浅析顶管工程施工常见质量问题及对策

摘要:顶管技术是一种早期使用的非开挖施工方法，凭借诸多优点而广泛应用。但在实际施工过程中，顶管施工还存在许多质量问题。为此，本文结合笔者多年经验，就当前顶管工程施工常见的质量问题进行分析，并提出相应的对策措施，以期指导实践。

关键词:顶管技术；质量问题；危害；原因；对策

中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：

随着城市规模的不断扩大，城市地下管道的施工技术要求也不断提高了。顶管技术作为一种非开挖施工方法，具有适应性强、环境污染少、投资成本低、适用管径范围大等优点，目前在我国城市的污水、雨水重力管道等基础设施建设当中得到广泛的应用。但是，在实际的顶管施工过程中仍存在许多质量问题，如果这些质量问题没有得到有效的处理，不仅会影响到顶管工程的质量安全，而且会对工程周围的环境造成一定的污染。因此，如何解决顶管工程的质量问题是当前施工人员面临的难题之一。

1 接口漏浆

1.1 现象及危害

压浆是顶管作业中极其重要的环节，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、密封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。

1.2 原因分析

(1)管口的质量问题，如接口尺寸不对。

(2)密封圈的问题：

a.密封圈尺寸不对，现在施工中多采用楔形密封圈，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，在受压的情况下，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。

(3)操作失误，在管节对接时，密封圈没有完全进入承口，或在插入的过程中发生反转，这些都是将来产生缝隙的隐患。

(4)管接口损坏，张角过大使密封失效。

(5)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。

1.3 对策

(1)加强对管材的质量监督，混凝土管节表面应光洁、平整，无砂眼、气泡，接口尺寸符合规定。

(2)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、无裂缝、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能发现。

(3)检查密封圈不能有反转、挤出现象。

(4)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地顶进油缸，使管节正确地插入合拢。

(5)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。

(6)在顶进过程中认真控制好方向，纠偏不要产生大起大落。

2 管节破裂

2.1 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时过程中，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”是较重大的质量事故，常会造成整个工程的报废，需严防发生。

2.2 原因分析

(1)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。因此在没有达到临界顶力时，管节就出现裂缝。b.管节部分端面不平直，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少，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。

上述质量缺陷使管节在顶力尚未达到临界值时，就已经出现裂损现象。

(2)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，这就非常危险。如果在焊缝处产生向上弯折，焊缝就很容易被破坏。

(3)管节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。

(4)管道顶进后期，由于管道的中心或高程误差的存在，使管道摩阻力增大，如不能及时调整顶进误差，使摩阻力接近极限顶力，管节会因顶力达到极限面压裂。其原因有：

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，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。

2.3 对策

(1)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达到设计标准。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0.05mm的裂缝，端面是否平直，外表是否光滑平整等。

(2)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。

(3)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。

(4)采用触变泥浆来降低顶进阻力。

(5)管道顶进中坚持“先挖后顶”和“随挖随顶”的原则。

(6)在顶进过程中认真控制好方向，纠偏不要大起大落。

(7)在顶进过程中，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。

(8)管节已被顶坏，应更换新管。

3 顶力过大

3.1 现象及危害

顶力过大是指顶力超出了顶管的控制顶力。顶进阻力由两部分产生：(1)机头：包括开挖面迎面压力和机头筒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。(2)沿线管节的摩阻力：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。

3.2 原因分析

(1)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。

(2)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。

(3)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，也会使顶力增大。

(4)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。

3.3 对策

(1)设计初期就要做好详细的地质调查，避免暗桩等因素。

(2)避免浆套破坏。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，保证泥浆的质量。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。先分析哪一个区域顶力大，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。目的是防止浆套偏侧高压。e.检查地面特别是相邻的管道，是否有地方存在漏浆现象。f.加强浆套管理。