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摘要：本文通过对自然平衡的手掘式工具管顶管法施工技术进行了分析，提出了管顶管法施工期间对顶进过程中管道偏差产生原因及预防、校正措施，并取得了显著的成效。
关键词：市政工程顶管施工偏差 校正
TU99
顶管作为一种环保的非开挖的地下管道穿越铺设施工技术，在市政给排水管道施工中的应用也日益成熟和广泛起来，对于施工中开挖困难段的通过是一种良好的解决方案。发展到今天较为成熟的施工方法有：自然平衡的手掘式工具管顶管、机械挖掘土压平衡法顶管、机械挖掘泥水平衡法顶管，但實际中应用最多，施工最为简单的还是自然平衡的手掘式工具管顶管。而顶管过程中出现的偏差以及偏差的纠正往往关系到整个工程的质量甚至成败，本文现就自然平衡的手掘式工具管顶管施工中这方面积累的些许技术处理措施与大家共同进行探讨。
1关于测量
顶管施工中，测量是对顶进偏差进行及时发现、为采取何种校正措施提供原始数据的基本工作。要保证其要贯彻始终，而且要注意勤测，对顶进过程进行及时的监控。
在顶第一节管(工具管)时，以及在校正偏差过程中，测量间隔不应超过300mm，保证管道入土的位置正确；管道入土后的正常顶进，测量间隔不宜超过lm。
中心测量：顶进长度在600mm范围内，可采用垂球拉线的方法进行测量。要求两垂球的间距尽可能的拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。一次顶进超过600mm采用经纬仪或激光导向仪测量。
高程测量：用水准仪及特制高程尺，根据工作坑内设置的水准点，标高(设两个)，测头一节管前端管内底高程，以掌握头一节管子的走向趁势。测量后应与工作坑内另一水准点闭合。
激光测量：用激光经纬仪安装在工作坑内，并按照管线设计的坡度和方向调整好，同时在管内装上标示牌，当顶进的管道与设计位置一致时，激光点即射到标示牌中心，说明顶进质量无偏差，否则应根据偏差量进行校正。
无论用什么仪器测轴线偏差均要进行起止点坐标闭合，闭合差在允许范围内(即水平角闭合差±60，长度相对闭合差L／1000)。
2发生管道偏差的几种常见原因
（1）顶管工作坑及装配式后背墙的墙面与管道轴线不垂直；
(2)导轨安装不顺直，高程或纵坡与设计不符；
(3)主油缸油封漏油，顶进力不均衡；
(4)后背不均匀变形；
(5)顶管段土层类型变化引起土层承载力变化；
(6)工具管迎面阻力的分布不均；
(7)管壁周围摩擦力不均和千斤顶顶力的微小偏心；
(8)前挖土不均匀；
(9)顶管施工过程中遇着大石块、桩基础或其他障碍物，造成偏差。
3顶进管道允许偏差
4偏差产生的预防及校正
4.1 偏差产生的预防
4.1.1 后背墙
① 采用装配式后背墙宜采用方木、型钢或钢板等组装，组装后的后背墙应有足够的强度和刚度。
② 后背土体壁面应平整，并与管道顶进方向垂直，装配式后背墙的底端宜在工作坑底以下，不宜小于5Ocm。
③ 后背土体壁面应与后背墙贴紧，有孔隙时应采用砂石料填塞密实。
④ 组装后背墙的构件在同层内的规格应一致，各层之间的接触应紧贴，并层层固定。
4.1.2导轨
两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致。导轨安装的允许偏差应为：
轴线位置：3mm
顶面高程：O～+3mm
两轨内距：±2mm
安装后的导轨应牢固，不得在使用中产生位移，并应经常检查校核。
4.1.3工具管
手工掘进工具管段长度不宜过长，适合的长度L／D=1．0～1．5以内，工具管过长会影响纠偏的灵敏度。
4.1.4高程坐标系
在顶管施工偏差测量前，应事先把工作井外坐标和高程引测至测量平台，利用经纬仪测定在工作井壁上预留洞的砖墙上，准确放出顶管中心点和顶管外径，吊工具管于导轨上，套上第一节钢筋混凝土管推进至预留洞砖墙上，检查顶管中线和管内底高程，应符合设计要求。
4.1.5土质资料及顶进范围内障碍物的勘察
不明土质及地下障碍物情况是顶管作业的大忌。施工前应对施工段内的土质资料进行详细勘察，根据情况采取不同的预防措施，避免发生顶进路线上突然遇到障碍物造成顶进偏差。如果土质地基土承载力低，应采取相应的地基加固，预防首节顶管低头和由此引起的后续顶管高程偏差较难控制的问题。
4.2 偏差产生校正措施
4.2.1中线偏差及校正
(1)超挖土法：超挖土校正法适用于积累偏差30mm内的纠偏和含水量低的粘性土类，或地下水位以上的砂土层中，或者说适用于开挖工作面土层是稳定的土类。
(2)强制校正法
①工具管校正法
工具管靠尾部圆周均匀布设四个校正千斤顶，纠偏油缸一端与工具管连接，另一端与后节钢筋混凝土管的端面为后座，以调节工具管的方向。最大纠偏角度按接缝宽度不大于30mm为宜。
②主压千斤顶校正法
当顶距较短时，如发现管轴线有偏差，可以利用主压千斤顶进行校正。例如：管轴缵向右偏时，可将管口处右侧的顶铁比左侧顶铁加长1O～15mm，当千斤顶向前推进时，右侧顶力大于左侧，从而校正右侧的偏差。
4.2.2 高程偏差及校正
当管头偏高，在掏挖前方土孔时，应多挖下半圆土，使管子在继续顶进中借其自重徐徐沉落．在超挖顶进时。仍存在一段爬高现象．继续顶进若干距离管子才能下沉，施工时应注意观察其偏差是否在允许值之内。
(2) 当管头偏低时，则多挖上半圆土，继续顶进中管头自然上升：也可采用小千斤顶一次顶到要求的高度．并在管下填补碎石．再继续顶进直到管子落到硬土上为止。
(3) 当连续几节管子高程发生偏差时，但误差没有反坡且不超过全长高差，则应变更坡度逐渐纠正．并按剩余的管线长度及高差在余下的各节管子顶进中平均分配调整。
顶管施工轴线和高程偏差达到20mm时就应偏差校正。
5 结束语
总之，实际施工中，管道的顶进偏差的出现往往是不可避免的，偏差的纠正就显得至关重要了，往往决定着顶管工程的质量甚至成败，这就需要我们在今后的施工中，做好各方面的预防措施的同时，积累更多的纠偏经验，更好的对偏差进行纠正，以进一步提高顶管的技术水平和施工质量。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：市政工程顶管施工偏差 校正
TU99
顶管作为一种环保的非开挖的地下管道穿越铺设施工技术，在市政给排水管道施工中的应用也日益成熟和广泛起来，对于施工中开挖困难段的通过是一种良好的解决方案。发展到今天较为成熟的施工方法有：自然平衡的手掘式工具管顶管、机械挖掘土压平衡法顶管、机械挖掘泥水平衡法顶管，但實际中应用最多，施工最为简单的还是自然平衡的手掘式工具管顶管。而顶管过程中出现的偏差以及偏差的纠正往往关系到整个工程的质量甚至成败，本文现就自然平衡的手掘式工具管顶管施工中这方面积累的些许技术处理措施与大家共同进行探讨。
1关于测量
顶管施工中，测量是对顶进偏差进行及时发现、为采取何种校正措施提供原始数据的基本工作。要保证其要贯彻始终，而且要注意勤测，对顶进过程进行及时的监控。
在顶第一节管(工具管)时，以及在校正偏差过程中，测量间隔不应超过300mm，保证管道入土的位置正确；管道入土后的正常顶进，测量间隔不宜超过lm。
中心测量：顶进长度在600mm范围内，可采用垂球拉线的方法进行测量。要求两垂球的间距尽可能的拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。一次顶进超过600mm采用经纬仪或激光导向仪测量。
高程测量：用水准仪及特制高程尺，根据工作坑内设置的水准点，标高(设两个)，测头一节管前端管内底高程，以掌握头一节管子的走向趁势。测量后应与工作坑内另一水准点闭合。
激光测量：用激光经纬仪安装在工作坑内，并按照管线设计的坡度和方向调整好，同时在管内装上标示牌，当顶进的管道与设计位置一致时，激光点即射到标示牌中心，说明顶进质量无偏差，否则应根据偏差量进行校正。
无论用什么仪器测轴线偏差均要进行起止点坐标闭合，闭合差在允许范围内(即水平角闭合差±60，长度相对闭合差L／1000)。
2发生管道偏差的几种常见原因
（1）顶管工作坑及装配式后背墙的墙面与管道轴线不垂直；
(2)导轨安装不顺直，高程或纵坡与设计不符；
(3)主油缸油封漏油，顶进力不均衡；
(4)后背不均匀变形；
(5)顶管段土层类型变化引起土层承载力变化；
(6)工具管迎面阻力的分布不均；
(7)管壁周围摩擦力不均和千斤顶顶力的微小偏心；
(8)前挖土不均匀；
(9)顶管施工过程中遇着大石块、桩基础或其他障碍物，造成偏差。
3顶进管道允许偏差
4偏差产生的预防及校正
4.1 偏差产生的预防
4.1.1 后背墙
① 采用装配式后背墙宜采用方木、型钢或钢板等组装，组装后的后背墙应有足够的强度和刚度。
② 后背土体壁面应平整，并与管道顶进方向垂直，装配式后背墙的底端宜在工作坑底以下，不宜小于5Ocm。
③ 后背土体壁面应与后背墙贴紧，有孔隙时应采用砂石料填塞密实。
④ 组装后背墙的构件在同层内的规格应一致，各层之间的接触应紧贴，并层层固定。
4.1.2导轨
两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致。导轨安装的允许偏差应为：
轴线位置：3mm
顶面高程：O～+3mm
两轨内距：±2mm
安装后的导轨应牢固，不得在使用中产生位移，并应经常检查校核。
4.1.3工具管
手工掘进工具管段长度不宜过长，适合的长度L／D=1．0～1．5以内，工具管过长会影响纠偏的灵敏度。
4.1.4高程坐标系
在顶管施工偏差测量前，应事先把工作井外坐标和高程引测至测量平台，利用经纬仪测定在工作井壁上预留洞的砖墙上，准确放出顶管中心点和顶管外径，吊工具管于导轨上，套上第一节钢筋混凝土管推进至预留洞砖墙上，检查顶管中线和管内底高程，应符合设计要求。
4.1.5土质资料及顶进范围内障碍物的勘察
不明土质及地下障碍物情况是顶管作业的大忌。施工前应对施工段内的土质资料进行详细勘察，根据情况采取不同的预防措施，避免发生顶进路线上突然遇到障碍物造成顶进偏差。如果土质地基土承载力低，应采取相应的地基加固，预防首节顶管低头和由此引起的后续顶管高程偏差较难控制的问题。
4.2 偏差产生校正措施
4.2.1中线偏差及校正
(1)超挖土法：超挖土校正法适用于积累偏差30mm内的纠偏和含水量低的粘性土类，或地下水位以上的砂土层中，或者说适用于开挖工作面土层是稳定的土类。
(2)强制校正法
①工具管校正法
工具管靠尾部圆周均匀布设四个校正千斤顶，纠偏油缸一端与工具管连接，另一端与后节钢筋混凝土管的端面为后座，以调节工具管的方向。最大纠偏角度按接缝宽度不大于30mm为宜。
②主压千斤顶校正法
当顶距较短时，如发现管轴线有偏差，可以利用主压千斤顶进行校正。例如：管轴缵向右偏时，可将管口处右侧的顶铁比左侧顶铁加长1O～15mm，当千斤顶向前推进时，右侧顶力大于左侧，从而校正右侧的偏差。
4.2.2 高程偏差及校正
当管头偏高，在掏挖前方土孔时，应多挖下半圆土，使管子在继续顶进中借其自重徐徐沉落．在超挖顶进时。仍存在一段爬高现象．继续顶进若干距离管子才能下沉，施工时应注意观察其偏差是否在允许值之内。
(2) 当管头偏低时，则多挖上半圆土，继续顶进中管头自然上升：也可采用小千斤顶一次顶到要求的高度．并在管下填补碎石．再继续顶进直到管子落到硬土上为止。
(3) 当连续几节管子高程发生偏差时，但误差没有反坡且不超过全长高差，则应变更坡度逐渐纠正．并按剩余的管线长度及高差在余下的各节管子顶进中平均分配调整。
顶管施工轴线和高程偏差达到20mm时就应偏差校正。
5 结束语
总之，实际施工中，管道的顶进偏差的出现往往是不可避免的，偏差的纠正就显得至关重要了，往往决定着顶管工程的质量甚至成败，这就需要我们在今后的施工中，做好各方面的预防措施的同时，积累更多的纠偏经验，更好的对偏差进行纠正，以进一步提高顶管的技术水平和施工质量。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。