1、管道轴线偏差过大
(一)原因分析
①地层正面阻力不均匀,使工具管受力不均,形成导向偏差。
②顶管后部位移或不平整,造成顶力合力线偏离。
③千斤顶不同步,或千斤顶之间顶力相差较大,或安装精度不够,造成顶力合力线出现偏差。
(二)防范措施
①顶管施工前,应认真勘察管道通道区的地质情况,安装测力装置,指导纠偏。偏差修正应按照经常测量、经常偏差修正、少量修正的操作方法进行。
②使用同规格的液压千斤顶,使顶力、行程、速度一致,并使顶力合线与管道中线重合。
③加强顶管后部施工质量控制,保证后部不移位,后部平整,保证顶管设备安装精度。
④顶升过程中,应随时绘制顶升曲线,指导顶升校正工作。
2.地面沉降和隆起
(一)原因分析
①掘进机前端土压力不平衡引起的下沉和隆起。从土压平衡掘进机的原理来看,当掘进机充分切削和搅拌时,进土腔内形成具有较大塑性和流动性的土体。当正土压力控制在被动土压力和主动土压力之间时,地面就会下沉或上升。事实上,由于土质变化较大,基于理论计算的控制往往存在较大差异,不能正确把握,造成土压不平衡和沉降。另外,由于部分土压平衡掘进机对土体的适应性不完善,如刀盘截割面积过小,无法调节推进速度或螺旋输送机速度,使土压平衡压力控制不利或不便,造成土压力不稳定和隆起沉降。
②管道周围空隙引起的沉降和隆起。管道外周空洞是由掘进机纠偏或弯道推进造成的,因为在纠偏和弯道推进时形成的管道截面积大于管道截面积,空洞被周围的土壤填满,引起沉降。目前顶管普遍采用触变性泥浆减阻技术。掘进机外径比管道外径大2-3毫米,形成泥浆套。注浆不及时,会引起沉降。
③管道与周围土体摩擦引起的沉降和隆起。当管道被推进时,与周围的土壤有摩擦。这种摩擦力通常会在土壤中引起剪切扰动,从而导致土壤移动并引起地面沉降。在管道接头不平整、接缝不平整或管道不平整的情况下,这种剪切扰动会加剧,增加地面沉降和隆起。
④ 管道接头渗漏引起的沉降和隆起。当管接头密封圈放置不当或管端受力不均而损坏,管接头过度弯曲造成密封不良时,更容易发生接头渗漏,造成水土流失。这种土壤流失肯定会造成地面破坏。沉降和隆起。而且,管道界面的渗漏还造成触变性泥浆的流失,大大降低了支土减摩的效果,也可能造成上述两种原因的沉降和隆起。
(二)防控措施
①施工前应对工程地质条件和环境条件进行认真细致的调查,制定切实可行的施工方案,正确选择工具和管道,对靠近管道的建筑物和其他设施采取相应的措施。加固保护措施。
②设置测力装置,掌握顶压力,保持顶力与前方土压力平衡。
③ 施工中尽量采取小的修正,尽可能保证管道的平直度,减少因管道弯曲引起土层移动引起的沉降。避免突然整顿造成管接头密封失效、管端碎裂,造成水、土、触变性泥浆流失,造成地面沉降。
④ 顶进过程中,应及时注入足量符合技术标准的润滑支撑介质,充满管道周围的环形空间。施工完毕后,及时用水泥或粉煤灰更换润滑泥浆。
⑤ 严格控制管接头的密封质量,防止渗漏。
3、顶力突然变大
(一)原因分析
①工具管前端土体塌陷或障碍物增加阻力。
②管道轴线的偏差形成弯曲,增加了摩擦阻力。
③减阻剂膨润土泥浆配比不当或注入不及时、注入不足,减阻效果降低,摩擦阻力变大。
④顶升设备的泵、油缸或油路出现故障。
⑤顶进施工中,因故顶进时间过长,润滑泥浆失水,降低减阻效果。
(二)预防措施
①在正常顶管施工过程中,须密切注意顶管轴线的控制,使管轴线控制在允许偏差范围内。
②根据不同的地质条件配制合适的泥浆,采用同步注浆的方法,及时足量注入泥浆。
③顶升施工前应认真检修和维护顶升设备。
④ 上停时间不宜过长,发现故障应及时排除。
4.工具管旋转
(一)原因分析
①工具管前端土层软硬不均匀,造成工具管受力不均,导致工具管向软土层方向转动。
②顶升千斤顶和油路布置不合理,千斤顶之间存在顶升时间差,使顶升力线偏移,造成工具管转动。
③顶管轴线发生偏差时,纠偏量过大,引起工具管旋转。
④管道向左向下校正,管道逆时针扭转。
⑤后座或靠背不稳或主油缸与管子轴线不平行,使工作时主油缸方向改变,对管子形成扭矩,扭动管子。
⑥刀盘单向旋转,将管材反方向扭转。
⑦施工设备在管道内布置不对称,形成固定方向的力矩,使管道沿一定方向扭曲。
(二)预防措施
①如遇前端软硬土层不均,宜采用多挖软、多硬挖的方法。
② 顶进前应将千斤顶一台一台调整好,并采用相同规格,液压泵与各千斤顶的距离应相等,管径应一致。
③在顶进过程中,时刻注意跑偏的发展趋势。本着多测常纠的原则,多进行小范围的纠偏和预测纠偏,使偏差只在小范围内波动,尽量避免大角度纠偏。
④工具管上装有测力装置,测量平衡力的大小,指导纠偏。
⑤ 管道内设备重量应对称;主油缸安装应平稳并与管轴线平行;可用重物的方法纠正扭曲,即用一侧压住管子,使管子倒转。
采用反扭法,要注意对轴线的控制,以免造成轴线偏差过大,造成弯曲,影响以后施工造成困难。
5、钢筋混凝土管接头渗漏
(一)原因分析
①管接头、密封材料质量不符合技术标准或管接头在运输、装卸、安装过程中损坏。
② 管道轴线偏差过大,造成界面错位,间隙不均,填充材料不足。
③接口或止水装置选用不当。
(2)处理方法
可采用环氧水泥砂浆或化学灌浆进行处理。
6、钢筋混凝土管接头裂缝
管接头纵向和圆周方向有明显裂纹,造成管内渗水、漏水。
(一)原因分析
①管接头质量不合格。
②顶进过程中,顶进力超过管接头的承载强度,或轴心偏差过大,造成应力集中,管接头损坏。
③ 运输、装卸、堆放、安装方法不当造成管接头损坏。
(二)处理方法
仔细分析裂纹产生的原因和性质,根据不同的受力情况采取不同的处理方法。处理后应保证结构的原有承载力和完整性。
7、顶管前工作面上体塌陷
(一)原因分析
①前端土层性质发生变化,顶进量过小,没有起到保护平衡作用。
②敞开式顶进时挖掘量过大,或封闭式顶进时推进力小于上体压力。
③ 遇流沙。
(2)预防措施
①顶进施工时应采用短开挖、频繁顶进的方法,严禁超挖,并随时注意土质变化,采取相应措施,防止塌方。
②认真做好土壤降水工作。