小口径顶管环向开裂原因

在钢筋混凝土排水管的埋设工艺中，顶进法施工已经是比较普遍和成熟的一种施工方法，但在施工过程中，也难免有时会发生一些施工事故，比如管材破损、开裂等，笔者在之前的文章中也对相应的问题进行过讨论和分析。有一种施工事故比较少见，也容易被忽略。这就是顶进法施工过程中，在管子中部出现环向裂缝，严重时会直接折断，特别是小口径顶管更容易发生。

一旦出现这种情况，顶进法施工就会出现困难(管内渗漏、管材破损等)，甚至顶进失败，大家又无法解释原因，更不知道如何防范。

施工原因分析

管材施工中出现环向开裂，从力学角度来看，其实原因也很明显：就是管子承受了纵向的弯矩。当管子的规格较小、长度和直径的比例较大时，管身更容易出现开裂，明显地：管径越小、管壁越薄、长度越大，管子折断就越容易。

那施工中的弯矩又是从哪里来的?我们来逐一分析。

1. 纠偏引起

首先，顶进法施工中不可避免会需要进行纠偏，当顶管机头在前方掘进、出现方向偏差趋势时，就要启动纠偏油缸、让机头“转弯”，从而修正顶进的方向，在纠偏动作中管子会由于要跟着机头“拐弯”而承受“弯折力”(也就是弯矩)，纠偏角度越大、土质越硬、弯矩就越大。

2. 机头引起

其次，施工初始阶段，机头穿过工作井井壁进入到土层时，往往容易出现“磕头”现象，即机头因为重量较大，土层承载力不足，机头出现下沉、前端向下栽的现象。特别是机头全部进入土层后，后面的几节管子要承担起“撬起机头”的重任，去弥补土层承载力不足，从而造成在管子端部产生了一个较大的“弯折力”，甚至在机头刚出去就把机头后的管子折断了。或者已经造成管子外壁环向开裂(不明显或者没看到)，继续顶进后管子在纠偏过程中才出现更严重的环向开裂甚至折断。

3. 沉降引起

另外，在淤泥等软弱土层中顶进，又没有做管线底部基础处理的，随着管线的延长，甚至在管线顶通后，管线还会慢慢下沉，而中部下沉最大，造成整条管线由于弯曲而产生“弯折力”(弯矩)，也会造成管子的开裂和折断。