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摘要：目前，我国城市居民和企业日常所需的自来水以及生活生产所产生的废弃污水均有地下排水管网输出城内，错综复杂的地下排水管网是城市现代化的基础设施，而现在，这些最基础的设施在加速的城市化脚步下已经捉襟见肘，无法满足更大的给排水压力。在这种情况下，非开挖技术应运而生。它可以对地面进行小面积开挖技术甚至不挖技术而铺设或者更新地下管道。其中，国际上比较流行同时也是最为代表的就是顶管技术，近几年，顶管技术也在国内也开始得到了广泛的应用。本文首先对顶管施工进行了概述，然后说详细探讨了顶管技术在市政工程中的具体应用要点，最后对其在疏松土层中应用应注意的问题进行了简要说明。
关键词：顶管技术；非开挖；工作坑；顶进；膨润土悬浮液
Pick to: at present, our country city dwellers and tap water in corporate daily production and life waste water produced by underground drainage pipe network are output in the city, the complexity of the underground drainage pipe network is the infrastructure of urban modernization, and now, the most basic facilities under the accelerated pace of urbanization has been stretched, can meet the water supply and drainage greater pressure. In this case, the trenchless technology arises at the historic moment. It can be carried out on the ground does not even dig small area excavation technology and lay or update the underground pipes. Among them, the more popular in the world is also the most representative is the pipe jacking technology, in recent years, the pipe jacking technology has also started has been widely used in domestic. This article first to the pipe jacking construction were summarized, and then said pipe jacking technology in municipal engineering is discussed in detail the application of the point, finally the application should be paid attention to in the loose soil layer on the question has carried on the brief explanation.
Keywords: pipe jacking technology; Trenchless; Working pit; Top into; Bentonite suspension
中圖分类号：TU99文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、顶管施工概述
顶管法又称为非开挖管道敷设技术，它具有不需要开挖面层，就能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道的特点，相比开挖敷设技术，投资和工期将大大节省。同时，因为其施工面由线缩成点，占地面积小，地面活动不受施工影响，对交通干扰小;噪音和震动低，城市中施工对居民生活环境干扰小，不影响现有管线及构筑物的使用，属于真正的无污染、高效率的施工技术。
顶管施工技术主要应用于城市的中心建设以及商业的繁华街道，在城市建设中遇到无法迁移或不能实施大型开挖的文物古迹遗址等特殊地段，对不能进行空中架线、开槽埋管来实施作业施工时，一般管径>800 mm的地下埋管工程可使用顶管法施工。
在敷设城市污水管道直径>800 mm时，施工现场无法采用明沟开挖埋管施工而管道沿线又无其他建筑物基础时，可使用顶管法施工作业。
二、顶管技术在市政工程中的具体应用要点
（一）顶管施工技术流程
施工准备→测量高程及轴线→挖顶管工作坑→铺顶管导轨→设置顶进后背→安装顶进→设备及吊放管节→挖土顶进→测量及纠偏→再次挖土（管中土）顶进→测量循环作业直致完成。
（二）工作坑
工作坑的位置应便于施工中排水、出土及运输，易于对地上或地下构筑物采取安全保护生产措施；工作坑的支撑应能形成封闭式模框架，若为矩形工作坑则应在四角加设斜支撑；采用由方木、钢板或型钢组装成的装配式后背墙。
顶管井可分为接收井和工作井两种，工作井的结构形式一般为单排孔井或单孔井，大多为矩形；接收井的建造结构种类很多，一般采用钢筋混凝土结构，形状多为圆形、矩形和正方形。这些结构中圆形的受力性能最高，正方形次之，矩形最差。在进行结构布置时，为改善结构受力可在井内布设内支撑。在建造过程中，工作井与接收井间隔布置，间距应与设计检查井的间距一致，按双向顶进设计，施工完成后，应按设计要求在接受井和工作井的位置上设置检查井。
（三）设备安装
导轨应用钢质材料制作，钢轨应安装牢固、平行、顺直、等高，其纵坡坡度应与管道坡度一致。在导轨使用过程中应经常进行检查，以免产生位移。在安装千斤顶时应与管道中心垂线对称固定在支架上，保证其合力作用于管道中心垂线。千斤顶应与油泵匹配，并有油泵备用；安装完成后应进行试运转。
若在顶进时油压突然升高，应立即顶进，查出原因并解决后方能继续作业。顶铁应具有足够刚度，并且顶铁轴线安装后应与管道轴线对称、平行，导轨与顶铁之间的接触面不应有油污、泥土。在更换顶铁时，应先检查顶铁是否存在异常情况。在管口与顶铁之间设置缓冲材料衬垫，当顶力趋近于管节材料的允许抗压强度时，应在管口加设环形或Ｕ型顶铁。在正式作业前应进行试吊，检验其制动性能及中午捆扎情况。
（四）顶进
顶时前应对全部设备进行检查并经过试运转，顶进的方法应满足设计要求及《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）的规定。当第一根管子下到导轨就位后，应检查管子中线，管内底前后高程，确认无误后方可顶进。 顶进中应勤测、勤检、防止管中线偏差；如发生偏差应及时纠偏，顶进第一管端20～30cm时，应对中心线及其高程测量一次，在正常顶进中，每顶进 50～100cm，测量一次，当顶管段顶完时，应重测一次；每个接口测 1 点，有错口时测 2 点。
顶钢筋混凝土管时，管两端接口处应加衬垫；防止顶进中错口，应安装内胀圈。顶管时三班制不停施工，当顶管前方发生塌方或遇障碍或后背倾斜和严重变形，或顶铁有扭曲迹象；管位偏差过大校正无效、较预计增大，超过管口承受能力时，方应停止顶进。钢筋混凝土顶管后，及时灌注两端管下混凝土基础和勾填管缝。顶管完成后的工作坑应及时进行下步工序，经检验后及时按有关规定进行回填。
采用手工掘進顶进应符合下列规定：
1、工具管接触或切入土层后，自上而下分层开挖。
2、在允许超挖的稳定土层中正常顶时时，管下部135度范围内不得超挖；管顶以上超挖量不得大于 15mm；管前超挖根据具体情况确定，并制定安全保护措施。
（五）顶进偏差的校正
在顶进过程中，若管位偏差达到10mm就要进行校正。管位的校正不得猛纠硬调，而是应该缓慢进行，采用小角度分级逐步复位。纠偏是在机头与设计轴线偏离后，利用机械后部的纠偏千斤顶来改变机头方向，使管道能按设计轴线继续顶进。若同时存在方向和高程偏差，则应先纠正偏差较大的一边。若顶管机头发生旋转，可采取在中间站提供旋转纠正力矩或在管内相反方向添加压重块等方法进行纠正。
（六）洞口止水
在顶进过程中，为使管道能够从工作井内顺利出洞，一般将工作井的预留洞口做的比管道外径略大（100mm左右），并在顶进时采取有效措施将此间隙封闭。洞口止水的方式一般是在制作沉井时，在洞口预埋一个厚约10mm的钢法兰，并将螺栓焊接在钢法兰上，以便安装厚约16mm的橡胶法兰，最后用厚约10mm的钢压板压紧。
（七）质量保证措施
1、管材进场检验，严格执行材料进场检验制度，确保管材强度等满足要求。
2、顶进纠偏，在顶进的过程中应定期对中线进行复核，如发生偏差应及时纠偏，纠偏方法：
（1）挖土校正法：即在管子偏向一侧少挖土，而在另一侧多超挖些，强制管子在前进时向另一侧偏移。适用于偏差为10-20mm 时。
（2）木杠支撑法：如管端下陷，管子发生错口时，可采用木杠支撑法方法校正，适用于偏差为20mm 时。
3、顶进过程中，出现下列紧急情况时应采取措施进行处理，并有针对性制定处理方案：
（1）工具管前方遇到障碍。
（2）后背墙变形严重。
（3）顶铁发生扭曲现象。
（4）管位偏差过大且校正无效。
（5）顶力超过管端的允许顶力。
4、顶管进程中遭遇障碍物的处理方法
（1）对长距离中风化或微风化地质的处理
当顶管施工遇到中风化和微风化的地质结构时，不管是人工顶管或是机械顶管都很难顶进，对长距离、深度较大的中风化和微风化地质可采用暗挖隧洞施工; 位于中风化及微风化地质，根据情况采用大开挖施工或支护开挖施工。
（2）采用破岩井处理孤石
当遇到石头时应对此处重新加密钻探， 探清地下地质情况， 若遇到孤石， 应根据孤石大小设置破岩井，从地面设竖井取石后继续顶进。
（3）采用管内破除旧有构筑物。
当顶管顶进时遇旧有构筑物时，应先联系有关单位收集该障碍物原用途、大小、形状等各种资料。在摸清情况后，可以采用从顶管内用炮机（气动扳手）对障碍物进行破除。破除范围只需稍大于管径即可。
三、疏松土层中顶管施工应注意的问题
（一）膨润土悬浮液在疏松土层中的应用
在无粘性的疏松土层中以及在粘性很小的土壤中，例如在砂砾土中，若不采取其它辅助措施，土层由于本身极不稳定，以致在刃脚推进之后立刻就会坍落在管壁上。所以对这类土壤来说，膨润土悬浮液的支承作用尤其具有重要意义。
膨润土悬浮液将渗入土层的孔隙内，充满孔隙，并继续在其中流动。流速取决于孔隙的横断面与悬浮液的流变特性，同时也取决于压浆压力。因此为了在同样的压浆压力下达刭相同的渗入深度，在孔隙横断面很小的细粒土层中便需要低流限的悬浮液，面孔隙横断面较大的粒粒土层则需要高流限的悬浮液。
（二）顶进管在膨润土悬浮浪中受到的浮力
只要顶进管在整个圆周上被膨润土悬浮液所包围，浮力定律便对它有效，即使悬浮液层的厚度很小也同样如此。在钢筋混凝土管情况下，浮力均为管子自重的1.4倍。这样，只要通过正确地压人膨润土悬浮液，从而在土层中围绕顶进管形成一个支承环带，并保持悬浮液压力等于土压力，于是管子就会在膨润土悬浮液中漂浮起来。为此必需的前提在于悬浮液应是液体状态的，亦即呈现为表观流限相应较低的溶胶状态。在悬浮液的膨润土含量低到接近运动状态下的稳定极限时，这个条件便能得到满足。
结语
综上，我国城市建筑物密集，市政管线工程的施工难度较大，而顶管施工技术因其对周围环境影响较小或者无影响，噪音小，施工场地小等特点，越来越受到施工单位的青睐。顶管科技因为有着非常多的优势，所以是当前市政项目中非常关键的一个构成要素，尤其是当管线的尺寸非常长的时候这种现象更是显著。我们要抓住机遇，切实的提升技术性，完善建设水平，确保我国的该项技术能够尽快的和国外的优秀科技保持一致。
参考文献
[1]王琳.浅谈顶管技术在市政给排水工程中的应用[J].黑龙江科技信息，2011.13.
[2]何铿鸿.顶管工艺在城市供水管线工程中的应用[J].广东建材，2007.5.
[3]马福海.发展中的中国非开挖事业[J].非开挖技术，2006.3.
关键词：顶管技术；非开挖；工作坑；顶进；膨润土悬浮液
Pick to: at present, our country city dwellers and tap water in corporate daily production and life waste water produced by underground drainage pipe network are output in the city, the complexity of the underground drainage pipe network is the infrastructure of urban modernization, and now, the most basic facilities under the accelerated pace of urbanization has been stretched, can meet the water supply and drainage greater pressure. In this case, the trenchless technology arises at the historic moment. It can be carried out on the ground does not even dig small area excavation technology and lay or update the underground pipes. Among them, the more popular in the world is also the most representative is the pipe jacking technology, in recent years, the pipe jacking technology has also started has been widely used in domestic. This article first to the pipe jacking construction were summarized, and then said pipe jacking technology in municipal engineering is discussed in detail the application of the point, finally the application should be paid attention to in the loose soil layer on the question has carried on the brief explanation.
Keywords: pipe jacking technology; Trenchless; Working pit; Top into; Bentonite suspension
中圖分类号：TU99文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、顶管施工概述
顶管法又称为非开挖管道敷设技术，它具有不需要开挖面层，就能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道的特点，相比开挖敷设技术，投资和工期将大大节省。同时，因为其施工面由线缩成点，占地面积小，地面活动不受施工影响，对交通干扰小;噪音和震动低，城市中施工对居民生活环境干扰小，不影响现有管线及构筑物的使用，属于真正的无污染、高效率的施工技术。
顶管施工技术主要应用于城市的中心建设以及商业的繁华街道，在城市建设中遇到无法迁移或不能实施大型开挖的文物古迹遗址等特殊地段，对不能进行空中架线、开槽埋管来实施作业施工时，一般管径>800 mm的地下埋管工程可使用顶管法施工。
在敷设城市污水管道直径>800 mm时，施工现场无法采用明沟开挖埋管施工而管道沿线又无其他建筑物基础时，可使用顶管法施工作业。
二、顶管技术在市政工程中的具体应用要点
（一）顶管施工技术流程
施工准备→测量高程及轴线→挖顶管工作坑→铺顶管导轨→设置顶进后背→安装顶进→设备及吊放管节→挖土顶进→测量及纠偏→再次挖土（管中土）顶进→测量循环作业直致完成。
（二）工作坑
工作坑的位置应便于施工中排水、出土及运输，易于对地上或地下构筑物采取安全保护生产措施；工作坑的支撑应能形成封闭式模框架，若为矩形工作坑则应在四角加设斜支撑；采用由方木、钢板或型钢组装成的装配式后背墙。
顶管井可分为接收井和工作井两种，工作井的结构形式一般为单排孔井或单孔井，大多为矩形；接收井的建造结构种类很多，一般采用钢筋混凝土结构，形状多为圆形、矩形和正方形。这些结构中圆形的受力性能最高，正方形次之，矩形最差。在进行结构布置时，为改善结构受力可在井内布设内支撑。在建造过程中，工作井与接收井间隔布置，间距应与设计检查井的间距一致，按双向顶进设计，施工完成后，应按设计要求在接受井和工作井的位置上设置检查井。
（三）设备安装
导轨应用钢质材料制作，钢轨应安装牢固、平行、顺直、等高，其纵坡坡度应与管道坡度一致。在导轨使用过程中应经常进行检查，以免产生位移。在安装千斤顶时应与管道中心垂线对称固定在支架上，保证其合力作用于管道中心垂线。千斤顶应与油泵匹配，并有油泵备用；安装完成后应进行试运转。
若在顶进时油压突然升高，应立即顶进，查出原因并解决后方能继续作业。顶铁应具有足够刚度，并且顶铁轴线安装后应与管道轴线对称、平行，导轨与顶铁之间的接触面不应有油污、泥土。在更换顶铁时，应先检查顶铁是否存在异常情况。在管口与顶铁之间设置缓冲材料衬垫，当顶力趋近于管节材料的允许抗压强度时，应在管口加设环形或Ｕ型顶铁。在正式作业前应进行试吊，检验其制动性能及中午捆扎情况。
（四）顶进
顶时前应对全部设备进行检查并经过试运转，顶进的方法应满足设计要求及《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）的规定。当第一根管子下到导轨就位后，应检查管子中线，管内底前后高程，确认无误后方可顶进。 顶进中应勤测、勤检、防止管中线偏差；如发生偏差应及时纠偏，顶进第一管端20～30cm时，应对中心线及其高程测量一次，在正常顶进中，每顶进 50～100cm，测量一次，当顶管段顶完时，应重测一次；每个接口测 1 点，有错口时测 2 点。
顶钢筋混凝土管时，管两端接口处应加衬垫；防止顶进中错口，应安装内胀圈。顶管时三班制不停施工，当顶管前方发生塌方或遇障碍或后背倾斜和严重变形，或顶铁有扭曲迹象；管位偏差过大校正无效、较预计增大，超过管口承受能力时，方应停止顶进。钢筋混凝土顶管后，及时灌注两端管下混凝土基础和勾填管缝。顶管完成后的工作坑应及时进行下步工序，经检验后及时按有关规定进行回填。
采用手工掘進顶进应符合下列规定：
1、工具管接触或切入土层后，自上而下分层开挖。
2、在允许超挖的稳定土层中正常顶时时，管下部135度范围内不得超挖；管顶以上超挖量不得大于 15mm；管前超挖根据具体情况确定，并制定安全保护措施。
（五）顶进偏差的校正
在顶进过程中，若管位偏差达到10mm就要进行校正。管位的校正不得猛纠硬调，而是应该缓慢进行，采用小角度分级逐步复位。纠偏是在机头与设计轴线偏离后，利用机械后部的纠偏千斤顶来改变机头方向，使管道能按设计轴线继续顶进。若同时存在方向和高程偏差，则应先纠正偏差较大的一边。若顶管机头发生旋转，可采取在中间站提供旋转纠正力矩或在管内相反方向添加压重块等方法进行纠正。
（六）洞口止水
在顶进过程中，为使管道能够从工作井内顺利出洞，一般将工作井的预留洞口做的比管道外径略大（100mm左右），并在顶进时采取有效措施将此间隙封闭。洞口止水的方式一般是在制作沉井时，在洞口预埋一个厚约10mm的钢法兰，并将螺栓焊接在钢法兰上，以便安装厚约16mm的橡胶法兰，最后用厚约10mm的钢压板压紧。
（七）质量保证措施
1、管材进场检验，严格执行材料进场检验制度，确保管材强度等满足要求。
2、顶进纠偏，在顶进的过程中应定期对中线进行复核，如发生偏差应及时纠偏，纠偏方法：
（1）挖土校正法：即在管子偏向一侧少挖土，而在另一侧多超挖些，强制管子在前进时向另一侧偏移。适用于偏差为10-20mm 时。
（2）木杠支撑法：如管端下陷，管子发生错口时，可采用木杠支撑法方法校正，适用于偏差为20mm 时。
3、顶进过程中，出现下列紧急情况时应采取措施进行处理，并有针对性制定处理方案：
（1）工具管前方遇到障碍。
（2）后背墙变形严重。
（3）顶铁发生扭曲现象。
（4）管位偏差过大且校正无效。
（5）顶力超过管端的允许顶力。
4、顶管进程中遭遇障碍物的处理方法
（1）对长距离中风化或微风化地质的处理
当顶管施工遇到中风化和微风化的地质结构时，不管是人工顶管或是机械顶管都很难顶进，对长距离、深度较大的中风化和微风化地质可采用暗挖隧洞施工; 位于中风化及微风化地质，根据情况采用大开挖施工或支护开挖施工。
（2）采用破岩井处理孤石
当遇到石头时应对此处重新加密钻探， 探清地下地质情况， 若遇到孤石， 应根据孤石大小设置破岩井，从地面设竖井取石后继续顶进。
（3）采用管内破除旧有构筑物。
当顶管顶进时遇旧有构筑物时，应先联系有关单位收集该障碍物原用途、大小、形状等各种资料。在摸清情况后，可以采用从顶管内用炮机（气动扳手）对障碍物进行破除。破除范围只需稍大于管径即可。
三、疏松土层中顶管施工应注意的问题
（一）膨润土悬浮液在疏松土层中的应用
在无粘性的疏松土层中以及在粘性很小的土壤中，例如在砂砾土中，若不采取其它辅助措施，土层由于本身极不稳定，以致在刃脚推进之后立刻就会坍落在管壁上。所以对这类土壤来说，膨润土悬浮液的支承作用尤其具有重要意义。
膨润土悬浮液将渗入土层的孔隙内，充满孔隙，并继续在其中流动。流速取决于孔隙的横断面与悬浮液的流变特性，同时也取决于压浆压力。因此为了在同样的压浆压力下达刭相同的渗入深度，在孔隙横断面很小的细粒土层中便需要低流限的悬浮液，面孔隙横断面较大的粒粒土层则需要高流限的悬浮液。
（二）顶进管在膨润土悬浮浪中受到的浮力
只要顶进管在整个圆周上被膨润土悬浮液所包围，浮力定律便对它有效，即使悬浮液层的厚度很小也同样如此。在钢筋混凝土管情况下，浮力均为管子自重的1.4倍。这样，只要通过正确地压人膨润土悬浮液，从而在土层中围绕顶进管形成一个支承环带，并保持悬浮液压力等于土压力，于是管子就会在膨润土悬浮液中漂浮起来。为此必需的前提在于悬浮液应是液体状态的，亦即呈现为表观流限相应较低的溶胶状态。在悬浮液的膨润土含量低到接近运动状态下的稳定极限时，这个条件便能得到满足。
结语
综上，我国城市建筑物密集，市政管线工程的施工难度较大，而顶管施工技术因其对周围环境影响较小或者无影响，噪音小，施工场地小等特点，越来越受到施工单位的青睐。顶管科技因为有着非常多的优势，所以是当前市政项目中非常关键的一个构成要素，尤其是当管线的尺寸非常长的时候这种现象更是显著。我们要抓住机遇，切实的提升技术性，完善建设水平，确保我国的该项技术能够尽快的和国外的优秀科技保持一致。
参考文献
[1]王琳.浅谈顶管技术在市政给排水工程中的应用[J].黑龙江科技信息，2011.13.
[2]何铿鸿.顶管工艺在城市供水管线工程中的应用[J].广东建材，2007.5.
[3]马福海.发展中的中国非开挖事业[J].非开挖技术，2006.3.