几种常见的顶管施工故障及对策完整Word格式.docx

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3）顺套管法：

在工作井顶进内径大于管道外径的钢管，从而确保土体不坍塌或设法减小管壁摩阻力的方法；

4）内套管法：

在原来的管道内顶入一支直径稍小的钢管，并与机头连接，从而达到重启机头的目的；

5）引导洞法：

在接收井中,逆向顶入同口径管道，使两机头对接,然后此顶彼拉，达到预期目标的一种解决方法.

3、工程实例

1）开天窗法:

此法常用于故障机头上方地面符合施工条件，且该处地质状况亦利于开挖或进行开窗作业，它可分为大开挖法、钢板支护开挖法、沉井开窗法和钢护筒开挖法等.

实例一:

无锡312国道（Ф1000砼F管）顶管工程，日本ISEKITCC-1000泥水平衡偏心破碎型掘进机头。

症状：

顶段长142米,机头位于离工作井101米处时，发现操作台扭矩表异状波动，同时机内发出金属间摩擦的刺耳声音,观察排泥口，发现大量漂浮油渍。

疹断：

偏心齿轮动密封件磨损，齿轮油外溢，部分泥浆水压入齿轮油箱，造成主轴承损坏。

对策：

该段处于路缘绿化带上，为黄褐色粘土层,适合于开挖施工处理,且故障发生时,顶力仅为102吨,减摩注浆情况良好,建议大开挖取故障机头,然后换新机头与机头管重新衔接,再启动油站开顶，控制时间12小时。

施工注意事项：

处理动作要迅捷,新机头必须满足调运条件,开挖面不宜过大，起吊故障机头时尽量不要破坏机下土层,在确保现机头标高与原机头一致情况下,方可回填土方.处理过程中，为保证触变泥浆压力，需定期进行补浆。

实例二：

无锡珠江路（Ф800砼F管）污水顶管工程，PSD800型泥水平衡式顶管机头

管线穿越铁路原下行立交匝道边，刀盘扭矩超限波动，前有异状物迹象，退回主顶液压油缸,异动消失。

诊断：

刀盘处遇较大障碍物，疑为砼基础。

由于该处正在新建跨铁路立交，机头位置地面均为回填土方，建议采用钢板桩支护开挖，用镐头挖机破碎砼块后作清障处理.

钢桩围护时应注意避开机头位置。

砼块破碎时切忽损坏掘进机刀盘。

处理期间，需保证触变泥浆压力。

实例三:

无锡新区312国道（φ800砼F管）污水顶管工程,日本ISEKITCC-800型泥水平衡式顶管机

本管道地面埋深8.5m穿越河道，管道顶至离河口1米左右发现刀盘扭矩超载，顶力突然增大，机头有迅速左偏趋势，机内无杂声出现；

继续顶进20m，症状减轻，20分钟后被电讯部门告知，苏宁长途通讯光缆被切断.

诊断:

刀盘被光缆纤维物缠住，由于原定向钻施工之实际标高与竣工图标高严重不符,（相差3m），造成设计原始资料失真.

因配合通讯光缆抢修，以及事故调查分析，停顿时间在一周以上.故需作开窗处理，考虑到机头已近河边，开挖难以施工，决定采用沉井法加以处理，在机头管NO1处作为沉井外壁位置,完成沉井作业后，回拔机头。

调整管位标高，以该井为工作井重新开启顶管施工，施工时间1个月左右。

准确测量管位，注意沉井施工时刃脚与NO1管的交割，回拔前要在机头周围进行压密注浆处理。

实例四:

杭州富阳正泰污水φ1000顶管工程，PSD—1000型泥水平衡式顶管机头。

管线穿越宕渣回填层，行进30m至公路边缘挡墙位置时，发现刀盘扭矩超限警报,机内有沉闷异状响声.

疑遇较大回填块石。

虽然该管道埋置不深，但由于机头位于公路与排水渠交接边缘，开挖施工势必导致公路填筑宕渣坍塌，影响行车安全.采用钢护筒护壁，人工采挖法加以处理，结果在吊出直径约80cm块石后,回填部分土方，穿越成功。

处理时间为20小时。

施工注意事项:

准确测定机头位置，上层用挖机开挖,然后埋设护筒。

处理块石后,即进行粘土回填,及时拔除钢护筒。

“开天窗法"

通常是顶管施工技术人员首先所考虑到的一种简单、节省而又行之有效的补救方法。

然而，往往由于地理条件，土质情况的限制，采用其它的处理对策有时会变得更有利。

2）逆套管法：

在故障机头离接收井较近,且地面无法开挖的情况下，采用比机头外径大20cm左右的钢管（或其它管道），从接收井洞口利用人工反向顶进,套住机头后，把机头从接收井拉出，再接顺管道的一种方法.

实例五:

温州汤家桥北路φ1000过河污水顶管，PSD-1000型泥水平衡式机头。

该顶段长124m，地面覆土深度8m左右，河面宽85m，接收井离河岸9m.在顶至离接收井洞口7m时，机头刀盘突然扭矩超限,随之顶力增大，主油缸退压后，扭矩表恢复正常.

机头前方遇较大障碍物，经揭开地表土层，发现一颗直径80cm的钻孔灌注桩，疑为河坎施工时旁边高层建筑的围护桩。

对策:

由于该管位处在粉质粘土层，地下水位较高，且北临12层高楼，东靠汤家桥桥台，南边为主河道河岸，经探测钻孔桩深度达20m以上,“开天窗"

施工难度极大。

现场无法再布置沉井位置,采用钢护筒法凿除灌注桩需历时半月以上，在已完成117m顶管的情况下，长时间的停顿再次启顶成功希望更小，因此建议采用“逆套管”法进行处理，步骤如下：

①由于管位地层地质状况较差,为保证逆向人工顶管时的施工安全，必须进行压密注浆处理，以改善该地块的土质状况。

②根据原有轴线及标高，在接收井处安装导轨及浇注砼后靠墙,安装止水圈。

③采用内径为φ1400的钢管反向顶进，到达钻孔桩位置时停止作业.

④采用砼取孔机切除影响管道部分的砼和钢筋。

⑤钢管套入机头至NO1管1m位置.

⑥从接收井处拉出机头,反向套入φ1000砼F管。

该故障处理时间为20天。

故障机头具体位置，轴线走向，标高等数据的测定十分重要，是处理问题的成功关键。

同时，正确判断该地层是否适用于人工挖土顶管，否则需进行土壤改良处理。

此方法在二种情况下进行采用。

①掘进机头在刚开顶不久，离工作井不远处出现故障，且地面为道路或不允许开挖沉降的情况。

②顶管进行到一定长度，发现由于管壁摩阻过大，管身受载能力不足。

经计算减少部分管节的摩阻可以使机头顺利到达接收井的情况下。

第二种情况由于补救投入较大，同时成功概率亦不很高，故较少采用。

实例六:

苏州某φ1350砼F管污水顶管,采用PSD—1350型泥水平衡式顶管机头。

开顶后至第一节机头管NO1刚顶进，机头出现扭矩波动异状,机内发出金属碰击声，再顶进20cm，机头卡死.

刀盘或泥水舱内有金属异物卡住，或主轴轴承损坏。

鉴于工作井临近公路主干道，机头位于通车路基下,开挖或拉机头会造成公路坍塌,影响正常交通。

因此建议使用直径稍大于机头外径的钢套筒,顶至机头前大于1m，然后回拉机头及NO1管，检查机头故障情况,结果发现刀盘内被沉井施工时遗留的钢管轧头卡死，取出后重新开顶.

应根据土质分析其流塑及渗水状况，确定是否需要注浆或降水处理。

同时，注意防止洞口止水圈拆卸时的井壁周围水土流失。

4）内套管法（此方法会引起沉降）：

这是一种经经济、技术比较后,不得已采用的补救办法。

将原先管道作报废处理，在原管道中顶入一根外径小于原管道内径的钢管，与机头衔接，从而达到机头顶入接收井的目的。

实例七：

常州戚墅堰（φ1200砼F管）污水顶管工程,日本TCC-1200泥水平衡式顶管机型。

顶段长168m，右临11万伏电网铁塔，计划穿越高速公路接线,后经宽30m河床到达接收井.在顶至110m时，由于管外壁摩阻力过大，顶进时48＃，49#F管管壁砼破碎，无法继续顶进。

（图3）

地质状况考虑欠周详，该土层为粉质土层，呈流塑状，易出现“抬管”现象，且地下水位较高，施工时注浆效果差，难以形成浆套，亦是主要成因.

综合现场地理环境,既无开挖场地,又无沉井施工条件。

查阅电网铁塔及桥梁基础均为钻孔灌注桩基，建议在顶管后续段允许产生部分沉降，管道内径略微减小能满足排污要求的情况下，采用内套管法予以解决.

具体方法为：

将原有φ1200砼管报废，内套外径为φ1150壁厚12mm的钢管，顶至机头位置,使之与机头焊接。

在洞口重新设置止水圈。

在与机头连接处设置长约2m左右的止水带，（钢管外壁注水溶性聚胺酯，与水反应发泡膨胀而成）。

启顶后，观测地面沉降量，适当减小排泥数量，完成顶进后,进行换浆，即补压水泥浆工作.

需进行经济可行性分析比较,论证地面的部分沉降对周围构筑的影响程度后方可作出以上处理方案。

实施时,应注意止水带和洞口止水圈（含接收井洞口）的止水效果，发泡剂的注入量，以确保地下水的压力。

一经完成即需对超挖部分进行补浆（水泥浆）处理，必要时，在注浆时掺入水玻璃，以加快凝结提高注浆效果，从而减小地表的后期沉降。

由于掘进机头发生故障，但刀盘尚可转动的情况下，外部条件限制，很难用其它办法来解决该问题，在接收井处用同型号掘进机逆向顶进，实现对接后，此推彼拉,完成顶进工作的一种方法。

实例八：

无锡新区高浪路φ800砼污水顶管，日本ISEKITCC-800型泥水平衡式顶管掘进机。

在W29—W30段施工中，顶段长140m，顶至90m处时，机内发出类似金属卡壳声，刀盘扭矩表出现波动。

同时，泥水箱内发现大量漂浮油渍。

此时主顶油缸顶力为60T。

机内动密封件磨损，泥浆水混入轴体，造成主轴承损坏，应立即停止顶进。

鉴于地表无开挖的条件，且逆套管法施工距离较长，地下流沙严重。

分析目前机械运行情况，发现机头刀盘在无重负荷时，运行尚属正常。

因此，采用同型号机头在接收井W30按同轴线逆向顶进，实现对接后，W29#井继续顶进,W30＃井处机头回拉。

如何准确无误地确定原机头走向，标高及现机头轴线是成功的关键,刀盘对接后,需同向转动,推进与回拉均需同步进行。

4、结论与体会

顶管施工是一项高新科学技术，目前的施工经验积累尤为欠缺，这就更需要大家在施工实践中加入探索和研究。

笔者查阅了大量关于顶管施工的相关资料，很少发现针对顶管施工故障及处理对策的描述，在此提出几种不很成熟的处理方案,与广大同行研讨,以期共同提高。

笔者坚信，通过大家这些“地下工作者"

的不懈努力，非开挖施工技术必将越来越趋向成熟，终而独立成为工程行业的一门重要学科.

地铁轨道施工常见问题及对策分析

　　摘要:

本文作者根据多年来的工作经验,对地铁轨道施工常见问题进行了分析,并给出了解决措施,具有一定的参考意义。

　　关键词：

地铁轨道；

施工问题；

解决方案

　　中图分类号：

U213.2文献标识码:

A文章编号：

　　1引言

　　轨道是列车运行的基础，它直接承载列车并引导列车运行。

满足列车运行的同时，还必须承担列车自身的重量，运行过程中的动荷载对于轨道的强度、稳定平顺性和弹性也是具有相当大地考验的。

而轨道施工质量的好坏和工期进度的控制，直接影响整个地铁工程，具有重大的经济意义和社会意义。

　　2地铁轨道施工中的常见问题及解决方案

　　地铁轨道的施工是至关重要的,轨道铺设的精确性对于工程质量的指标具有十分重要的影响，整个工程的“轨通”时间也主要受制约于轨道的施工。

通常,轨道的构造主要由钢轨、轨枕、道床、联接零件、防爬设备、排水沟以及边坡组成。

那么，地铁轨道施工过程中存在的问题无非就是在于这些构件质量、施工环境以及一些人为等因素。

　　2.1辅助铺轨基地的布置

　　工程工期随着工程进展不断发生变化，其中最常见的是铺轨工期被压缩，这时往往要在原设计的铺轨筹划基础上调整方案。

尽可能多增加铺轨作业面能最直接解决这一问题.因此，需要在合适地点增设辅助铺轨基地。

一般将辅助铺轨基地设在场地交通比较便利的地段，如停车场。

为了更进一步便于施工，我们尽量将辅助铺轨基地设置为沿轨道线路方向的规则矩形。

在辅助铺轨基地中,我们常常可以看到它包括以下几个区域：

材料堆放场、材料加工区、办公生活区和轨排组装区.可以根据自身的场地大小合理分配和布置各个区域。

完成以上工作,后续工作才可以有条不紊地进行下去。

　　2.2钢轨的性能和焊接

　　钢轨是地铁配件的主要标志，对于其型号和性能的合理运用和掌握，是对地铁轨道施工质量的一个保证。

而且，钢轨的焊接也是一项重要的施工工艺,在实际施工过程中务必将钢轨段之间合理的焊接以达到各项力学指标，并达到使钢轨连接部位具有与标准钢轨段一样的连续的滚动平面的目的.钢轨以每米的标准重量可分为重轨与轻轨两种，它在地铁中的功用是满足列车自动驾驶，并承受传递列车自身重量和行驶带来的动荷载，所以无论是设计还是施工,对于使用钢轨的性能指标的判定必须严谨.然而，焊接钢轨的工作在实际中总是会各种各样的缺陷，诸如接触焊不良引起钢轨断裂、铝热焊不良引起钢轨折断、气压焊不起引起钢轨断裂等等，这就要求施工方雇用经过专业技术培训合格的焊工，做到施焊前熟悉焊工岗位职责、熟悉焊接技术措施、严格作业施焊，以确保钢轨焊接工作的合格完成。

　　2。

3轨枕的铺设

　　轨枕的功用主要在于支承上部的钢轨，保持钢轨的几何位置和方向，将钢轨所承受的巨大荷载传递给下部的道床，而且还提供了一种比较平顺连续的滚动面.这就要求轨枕要具有一定的刚度、弹性和柔韧性，四两拨千斤,以自身的变形缓冲上部荷载对它的冲击和破坏。

虽然,枕木的优点很多，但是现行国内轨道施工最常用的还是钢筋混凝土轨枕。

混凝土枕轨以结构形式可分为整体式和双块式两种，其中双块式最常用且被视为是一种普通的钢筋混凝土结构.相比较木枕而言，它的稳定性好，工作寿命长，养护需求较少，材料损失率低。

缺点在于造价高昂且施工条件具有局限性,如在不稳固的特殊路基处、冬季冻胀地段和铺设道床条件复杂的地段都不宜采用。

由于制作构件的材料、加工以及施工环境等因素的存在，枕轨铺设过程中常见的问题有：

使用中出现裂缝、弹性不好、质量过大等等。

似乎这些问题我们只能尽量减少发生的可能性,但是从根本上讲，在制作工艺上还是可以做进一步的改进的。

严格控制施工工艺的精确性，配备合格的施工技术工作人员.轨枕铺设的施工是一项复杂的工艺流程，主要是进行研究论证、设计优化、再设计、审核批准几个阶段，然后最终确定现场的技术交底。

这一过程要注重科学合理性，然后由项目总工程师审核交由技术负责人员向施工队伍技术交底，确保施工队伍掌握施工要点，保质保量进行施工操作。

4道床的铺设

　　道床铺设于轨枕和路基之间，主要功用是支撑轨枕，将来自列车和轨枕自身重量以及列车运行中的动荷载均匀传递给下部的路基上，以避免过大的荷载对于路基的破坏，使得列车能够安全稳定的运行。

通常情况下，我们可以把道床分为有砟道床、沥青道床和混凝土道床三类.道砟的存在可以有效的利用块石之间的空隙和相互作用力,使得轨道具有一定的弹性，很大程度上缓冲了列车自身重量的荷载和运行过程中的动荷载,轨道的使用寿命也会得到延长.而且，道床与轨枕之间保持一定的摩擦力可以稳固的保持轨枕的既定位置,防止轨道的偏移和胀轨，避免导致事故的发生.目前，我国地铁轨道大部分采用整体式、支撑式的道床,此种形式的道床又可分为换铺法和直接铺轨法。

整体道床是沿着隧道方向逐段施工的，问题随之而来。

第一,整体道床在浇筑混凝土时预留缝的位置不对，就有可能致使由于整体结构的不均匀沉降而引起道床开裂。

施工工程中可以考虑将预留缝留置在与隧道结构缝同一平面上.第二，在实施道床混凝土浇筑时，脚手架的搭设和拆除可能由于与钢轨的碰触原因，导致整体结构变形，施工质量大大受损。

因此，脚手架的搭设和拆除必须与钢轨置离，独立搭设、拆除。

第三，由于浇筑混凝土要进行水化作用和凝固成型过程，浇筑混凝土过厚、水化作用时间不足，导致道床施工质量不良，降低设计承载能力。

故而,浇筑混凝土要进行适当的分层，通过特疏的施工工法进行分台阶浇筑,并合理振捣振实，以便发挥成型后最大的承载能力。

整体道床的现场工作面很小，而且工序复杂繁多、相互之间的干扰大,所以必须按照《地下铁道工程施工及验收规范GB50299-1999》，加强调度指挥，合理有序地流水施工.

　　2.5基坑的围护结构

　　地铁基坑的维护结构主要分为工字钢桩围护结构、钢板桩围护结构、钻孔灌注桩围护结构、深层搅拌桩挡土结构、SMW桩五类。

工字钢桩围护结构主要适用于地质比较疏松的地下环境，施工产生的噪声污染较大，不宜在居民区附近施工。

钢板桩围护结构的强度好,桩与桩之间连接起来构成连续桩墙，可以有效隔水并能多次反复使用.钻孔灌注桩围护结构多采用机械泥浆护壁钻孔，适用于在居民区附近施工,原因在于它这种施工工艺恰恰可以降低噪声的强度。

深层搅拌桩挡土结构是利用搅拌机械将混凝土和地基土拌合，浇筑成桩，作为阻挡基坑边坡的挡土结构，连续的深层搅拌桩也可以起到隔水作用。

SMW桩构造比较简单，利用型钢布置围护结构，隔水性好,且施工进度快，节省材料.地铁基坑的围护结构在施工过程中主要存在的问题就是桩体变形.桩体的水平位移变形对于轨道的施工可能是致命的，对于桩体水平位移变形的检测事关重要。

首先要做好监测点的布点预案。

继而再做检测点的的埋设工作并提出合理的技术要求.

　　三、结语

　　由于地铁轨道工程自身具有特殊性，不同工程就有着不同程度的施工难度,这就要求承包地铁的施工单位在轨道施工过程中严格控制质量并及时发现问题和解决问题.发现问题时,要在第一时间将问题上报到相关管理部门，轨道承包商在施工过程中协同设计单位、监理单位及业主等共同协商解决，以确保整个地铁工程的顺利实施。

　　参考文献

　　[1]蒋全；

《武广客运专线无砟轨道施工关键技术》；

中南大学，2007.12

　　[2］周厚联，李金良,丁淑霞;

《北京地铁5号线宋家庄停车场轨道铺装施工技术》;

《铁道标准设计》2007年第十期

　　［3］《GB50299-1999地下铁道工程施工及验收规范》

　　［4]杨龙才，周顺华；

《南京某地铁深基坑围护结构方案的比选研究》;

《地下空间与工程报》2006年第二卷第三期

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顶管施工常见的几种土质

1、淤泥质黏土：

此种软土的形成是在较弱的海浪岸流及潮汐的水动力作用下逐渐形成的。

土的颜色多呈灰色或黑灰色，光润油滑且有腐烂植物的气味，多呈软塑或半流塑状态。

其天然含水量很大，一般都大于30％,饱和度一般大于90％,液限一般在35-60％之间,软土的天然重度较小，约在15—19KN/m立方米之间。

孔隙比都大于1,因其天然含水量高、孔隙比大,就带来了软土地基变形大,强度低的特点。

2、砂性土：

由于曾受到海水的冲击,部分地区沉积层含有海水所搬运的大量沉积物，其中主要为细砂及粉砂。

由于含黏土的成分较少，我们可称之为砂性土。

砂性土的土颗粒较一般的黏土大，一般在20μ以上，土颗粒之间的凝聚力较小，呈单粒结构。

孔隙比较大，很容易在水动力的作用下产生流沙现象。

3、黄土：

凡以风力搬运沉积又没有经过次生扰动的、无层理的黄色粉质、含碳酸盐类并具有肉眼可见的、大孔的土状沉积物成为黄土（也称原生黄土），其它成因的、黄色的、又常具有层理和夹有砂、砾石层的土状沉积物称之为黄土状土（也称次生黄土）。

4、强风化岩：

强风化岩是指风化很强的岩石，此种土质的组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化，含有大量黏土质黏土矿物。

风化裂隙很发育，岩体被切割成碎块,干时可用手折断或捏碎,浸水或干湿交替时可较迅速地软化或崩解。

用镐或锹可挖掘，干钻可钻进。

5、微风化及中风化岩：

微风化岩是指岩质新鲜，表面稍有风化迹象的岩石,强度大于50Mpa，硬度很高的岩石。

在此地层中顶进较困难，而且一般顶进距离超过100米时需要更换刀头。

中风化岩较软，其组织结构部分破坏。

矿物成分发生变化，用镐难挖掘。

　　以上介绍了常见的几种土质，从N值为3—40的土质都有.这就需要针对不同的土质情况选用不同类型的顶管掘进机。

　　对于淤泥质黏土，由于其土质较软，切削容易，因此我们可以选用以下所介绍的各种掘进机，对此我们先介绍多刀盘土压平衡式顶管机。

多刀盘土压平衡顶管掘进机把通常的全断面切削刀盘改成四个独立的切削搅拌刀盘，所以它尤其适用于软粘土层的顶管。

如果在泥土仓中注入些粘土，它也能用于砂层的顶管。

另外，由于此机采用了先进的土压平衡原理，因此，采用此机进行顶管施工后,对地面及地下的建筑物、构造物、埋设物的影响较小。

用它可以安全地穿越公路、铁路、河川、房屋以及各种地下公用管线.其最小复土深度可以相当于一倍管外径左右。

从无数的施工实例证明，用此机进行顶管施工作业，不仅安全、可靠,而且施工进度快、效率高。

与单刀盘土压平衡掘进机相比，此机具有价格低廉、结构紧凑、操作容易、维修方便和质量轻等特点。

另外，它排出的土可以是含水量很少的干土或含水量较多的泥浆。

它与泥水式顶管施工相比，最大的特点是排出的土或泥浆一般都不需要再进行泥水分离等二次处理。

施工占地小，对周围环境污染也很少。

它与手掘式及其他形式的顶管施工相比较，又具有适应土质范围广和不需要采用任何其他辅助施工手段的优点。

如采用输土泵的方式出土，顶进效率也很高，平均24小时可顶进15-20米.但是它的缺点也很明显,由于不是全断面切削，切削不到的部分只能通过挤压进入机头，因此迎面顶力较大,只适合于软土地质情况下施工，如需穿越建筑物、构造物、埋设物等对地面沉降要求很小的情况可采用刀盘可伸缩式泥水平衡掘进机,此种机头的刀盘是一个直径比掘进机前壳体略小的具有一定刚度的圆盘。

圆盘中还嵌有切削刀和刀架。

刀盘和切削刀架之间可以同步伸缩，也可以单独伸缩。

而且,不论刀盘停在哪一个位置上,切削刀架都可以把刀盘的进泥口关闭。

刀盘加压装置是安装在主轴中的油缸，刀架伸缩油缸则安装在刀盘加压装置的上方。

刀盘可伸缩式掘进机的工作原理如下:

刀盘前土压力过小时，它就往前伸;

刀盘前土压力过大时，它就往后退。

刀盘前伸时，应减小进泥口开度并加快推进速度；

刀盘后退时，应加大进泥口开度并降低顶速.这样，就可使刀盘前的土压力控制在设定的范围内。

使用此种掘进机地面隆沉极小，优秀的操作人员可使地面隆沉控制在10mm以内。

由于采用了泥水作为运输介质，在顶进的过程中无需