在顶管施工中如何减小对周围土层的影响

顶管法施工引起周围地层变形的内在原因是处于天然静止平衡状态的土体受到了破坏，从而导致其应力状态发生了变化。该部分土体经历了挤压、剪切、扭曲等复杂的应力路径。由于顶管机与管道的前进靠千斤顶的推力，因此只有千斤顶有足够的力量克服前进过程所遇到的各种阻力，管道才能不断往前顶进，同时该阻力又反作用于土。从力学角度看，项管施工过程是三维半无限介质中的一个与半无限界面平行的柱孔，在不断延伸的过程。在柱孔外侧存在着内外两个变形区，内变形区呈塑性变形，外变形区为弹性变形。顶管掘进期间首先微量收缩(建筑空隙)，然后微量扩张(壁后注浆)表现为顶管机对土体的挤压和松动、加载与卸载、孔隙水压上升与下降所引起土性的变异、地表隆起与下沉等。从而使土体产生应力释放、体积、含水量或孔隙水压力的变化，特别是土体结构或组构的破坏和变化。尤其在软粘土中顶进施工时，土体稍经扰动就会使其力学参数发生很大变化，且长期引起固结和次固结沉降。
    膨润土泥浆是一种由膨润土、粉末化学浆糊(CMC)、纯碱和水按一定比例配方组成的混合物质。膨润土泥浆在具有假塑性流体和塑性流体的流动特性的同时还具有触变性。触变性是指膨润土经加水搅拌成为悬浮液后，当悬浮液静止时分散的薄片状蒙脱石微粒会絮凝变成凝胶体，当含有这种凝胶体的浆液被搅拌、振动或泵送时，大多数微粒结构将被分散、破坏，从而转变成为具有粘性和流动性的胶状液体，当该液体再次处于静止状态时，又会重新形成凝胶体，这种胶状液体和凝胶体之间的结构可以发生无数次的交替，这一特性称为触变性，膨润土泥浆也因此被称为触变泥浆。膨润土触变泥浆是顶管施工中较为常见的一种泥浆材料，它能充满在管节和泥壁环形空间内，在泥壁土体建立不透水阻隔层，稳定土体，防止塌落，地下室堵漏形成的环形泥浆套悬浮管节，并且膨润土触变泥浆可以起到润滑作用，将顶进管道与土体之间的干摩擦变为湿摩擦，减小顶进时的摩擦阻力，同时在注浆压力下，减小土体变形，稳定隧洞，从而保证顶管推进施工安全高效进行，并且这种泥浆还比较便宜，是最经济和有效的一种，因而被广泛采用。
    填充法，又称凿槽法，适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝，如墩台或地下室混凝土的裂缝。具体做法是沿裂缝将混凝土开凿成“U”或“V”形槽，用刷子在槽底和两壁均匀涂刷一层界面处理轧在界面处理浆尚未硬化之前，将拌制好的聚合物水泥砂浆用抹刀压入槽中，嵌填各种修补材料，然后压实抹平，达到恢复防水性和耐久性，以及部分恢复结构整体性的目的，填充法所使用的嵌填材料视修补目的而定，有环氧树脂砂浆、聚合物水泥砂浆或纯细水泥砂浆等。 对于活动性裂缝，应采用极限变形值较大的延伸性材料。对于锈蚀裂缝，应先展宽加深凿槽，直至完全露出钢筋生锈部位，彻底进行钢筋除锈，然后涂上防锈涂料，再填充聚合物水泥砂浆及环氧砂浆等，对增强界面粘结力，嵌填时应于槽面涂一层环氧树脂浆液。