前小导管注浆固结。超前小导管前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲。小导管中间部位钻φ10mm的注浆孔，注浆孔呈梅花形布置(防止注浆出现死角)，间距为150mm，尾部1m范围内不钻孔以防漏浆，末端焊直径为6mm的环形箍筋，以防打设小导管时端部开裂,影响注浆管联接。注浆完成后重新安装顶管设备进行顶进。

超前小导管构造图

2.管道开裂问题解决措施

（1）管材质量不合格解决措施。严控采购渠道，选择质量优良、信誉良好的供货厂家；严格检查管材出厂合格证、检验报告及材料出厂合格证和材料的取样送检合格证明；管材进场组织进场验收，对管材外观、接口等进行严格检查，对存在缺陷的管材进行退货处理，严禁投入使用；管节调运、安装时做好保护措施，避免对管材造成损坏。

（2）单段顶管顶进长度过长解决措施。顶进施工前需对顶管顶力及管材允许顶力进行仔细计算，当计算管道顶力接近或超过管材允许顶力时，应增加中继间，确保顶进过程中因管道顶力超过管材允许顶力致使管材破裂。

（3）顶管顶进轴线控制不好解决措施。测量人员持证上岗，并定期组织测量知识培训，避免在实际施工过程中因测量人员失误造成测量数据偏差，误导现场施工；测量设备要定期进行校准检修保证测量精度；顶管施工中要做到勤测量、勤纠偏，单次纠偏量不宜过大。

（4）顶管施工过程中频繁停顿解决措施。如意路顶管工程井段管道“抱死”，重新顶进顶力骤增，引起管道破裂，无法继续顶进，后组织参建各方现场踏勘研究，决定从接收井人工顶进DN2000mm钢套管，人工顶管采用水磨钻工艺实施。DN2000mm钢套管顶进至机头前方时顶管机迎面阻力消失，并对破裂管材进行钢内衬加固，加固完成后再启动千斤顶将顶管机推出至接收井，然后破除更换破裂管材，并对钢套管和混凝土管间隙进行补充注浆填充。

人工顶管方式顶进示意图

3.顶管路由区域路面沉降问题解决措施

（1）顶管施工造成顶管上方土体变形或地层结构破坏解决措施。2020年龙岗区龙岗河流域河流水质提升及污水处理提质增效工程-雨污干支管网完善工程顶管施工地层多处于砂层、砾砂层或土层与岩层分界区域，顶管施工时极易造成顶管上方土体变形或地层结构破坏，进而引起路面沉降，因此在顶进施工前，对该类不良地层进行加固改良尤为重要。针对不良地层采用双液注浆预加固处理。

不良地层注浆改良大样图

（2）顶进过程中造成土体损失解决措施。在顶管施工前，技术管理人员对顶管设备操作人员及现场施工人员进行详细交底，顶进施工过程中通过调整压力平衡技术参数来控制好出渣量与进浆量，做到泥水平衡；管节及中继间安装时，做好接头处理，避免接头漏浆；进出洞口需正确安装止水环，且需保证止水环密封性良好，尤其是在砂层等强透水层地质中，顶管井进出洞口还应适当增加高压旋喷桩加强止水，避免在顶管机进洞或出洞过程中，带出多余的泥沙，造成井壁周边土体损失，引起路面沉降。

四、结语

结合2020年龙岗区龙岗河流域河流水质提升及污水处理提质增效工程-雨污干支管网完善工程顶管施工中遇到的问题及相关解决措施进行论述，旨在为今后的顶管施工积累经验，做好超前谋划，减少不必要的成本支出，提高施工效率。