大口径钢管纠偏辅助措施及施工特点

为距离大口径钢管顶管工程，主要的技术难点就是顶进方向控制问题。在距离的钢管顶进施工中，经常发生顶进方向失控的事故：顶管机严重偏离设计轴线无法校正，此时钢管会出现明显弯曲和变形，顶力也急剧上升，顶进因无法继续进行而宣告失败。情况严重时还会发生钢管与顶管机脱开或钢管焊缝撕裂、泥土涌入管道、地面大幅下沉等现象。

顶管工程大多使用钢筋混凝土管节，顶进方向控制技术较成熟，也很少出现上述现象。当顶进出现偏差需要纠偏时，通过调整顶管机纠偏油缸来改变其前壳体的姿态，使其与前进方向出现夹角，顶管机被推进时土体就会产生侧向纠偏的反力，从而改变顶管机的前进方向，紧跟在后面的管道则沿着顶管机挖掘的土洞弯曲前进。

钢管顶管也使用了与混凝土管顶进相同的顶管机和纠偏技术。但是在钢管顶管施工中，如果按照混凝土顶管的“勤纠微调”的经验进行小幅纠偏操作，顶管机并不会像顶混凝土管那样灵活地向轴线靠拢。随着顶管机的前进，偏差还会继续加大。此时即使根据偏差发展趋势不断加大纠偏角度，持续的大角度纠偏也并不能遏制住偏差的继续发展，直至在某个时间顶管机会在没有征兆的情况下突然拐向，向轴线靠拢并很快越过轴线向反向偏移，这时再采取反向纠偏措施很可能就来不及了。因此很多钢顶管都是忽左忽右、忽高忽低，呈大幅度的波浪蛇形前进的，方向极易失控。
钢管顶进纠偏比混凝土管困难是因为：混凝土管节之间是可以转动的，故混凝土管可以很灵活地顺着弯曲的土洞前进；而钢管是焊接成一个整体的，当它顺着弯曲的土洞前进时会出现弹性的弯曲变形。此时钢管就会产生与纠偏方向相反的侧向力，其中一部分侧向力直接作用在顶管机上，当土体的纠偏反力不足以克服此侧向力时，纠偏就失去了效果。因此钢管口径越大、管壁越厚，钢管变形产生的侧向力也就越大，顶进方向控制越困难。土质越松软，承载力越低，纠偏反力也越小，纠偏也越困难。

设置过渡管是非常的纠偏辅助措施。过渡管的主要作用是在纠偏过程中减少钢管对顶管机的直接影响，其原理如下：顶管机开始纠偏后，在钢管还没有到达弯曲的土洞时，过渡段紧跟在顶管机后向前移动，此时纠偏如同混凝土管顶管一样灵活。当钢管开始出现弯曲变形后，它所产生的侧向力并不直接作用于顶管机，而是作用在后一节过渡管上，经过过渡管的传递，钢管变形对顶管机的影响小了许多。过渡段的另一个作用就是，将一个拐点分散为多个拐点，减缓了钢管的弯曲角度，降低了钢管因弯曲变形而产生的侧向力。因此只要控制好顶管机和过渡管的方向和姿态，后面的钢管就不会出现大的变化。

从理论上讲过渡管的数量越多，其辅助纠偏的效果越佳，根据经验一般设置3节即能达到比较满意的效果，纠偏辅助过渡管设置位置过渡管的长度，应接近顶管机的纠偏段的长度。

加工大直径的钢制过渡管，需要使用巨型的机床，成本很高。使用混凝土管替代钢制的过渡管，可以大幅度降低施工成本。施工中在顶管机与钢管之间设置了3节DN3000钢筋混凝土管作为过渡段，钢筋混凝土管采用F型接口承插连接，管节之间可以产生约2°的折角。DN3000钢筋混凝土管长度为2.5m，外径为D3540mm，略小于钢管外径，
通过在混凝土管外安装薄钢板套环将外径加大至D3668mm钢顶管方向失控，结局多就是钢管与前面的顶管机或过渡管突然脱节。通常是在一瞬间，伴随一声巨响，承插口突然分离，管节张开很大缝隙，泥沙从此处大量涌入。因此根据施工经验，过渡管与顶管机、过渡管与钢管以及过渡管之间设置限位装置非常。特别是应在过渡管与钢管之间设置限位装置，以防止管节之间突然脱节。

管节限位装置，每两个管节间设4组限位装置，X形布置，每组采用2根螺栓，通过管节上的预埋件将前后管节连接起来，螺母不能拧紧，应预留2cm左右的间隙，即可让管节之间能够活动，也可对管节的活动量进行限制。顶进过程中，应密切注意过渡管之间的间隙变化，纠偏角不可过大。