非開挖管道施工導致的路面下沉原因分析及對策

方振煒

（上海浦東同修環(huán)境工程有限公司，上海200092）

0 前言

根據(jù)無錫市委、市政府治理太湖、保護水源“6699”行動確定的工作目標，實行依法規(guī)范、分塊負責、逐塊實施的方式，全面梳理、完善市政排水管網(wǎng)系統(tǒng)，強化排水管理，整治錯接亂排行為，無錫市政府決定通過3 a左右的時間，從源頭上規(guī)范排水行為，形成“排水用戶全接管、污水管網(wǎng)全覆蓋、污水處理廠全提標”的國內一流的污水治理體系，全面提升無錫市生活污水治理能力和水平。要求無錫市市政公用產業(yè)集團下屬無錫市排水總公司完成市政污水管網(wǎng)的全覆蓋，截至2011年6月底，無錫市市政污水主管網(wǎng)總里程數(shù)達到7748 km（其中市區(qū)4841 km，主城區(qū)污水管網(wǎng)1590 km）。主城區(qū)污水管網(wǎng)從1986年開始建設基本由無錫市排水公司負責實施完成。無錫市排水管道頂管施工開始于2001年，至今已有十多年的歷史。近幾年，已多次出現(xiàn)路面下沉現(xiàn)象，經(jīng)調查發(fā)現(xiàn)，主要是由于頂管施工引起。路面下沉不僅在社會上造成不良影響，嚴重者還會出現(xiàn)安全事故，危及人民的生命財產安全。

1 非開挖管道施工導致的路面下沉問題

國際非開挖技術協(xié)會（ISTT）給非開挖技術的定義是：非開挖技術是利用微開挖或不開挖技術對地下管線、管道和地下電纜進行鋪設、修復或更換的一門科學。優(yōu)點在于不影響周圍環(huán)境或者影響較小，施工場地小，噪音小。而且能夠深入地下作業(yè)，這是開挖埋管無法比擬的優(yōu)點。

在面對交通繁忙、周邊人口密集且地面建筑物眾多、地下管線復雜等條件，非開挖施工技術在無錫市排污管道的建設中得到了大量的運用。無錫市市政污水管道工程施工中使用的非開挖施工工藝主要采用了泥水平衡頂管和非開挖導向鋪管（又稱牽引頂管）。泥水平衡頂管施工主要用于管徑大于等于600 mm的管道施工中；管徑小于600 mm的管道施工采用牽引頂管施工工藝。在工程實施過程中或結束后，發(fā)生了多起路面塌陷事故。經(jīng)過對多處路面塌陷情況的調查發(fā)現(xiàn)，其主要原因為管道位于粉土夾粉質粘土中，周邊地下水位變化，產生流沙。同時道路重型車輛較多，長期震動和周邊井點降水也會導致管道接口、管道與沉井連接處、窨井井壁出現(xiàn)裂縫，使管道長期滲水、滲泥，管道周邊土體的流失，造成道路出現(xiàn)塌陷。

2 路面下沉原因分析及對策

造成管道接口、管道與沉井連接處、窨井井壁等出現(xiàn)裂縫的原因是多方面的。除了頂管設備的因素外，導致管道接口出現(xiàn)問題的主要原因及相應的處理措施有以下幾個方面。

2.1 混凝土強度低或強度不穩(wěn)定

施工中過程中，由于工期加快、現(xiàn)場無堆放場地、頂進速度加快，生產廠家供貨跟不上或超生產等情況，施工單位使用了不足齡期的頂管。管節(jié)不符合技術標準或在運輸、裝卸、安裝過程中管節(jié)被損壞。同時，不科學的配料方法則難以保證配料均勻穩(wěn)定，也難以保證混凝土強度穩(wěn)定。為此，施工單位與管節(jié)的生產廠家應緊密配合，提前生產一個井段的管節(jié)備用，現(xiàn)場或周邊一定要有堆放場地。生產廠家嚴禁產品提前出廠，施工單位、監(jiān)理人員需對使用的管節(jié)進行嚴格的檢查。不得使用未經(jīng)檢測中心檢測的產品。

2.2 混凝土存在空洞

管子局部混凝土未被滾動輥壓，使混凝土不密實有蜂窩。若管體有蜂窩的地方得不到處理，頂管過程中會因混凝土強度不夠而出現(xiàn)問題，兩端部混凝土處于直接受力，所以更容易出問題。生產廠家、施工單位質檢員和監(jiān)理人員應嚴把質量關，堅決杜絕此類產品進入工地。不要存僥幸心理，冒險使用此類產品。

2.3 洞口止水圈撕裂或外翻

洞口止水圈在頂進過程中被撕裂。洞口止水圈外翻,泥水從中往外滲漏,造成洞口地面產生較大的塌陷。其原因為采用的洞口止水圈孔徑尺寸不符合設計要求或止水圈的橡膠材質不符合要求或選料錯誤。還有可能就是施工時止水圈安裝不當,與管子有較大的偏心或橡膠板過薄或推進時選用的土壓力、水壓力過大。其處理方法為：止水圈應嚴格按設計要求的尺寸和材料進行加工；施工時應正確安裝洞口止水圈；遇到土壓力太高或橡膠止水圈太薄引起的外翻，應增加洞口止水圈的層數(shù)或增加橡膠止水圈的厚度。

2.4 管道接口錯口

錯口不大,大多由于管接口處失圓,管壁厚薄不均勻所造成的；錯口較大是由于T型鋼套環(huán)損壞。T型鋼套環(huán)套在管子外面的接口處,在糾偏過程中糾偏力會使鋼套環(huán)變形,環(huán)口擴張，損壞。當朝前的張口充塞滿泥砂以后,欲向相反方向糾偏時,這個張口必須閉合,張口內的泥砂被擠,T型鋼套環(huán)的直徑會被撐大。反復糾偏,T型鋼套環(huán)焊縫處易被撕裂,同時,鋼套環(huán)的環(huán)口就發(fā)生卷邊。T型鋼套環(huán)連接的前后兩只管子就發(fā)生錯口,隨著推進距離的增長,錯口會越變越大,甚至使管道報廢。無錫市基本推廣使用F型接口，淘汰了T型接口。同時施工時必須控制好頂管的方向，有偏差要及時糾偏,慢慢地糾正,以防糾偏過頭。企口管管口張角每增加0.5°，其承受的推力則下降50%左右。

2.5 摩擦力過大或不均勻

同一施工段，如果土質不均勻或有障礙物，摩擦系數(shù)不一致，摩擦受力不均，會引起頂管在頂進過程中管口不緊貼、錯位，使整個管體處于偏心受力，混凝土在拉應力作用下會被拉裂。

2.6 頂鐵環(huán)剛度不足

頂鐵的主要作用是把主頂油缸的頂進力較均勻地分布在所頂管子的端面上，若頂鐵剛度不足或變形，往往使端口混凝土局部應力集中，導致端口混凝土破壞。

2.7 頂管頂進過程中偏心受力產生裂縫或破壞

頂管頂進過程中，需克服水平摩擦力，混凝土在千斤頂作用下，處于受壓狀態(tài)，由于混凝土標號規(guī)定不低于C40，在軸心受力情況下，混凝土具有足夠的抗壓強度，能滿足工程順利進行，但一些施工單位往往因為施工設備、施工經(jīng)驗和施工技術問題，在頂管過程中引起管道偏心受力，使混凝土管承受抗拉和抗剪作用，偏心受力大大消弱頂管過程中以抗壓為主的作用。

2.8 管子之間的接觸壓塊不設置或壓塊太薄、壓塊不連貫

橡膠墊不能薄于管子端面傾斜引起的偏差，一般用12 mm厚為好，（因為橡膠墊壓縮系數(shù)很大，而管子端面最大允許傾斜小于或等于管子公稱內徑的1%，例如內徑為1000 mm的管子，允許傾斜偏差10 mm）。橡膠墊最好是連續(xù)的，若斷口，會喪失防漏的作用。

2.9 頂管過程中遇障礙物

在施工前，若對施工段的地層和地下埋設物未進行詳盡工程勘察，在頂管過程中，難免遇到障礙物（如樁、巨石、地下構筑物等），頂管在較大頂力作用下，端口難免產生裂縫或破壞，使施工無法順利進行。

2.10 管道接口處理不當

頂管工程施工結束后，需對接口處進行抹帶，防止?jié)B漏。填料應飽滿、密實，且與管節(jié)接口內側表面齊平，接口套環(huán)對正管縫、貼緊，不脫落。

工程竣工投入使用后，接口處由于管道使用時間過長、道路重型車輛較多，長期震動和周邊井點降水等因素也會導致管道接口、管道與沉井連接處、窨井井壁出現(xiàn)裂縫，使管道長期滲水、滲泥，管道周邊土體的流失，造成道路出現(xiàn)塌陷。這就要求養(yǎng)護單位，定期對管道進行檢測，及早發(fā)現(xiàn)接口出現(xiàn)的滲漏，采取注漿、局部開挖等方式進行處理，避免引發(fā)嚴重的路面塌陷事故。

3 路面下沉的搶修程序

在分析路面下沉的原因及造成后果的基礎上，制定了如下的搶修步驟：（1）封堵污水管；（2）臨泵架設及翻水；（3）清淤；（4）檢測；（5）檢測后擬定搶修方案；（6）基坑制作、泥水平衡頂管（曲線頂管）；（7）壓密注漿修復雨水管；（8）道路修復。

4 結語

筆者認為，在地下水位較高的粉質土或粉質黏土土質情況下，最好不要采用混凝土管頂管施工，如無法采用其它施工方式，則需采用壓密注漿等技術措施方式對其接口加以保護，以增加管道使用壽命。

[1]侯學淵，錢達仁，楊林德.軟土工程施工新技術[M].合肥:安徽科學技術出版社，1999.

[2]余彬泉，沈傳燦.頂管施工技術[M].北京:人民交通出版社，1998.