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摘要：随着我国市政建设的发展和环境保护要求的加强，目前顶管施工技术在全国各大城市的使用进入了一个高峰期。本文结合实际工程案例阐述了顶管施工技术，它是一种非开挖铺设地下管道的施工方法。
关键词：实际工程；顶管技术；施工工艺
一、顶管的技术特点
非开挖技术是近几年才开始频繁使用的一个术语,它涉及的是利用少开挖和不开挖技术进行地下管线的铺设或更换的知识、工艺和应用。非开挖技术在不稳定及饱和土层中以最小的破坏和最大的保护环境等方面解决了城市施工中的难题,并在应付最恶劣的地下土壤条件中有丰富的经验,任何地方都能提供最经济、准确、齐全、快速而可靠的解决问题的方法。非开挖技术的出现为创建都市的安宁环境造就了勃勃生机,而顶管技术是非开挖技术的重要组成部分。这种技术具有许多优势:
1)顶管施工是顶管铺管技术的一种,其在国外已广泛使用,在国内也已逐渐普及。由于不开挖地面,所以能穿越公路、铁路、河流,甚至能在建筑物底下穿过,是一种能安全有效地进行环境保护的施工方法,堪称为环境保护施工时的环境保护。
2)顶管施工不开挖地面,故而被铺设管道的上部土层未经扰动,管道的管节端不易产生段差变形,其管寿命亦大于开挖法埋管。
3)采用房下顶管施工法能节约一大笔征地拆迁费用,减少动迁用房,缩短管线长度,有很大的经济效益。
4)顶管工艺不仅仅用于管线铺设,它还具有灵活的排管施工方式。更为重要的是顶管施工作为一种工艺,它不仅仅在铺设管线,在管棚施工方面也具有优势。管棚施工是指在地下构筑物施工前,先利用密排的钢管做成各种断面形状的管棚,对地面建筑物在施工过程中起到保护作用或者是为了达到某种特殊要求而采取的一种辅助施工措施。
5)随着顶管施工范围的扩大,顶管机械的性能越来越适应各种土质。顶管特别适用于中小型管径管道的非开挖铺设。与其他非开挖设备相比,其具有独特的优点。
二、工程概况
此污水处理厂配套管道完善工程某河上游段污水工程。本工程的主要目的是完善地区的污水系统，解决某河上游地区的污水排除问题，从而控制和治理该地区的污染，改善地区的环境质量。
21工程特点
(1)此标段管线与道路距离较远，需要进行临时道路的修筑。
(2)根据现场踏勘发现管线沿线有大量构、建筑物，在管线穿越构筑物时必须采取有效的支护措施及监控手段。
(3)管道顶管部分穿越铁路，需进行扣轨施工，同时协调铁道部门。
(4)管道沿线地下水位较高，需采用轻型井点降水法进行降水。
2.2主要工程量
此污水处理厂配套管道完善工程某河上游段污水工程，主要工程量如下：
三、頂管施工技术
3.1施工测量中的精度要求
为达到设计精度要求，地面控制点（勘测院提供的控制点）使用前复核，达到四等导线的精度要求；高程控制点的精度达到国家三等水准测量的技术要求才能使用。
3.2顶坑施工
3.2.1顶坑开挖
顶管过程中，无论是管从工作坑进洞，还是出洞，管子与洞口之间都必须留有间隙，但间隙必须做好封闭，如封闭不严，触变泥浆就会从该间隙中流到坑中，影响坑内作业，严重时会造成洞口的坍落，造成事故，故洞口必须做止浆设施，止浆方法见下图：
3.3顶进设备选用及安装
(1)顶镐选用：根据顶力计算，顶镐选用320t行程为1.1m单级双作用活塞式千斤顶，每个工作井内设置5台顶镐（其中1台备用）。
(2)后背施工：工作井后背为工字钢组合结构，采用40#工字钢横卧，中间用方木填实，后背高度为2.5m，深入工作井基础底以下300mm，以增大后背强度和抗力，工字钢与坑壁中间用碎石填实。工作井后背施工时必须保证其垂直。
(3)护铁及顶铁：由于顶进长度较大，护铁均选择圆形钢护铁，以确保管体安全，保护管体端面，使端面传力均匀。
(4)工作井基础及导轨：工作井内导轨基础采用横排方木、上安钢轨的形式。导轨选用30号轻型钢轨，两轨平行、等高，与基础中预设钢板焊接。
看是否满足要求，如有超差立即采取纠偏措施。
3.4钢筋混凝土管道顶进
3.4.1管道顶进设备
管道顶进设备根据地质条件决定采用顶管机头前加设钢网格（有两种形式）来实现顶进施工。顶管机头由刃脚、调整部分两个部分组成，机头前端加设钢网格。
管前加设钢网格式机头是在管道前端加设顶管机头，依靠工作坑内的千斤顶推挤，机头前端刃脚贯入土中与网格将土挤密，形成一定阻力，防止管前塌方。散落在机舱内的土，由人工将土清除。
顶管机头分为前后两节，后节与混凝土管固定连接，前端为刃口自由端。两节之间上下左右对称设置4个可调式千斤顶用于管道纠偏的导向力。
3.4.2管前加设机头顶管法施工工序
①管前加设机头顶管法的下管、安管与普通顶管法相同。
②顶进前先把工作机头顶进，后接混凝土管。
③利用工作坑内的动力设备将机头刃脚贯入土中后，继续顶进，土从机头前端网格中挤密、挤入机头内由人工清除。
④操作人员出土。
⑤机头动力舱内液压千斤顶回镐，开动工作井内主千斤顶将管子顶进。
⑥依次循环往复操作。
3.4.3顶管出土
顶管机头舱内的土，由人工装车，用小推车运出至工作井内，在工作井由电葫芦吊吊出工作井，再卸至临时存土场，然后用汽车运至指定弃土地点。
3.4.4后封闭装置
为保证顶管机出洞时触变泥浆不从顶管机外壳周围涌出，需要在入洞口安装封闭装置。
顶管机顶入前，将封闭装置安装在洞口预埋钢筋上，用螺栓固定，在压板上安装预制好的橡胶套环，当顶管机进入洞口后，利用充气轮胎调整橡胶套环与顶管机外壳的距离，当顶管机机尾刚进入洞口时，再调整充气轮胎，使整橡胶套环落在混凝土管节上。
3.5洞口加固
为防止洞口处土体坍塌，需对洞口采取加固措施。开洞口之前，沿洞口上部180°范围内顺管方向打入长2m的注浆花管打入深度不小于1.5m。利用预埋好的注浆花管向土内注入水玻璃浆。注浆量视现场情况而定。注浆压力不超过0.2Mpa。花管间距300mm。
3.6中心高程控制
管道顶进过程中必须按操作规程要求随掏随顶，随顶随测。中心、高程顶进300mm一测。若遇较大砾石影响顶进时，先将大砾石由人工挖除后再顶。做到少挖、勤顶、勤测量。每班组均按要求做好顶进记录，交接班时互相检测成品质量，合格方可继续顶进。当发现管道偏差为+2cm、-4cm、左右5cm时或偏差有增大的趋势时，施工队组必须上报施工员和相关人员，并且立即采取纠偏校正措施。
3.7边纠偏边校正时缓缓进行，使管子在计算范围内渐渐恢复到设计轴线上。
依靠顶管机头纠偏、调偏依靠顶管机头可进行机械调平、调中，保证在直线顶进施工中顶进管体平顺，无错口。
(1)在纠偏调节过程中，依靠机头调整部分内的4个可调式千斤顶的在同种油压下伸出的不同长度来调节管的偏差。
(2)依靠中继间辅助纠偏、调偏，在进行长距离顶管施工过程中，通过中继间中的可调式千斤顶的锁母在同种油压下伸出的不同长度来调节管的偏差。
3.8施工管内通风、照明
正常顶进时，机头舱内有2~3人工作，每50m左右设1人操作中继间，运土小车来往频繁，保证工作面空气流通，灯明眼亮；而触变泥浆、超前加固浆要通过管道输送，又要保证施工测量通视空间，再加动力和照明电源等等都从井外地面，通过这施工管道送到末端，因而必须对这些管线、电路精心排布，以保证人身和施工安全。
四、结束语
顶管工艺作为高效、便捷的管道施工设施,已经开始大量的使用。随着新兴技术在工程实例中的使用，建设者将不断的总结经验,改进工艺。将合理的、有利于提高工程质量和效率的工艺更好的运用于建设中。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：实际工程；顶管技术；施工工艺
一、顶管的技术特点
非开挖技术是近几年才开始频繁使用的一个术语,它涉及的是利用少开挖和不开挖技术进行地下管线的铺设或更换的知识、工艺和应用。非开挖技术在不稳定及饱和土层中以最小的破坏和最大的保护环境等方面解决了城市施工中的难题,并在应付最恶劣的地下土壤条件中有丰富的经验,任何地方都能提供最经济、准确、齐全、快速而可靠的解决问题的方法。非开挖技术的出现为创建都市的安宁环境造就了勃勃生机,而顶管技术是非开挖技术的重要组成部分。这种技术具有许多优势:
1)顶管施工是顶管铺管技术的一种,其在国外已广泛使用,在国内也已逐渐普及。由于不开挖地面,所以能穿越公路、铁路、河流,甚至能在建筑物底下穿过,是一种能安全有效地进行环境保护的施工方法,堪称为环境保护施工时的环境保护。
2)顶管施工不开挖地面,故而被铺设管道的上部土层未经扰动,管道的管节端不易产生段差变形,其管寿命亦大于开挖法埋管。
3)采用房下顶管施工法能节约一大笔征地拆迁费用,减少动迁用房,缩短管线长度,有很大的经济效益。
4)顶管工艺不仅仅用于管线铺设,它还具有灵活的排管施工方式。更为重要的是顶管施工作为一种工艺,它不仅仅在铺设管线,在管棚施工方面也具有优势。管棚施工是指在地下构筑物施工前,先利用密排的钢管做成各种断面形状的管棚,对地面建筑物在施工过程中起到保护作用或者是为了达到某种特殊要求而采取的一种辅助施工措施。
5)随着顶管施工范围的扩大,顶管机械的性能越来越适应各种土质。顶管特别适用于中小型管径管道的非开挖铺设。与其他非开挖设备相比,其具有独特的优点。
二、工程概况
此污水处理厂配套管道完善工程某河上游段污水工程。本工程的主要目的是完善地区的污水系统，解决某河上游地区的污水排除问题，从而控制和治理该地区的污染，改善地区的环境质量。
21工程特点
(1)此标段管线与道路距离较远，需要进行临时道路的修筑。
(2)根据现场踏勘发现管线沿线有大量构、建筑物，在管线穿越构筑物时必须采取有效的支护措施及监控手段。
(3)管道顶管部分穿越铁路，需进行扣轨施工，同时协调铁道部门。
(4)管道沿线地下水位较高，需采用轻型井点降水法进行降水。
2.2主要工程量
此污水处理厂配套管道完善工程某河上游段污水工程，主要工程量如下：
三、頂管施工技术
3.1施工测量中的精度要求
为达到设计精度要求，地面控制点（勘测院提供的控制点）使用前复核，达到四等导线的精度要求；高程控制点的精度达到国家三等水准测量的技术要求才能使用。
3.2顶坑施工
3.2.1顶坑开挖
顶管过程中，无论是管从工作坑进洞，还是出洞，管子与洞口之间都必须留有间隙，但间隙必须做好封闭，如封闭不严，触变泥浆就会从该间隙中流到坑中，影响坑内作业，严重时会造成洞口的坍落，造成事故，故洞口必须做止浆设施，止浆方法见下图：
3.3顶进设备选用及安装
(1)顶镐选用：根据顶力计算，顶镐选用320t行程为1.1m单级双作用活塞式千斤顶，每个工作井内设置5台顶镐（其中1台备用）。
(2)后背施工：工作井后背为工字钢组合结构，采用40#工字钢横卧，中间用方木填实，后背高度为2.5m，深入工作井基础底以下300mm，以增大后背强度和抗力，工字钢与坑壁中间用碎石填实。工作井后背施工时必须保证其垂直。
(3)护铁及顶铁：由于顶进长度较大，护铁均选择圆形钢护铁，以确保管体安全，保护管体端面，使端面传力均匀。
(4)工作井基础及导轨：工作井内导轨基础采用横排方木、上安钢轨的形式。导轨选用30号轻型钢轨，两轨平行、等高，与基础中预设钢板焊接。
看是否满足要求，如有超差立即采取纠偏措施。
3.4钢筋混凝土管道顶进
3.4.1管道顶进设备
管道顶进设备根据地质条件决定采用顶管机头前加设钢网格（有两种形式）来实现顶进施工。顶管机头由刃脚、调整部分两个部分组成，机头前端加设钢网格。
管前加设钢网格式机头是在管道前端加设顶管机头，依靠工作坑内的千斤顶推挤，机头前端刃脚贯入土中与网格将土挤密，形成一定阻力，防止管前塌方。散落在机舱内的土，由人工将土清除。
顶管机头分为前后两节，后节与混凝土管固定连接，前端为刃口自由端。两节之间上下左右对称设置4个可调式千斤顶用于管道纠偏的导向力。
3.4.2管前加设机头顶管法施工工序
①管前加设机头顶管法的下管、安管与普通顶管法相同。
②顶进前先把工作机头顶进，后接混凝土管。
③利用工作坑内的动力设备将机头刃脚贯入土中后，继续顶进，土从机头前端网格中挤密、挤入机头内由人工清除。
④操作人员出土。
⑤机头动力舱内液压千斤顶回镐，开动工作井内主千斤顶将管子顶进。
⑥依次循环往复操作。
3.4.3顶管出土
顶管机头舱内的土，由人工装车，用小推车运出至工作井内，在工作井由电葫芦吊吊出工作井，再卸至临时存土场，然后用汽车运至指定弃土地点。
3.4.4后封闭装置
为保证顶管机出洞时触变泥浆不从顶管机外壳周围涌出，需要在入洞口安装封闭装置。
顶管机顶入前，将封闭装置安装在洞口预埋钢筋上，用螺栓固定，在压板上安装预制好的橡胶套环，当顶管机进入洞口后，利用充气轮胎调整橡胶套环与顶管机外壳的距离，当顶管机机尾刚进入洞口时，再调整充气轮胎，使整橡胶套环落在混凝土管节上。
3.5洞口加固
为防止洞口处土体坍塌，需对洞口采取加固措施。开洞口之前，沿洞口上部180°范围内顺管方向打入长2m的注浆花管打入深度不小于1.5m。利用预埋好的注浆花管向土内注入水玻璃浆。注浆量视现场情况而定。注浆压力不超过0.2Mpa。花管间距300mm。
3.6中心高程控制
管道顶进过程中必须按操作规程要求随掏随顶，随顶随测。中心、高程顶进300mm一测。若遇较大砾石影响顶进时，先将大砾石由人工挖除后再顶。做到少挖、勤顶、勤测量。每班组均按要求做好顶进记录，交接班时互相检测成品质量，合格方可继续顶进。当发现管道偏差为+2cm、-4cm、左右5cm时或偏差有增大的趋势时，施工队组必须上报施工员和相关人员，并且立即采取纠偏校正措施。
3.7边纠偏边校正时缓缓进行，使管子在计算范围内渐渐恢复到设计轴线上。
依靠顶管机头纠偏、调偏依靠顶管机头可进行机械调平、调中，保证在直线顶进施工中顶进管体平顺，无错口。
(1)在纠偏调节过程中，依靠机头调整部分内的4个可调式千斤顶的在同种油压下伸出的不同长度来调节管的偏差。
(2)依靠中继间辅助纠偏、调偏，在进行长距离顶管施工过程中，通过中继间中的可调式千斤顶的锁母在同种油压下伸出的不同长度来调节管的偏差。
3.8施工管内通风、照明
正常顶进时，机头舱内有2~3人工作，每50m左右设1人操作中继间，运土小车来往频繁，保证工作面空气流通，灯明眼亮；而触变泥浆、超前加固浆要通过管道输送，又要保证施工测量通视空间，再加动力和照明电源等等都从井外地面，通过这施工管道送到末端，因而必须对这些管线、电路精心排布，以保证人身和施工安全。
四、结束语
顶管工艺作为高效、便捷的管道施工设施,已经开始大量的使用。随着新兴技术在工程实例中的使用，建设者将不断的总结经验,改进工艺。将合理的、有利于提高工程质量和效率的工艺更好的运用于建设中。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。