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[摘 要]顶管施工是一种非开挖的管道埋设施工技术。襄阳市官沟分水口配套项目顶管施工是利用泥水平衡顶管机械在工作坑内借助顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土体的摩擦力（利用泥浆减摩），将切削下来的土体泵送至泥浆池，最终将球墨铸铁管按设计的轴线顶至终点。
[关键词]顶管 ； 非开挖； 泥水平衡 ； 泥浆减摩
中图分类号：P58 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0143-01
1 工程简介
鄂北地区水资源配置工程官沟分水口配套项目顶管施工作为输水管线在桩号0+511处穿越G316国道，桩号0+503～0+839处为苗圃及大岗坡渠道。为了不影响国道的交通和渠道灌溉、减小苗圃征地难度、加快工程进度等，设计采用顶进球墨铸铁推进管方案在该区段实施顶管，管道总长336m，一次性顶到终点，不设中继间。顶管起始点设有矩形工作井，工作井的尺寸为 12.1×6.6×5m（长×宽×高），终点不设接收井，直接与球墨铸铁管道连接。
2 地质条件及地下水位
顶管段基础均为中更新统阎庄组坡积层（Q2ydl）粘性土，承载力特征值在240kPa～ 260kPa 之间。地下水主要为上层滞水，分布在上部人工填土、原状粘土的孔隙中，受大气降水及区域内北侧关冲水库渗流补给，无统一水位。
3 主要施工机械设备
4 顶管施工
4.1施工工艺流程
測量放线→坑内平台安装→泥水切削机械及附属设施安装→泥浆系统安装→顶管施工→测量及纠偏→顶管完毕→泥水切削机械及附属设施拆除→坑内平台拆除→管壁泥浆置换→灌浆孔封堵。
4.2顶管设备的选择
4.2.1选择顶管掘进机
由于本次顶管管材采用DN1600球墨铸铁推进管，长度为336m，结合顶管机械设计对空间的要求、土层的适应性、施工效率等因素，选择了具有切削、破碎功能的YSN泥水平衡顶管机。
4.2.2顶进系统
根据计算，顶进系统由4只2000kN双冲程推力油缸组成，总推力8000kN可满足施工要求。安装后的4只油缸中心位置必须与设计图一致，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。
4.2.3泥浆减阻系统
顶进施工中，运用泥浆减阻是减少顶进阻力的主要措施，顶进时通过管道上的压浆孔，向管道外壁注入一定量的泥浆，在管道外围形成一个泥浆环套，以减小管道外壁和土体间的摩擦力，从而减小顶进时的顶力，泥浆的好坏，直接关系到减阻的效果。
4.2.4泥水出土系统
顶管机切削下来的泥水通过泥水输送管道泵送至地面泥浆池，泥块直接用挖掘机清理，浓泥浆经过沉淀后再清理，符合要求的泥浆通过管道重复利用。
4.2.5供电系统
为满足顶管施工用电需求，现场配备200kW柴油发电机1台
4.2.6通讯系统、监控系统
长距离顶进必须保证信息交换渠道的畅通，同时对施工操作人员要进行监护，防止发生安全事故，因此需要设置通讯、监控系统。
通讯采用对讲机，以保证通话安全畅通。监控系统采用三台监视器，一台对工具管仪表盘、光靶进行监控。第二台对工作井进行监视，第三台对出口进行监视，这样地面人员能及时了解施工情况，发现问题可以及时解决。
4.3初始顶进
顶管机初始顶进是顶管施工的关键环节之一，其主要内容包括：出洞口前地层降水和土体加固、设置顶管机始发基座、顶管机组装就位调试、安装密封胶圈、顶管机试运转，拆除洞口临时墙、顶管机贯入作业面加压和顶进等。
顶管机在出洞后顶进的前15m作为顶进试验段。通过试验段施工可熟练掌握顶管机在地层中的操作方法；顶管机推进各项参数的调节控制方法；掌握触变泥浆注浆工艺；测试地表隆陷、地中位移等，并据此及时详细分析在该地层中各种推进参数条件下的地层位移规律和结构受力状况，以及施工对地面环境的影响，并及时反馈调整施工参数，确保全段顶管安全顺利施工。
4.4顶进施工
4.4.1泥水压力控制
泥浆系统是由密封的管道组成，通过机头循环，形成泥浆混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥浆池内，浓泥浆通过排泥泵排出。
泥浆系统有两个作用：输送挖掘出的土块和平衡地下水。
4.4.2球墨铸铁管顶进
（1）管道顶进。启动刀盘系统：启动输浆管和排泥管泵，泥路循环。机头顶进：千斤顶设定顶进速度50mm/min，同时，流量计测量流量，控制排泥管流量保持在1.07m3/min。（2）下管时的操作程序。保持泥水舱压力；机头刀盘停转；待排泥管路冲洗干净后，停止输泥泵、排泥泵；关闭触变泥浆、输泥管、油管、排泥管阀门；拆除工作井管接口各种管线、电缆、管内应急灯工作。
4.5测量
测量是使管道沿设计轴线顶进，保证顶管机顶进方向精确度的前提和基础。为保证本工程的测量精度，施工前完成导线网与水准网及其它控制点的检核。在顶管机上配备激光导向系统指导顶管机顶进，以降低人工测量的误差和劳动强度，加快施工进度，同时采用全站仪对顶管轴线进行测量控制。
4.6顶管轴线控制与顶管环向姿态控制
4.6.1顶管轴线控制技术
（1） 控制顶管机头及钢管节外形尺寸；（2）控制导轨、后靠背、千斤顶等设备安装及轴线测量的精度；（3）合理控制掘进速度和出土速度；（4）精确测量顶管姿态；（5）及时合理纠偏。
4.6.2顶管环向姿态控制技术
由于刀盘正反向均可以出土，因此通过反转顶管机刀盘，就可以纠正滚动偏差。允许滚动偏差≤1.5°时顶管机自动控制系统会报警，提示操作者切换刀盘旋转方向，进行反转纠偏。 4.7泥浆清理
球墨铸铁推进管外径1.8m，顶管长336m，施工过程中将产生大量的泥浆和泥块，为保证施工顺利进行，施工期间需及时清理泥块和沉淀的浓泥浆。
4.8管壁泥浆置换及灌浆孔封堵
由于顶进的管道位于粉质粘土层中，顶管完毕，管壁和原状土体之间充满了泥浆。另外管道穿越了316国道路基、苗圃和大岗坡渠道，为防止地面沉降，必须对管外壁泥浆进行置换处理，以增强地基的稳定性。
4.8.1泥浆置换：泥浆置换采用灌浆机灌注水泥浆液。水泥浆按水泥和水1：1进行配制。灌浆压力一般0.1～0.2MPa，不得大于0.3MPa，灌漿主要是将管壁和原状土之间的泥浆置换出来，同时把空气排出来，以保证其之间密实，防止地面出现裂缝甚至沉降。
4.8.2灌浆孔封堵
灌浆完毕，待管壁密实后，及时对灌浆孔进行封堵。
5 经验总结
官沟分水口配套项目顶管总长336m，总工期24天。施工完毕，经测量复核，管道轴线偏差2.3cm，满足设计及规范要求。通过该项目的顶管施工，我们总结了以下一些经验与建议，仅供参考，同时敬请批评指正。
5.1顶进设备的选择
该项目管材采用DN1600球墨铸铁推进管，单根长6.3m（有效长度6m）、重约11t，顶管总长度为336m。结合地层的要求，为保证施工顺利进行，项目部选择了具有切削、破碎功能的YSN泥水平衡顶管机。由于顶管距离比较长，为保证顶进的推力，顶进系统由4只2000kN双冲程推力油缸组成，总推力8000kN。
5.2泥浆系统
注浆减摩是长距离顶管施工中的一个关键环节，因为随着管道的不断推进，摩擦阻力会随之增加，而降低摩擦阻力最有效的方法是注入泥浆，使之在管外壁与土层之间形成一个完整的环状泥浆润滑套，变原来的干摩擦状态为液体摩擦状态，这样既可以大大地减少顶进阻力，又能减少甚至防止地面沉降。
泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水，不沉淀，不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。
参考文献
[1]于彬泉，陈传灿.顶管施工技术[M].北京：人民出版社，1998.
[2]颜纯文.非开挖地下管线施工技术及其应用[J].北京：地震出版社，1999.
[3]马保松等.顶管施工技术及验收规范（试行）[M].中国非开挖技术协会，2006.
[关键词]顶管 ； 非开挖； 泥水平衡 ； 泥浆减摩
中图分类号：P58 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0143-01
1 工程简介
鄂北地区水资源配置工程官沟分水口配套项目顶管施工作为输水管线在桩号0+511处穿越G316国道，桩号0+503～0+839处为苗圃及大岗坡渠道。为了不影响国道的交通和渠道灌溉、减小苗圃征地难度、加快工程进度等，设计采用顶进球墨铸铁推进管方案在该区段实施顶管，管道总长336m，一次性顶到终点，不设中继间。顶管起始点设有矩形工作井，工作井的尺寸为 12.1×6.6×5m（长×宽×高），终点不设接收井，直接与球墨铸铁管道连接。
2 地质条件及地下水位
顶管段基础均为中更新统阎庄组坡积层（Q2ydl）粘性土，承载力特征值在240kPa～ 260kPa 之间。地下水主要为上层滞水，分布在上部人工填土、原状粘土的孔隙中，受大气降水及区域内北侧关冲水库渗流补给，无统一水位。
3 主要施工机械设备
4 顶管施工
4.1施工工艺流程
測量放线→坑内平台安装→泥水切削机械及附属设施安装→泥浆系统安装→顶管施工→测量及纠偏→顶管完毕→泥水切削机械及附属设施拆除→坑内平台拆除→管壁泥浆置换→灌浆孔封堵。
4.2顶管设备的选择
4.2.1选择顶管掘进机
由于本次顶管管材采用DN1600球墨铸铁推进管，长度为336m，结合顶管机械设计对空间的要求、土层的适应性、施工效率等因素，选择了具有切削、破碎功能的YSN泥水平衡顶管机。
4.2.2顶进系统
根据计算，顶进系统由4只2000kN双冲程推力油缸组成，总推力8000kN可满足施工要求。安装后的4只油缸中心位置必须与设计图一致，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。
4.2.3泥浆减阻系统
顶进施工中，运用泥浆减阻是减少顶进阻力的主要措施，顶进时通过管道上的压浆孔，向管道外壁注入一定量的泥浆，在管道外围形成一个泥浆环套，以减小管道外壁和土体间的摩擦力，从而减小顶进时的顶力，泥浆的好坏，直接关系到减阻的效果。
4.2.4泥水出土系统
顶管机切削下来的泥水通过泥水输送管道泵送至地面泥浆池，泥块直接用挖掘机清理，浓泥浆经过沉淀后再清理，符合要求的泥浆通过管道重复利用。
4.2.5供电系统
为满足顶管施工用电需求，现场配备200kW柴油发电机1台
4.2.6通讯系统、监控系统
长距离顶进必须保证信息交换渠道的畅通，同时对施工操作人员要进行监护，防止发生安全事故，因此需要设置通讯、监控系统。
通讯采用对讲机，以保证通话安全畅通。监控系统采用三台监视器，一台对工具管仪表盘、光靶进行监控。第二台对工作井进行监视，第三台对出口进行监视，这样地面人员能及时了解施工情况，发现问题可以及时解决。
4.3初始顶进
顶管机初始顶进是顶管施工的关键环节之一，其主要内容包括：出洞口前地层降水和土体加固、设置顶管机始发基座、顶管机组装就位调试、安装密封胶圈、顶管机试运转，拆除洞口临时墙、顶管机贯入作业面加压和顶进等。
顶管机在出洞后顶进的前15m作为顶进试验段。通过试验段施工可熟练掌握顶管机在地层中的操作方法；顶管机推进各项参数的调节控制方法；掌握触变泥浆注浆工艺；测试地表隆陷、地中位移等，并据此及时详细分析在该地层中各种推进参数条件下的地层位移规律和结构受力状况，以及施工对地面环境的影响，并及时反馈调整施工参数，确保全段顶管安全顺利施工。
4.4顶进施工
4.4.1泥水压力控制
泥浆系统是由密封的管道组成，通过机头循环，形成泥浆混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥浆池内，浓泥浆通过排泥泵排出。
泥浆系统有两个作用：输送挖掘出的土块和平衡地下水。
4.4.2球墨铸铁管顶进
（1）管道顶进。启动刀盘系统：启动输浆管和排泥管泵，泥路循环。机头顶进：千斤顶设定顶进速度50mm/min，同时，流量计测量流量，控制排泥管流量保持在1.07m3/min。（2）下管时的操作程序。保持泥水舱压力；机头刀盘停转；待排泥管路冲洗干净后，停止输泥泵、排泥泵；关闭触变泥浆、输泥管、油管、排泥管阀门；拆除工作井管接口各种管线、电缆、管内应急灯工作。
4.5测量
测量是使管道沿设计轴线顶进，保证顶管机顶进方向精确度的前提和基础。为保证本工程的测量精度，施工前完成导线网与水准网及其它控制点的检核。在顶管机上配备激光导向系统指导顶管机顶进，以降低人工测量的误差和劳动强度，加快施工进度，同时采用全站仪对顶管轴线进行测量控制。
4.6顶管轴线控制与顶管环向姿态控制
4.6.1顶管轴线控制技术
（1） 控制顶管机头及钢管节外形尺寸；（2）控制导轨、后靠背、千斤顶等设备安装及轴线测量的精度；（3）合理控制掘进速度和出土速度；（4）精确测量顶管姿态；（5）及时合理纠偏。
4.6.2顶管环向姿态控制技术
由于刀盘正反向均可以出土，因此通过反转顶管机刀盘，就可以纠正滚动偏差。允许滚动偏差≤1.5°时顶管机自动控制系统会报警，提示操作者切换刀盘旋转方向，进行反转纠偏。 4.7泥浆清理
球墨铸铁推进管外径1.8m，顶管长336m，施工过程中将产生大量的泥浆和泥块，为保证施工顺利进行，施工期间需及时清理泥块和沉淀的浓泥浆。
4.8管壁泥浆置换及灌浆孔封堵
由于顶进的管道位于粉质粘土层中，顶管完毕，管壁和原状土体之间充满了泥浆。另外管道穿越了316国道路基、苗圃和大岗坡渠道，为防止地面沉降，必须对管外壁泥浆进行置换处理，以增强地基的稳定性。
4.8.1泥浆置换：泥浆置换采用灌浆机灌注水泥浆液。水泥浆按水泥和水1：1进行配制。灌浆压力一般0.1～0.2MPa，不得大于0.3MPa，灌漿主要是将管壁和原状土之间的泥浆置换出来，同时把空气排出来，以保证其之间密实，防止地面出现裂缝甚至沉降。
4.8.2灌浆孔封堵
灌浆完毕，待管壁密实后，及时对灌浆孔进行封堵。
5 经验总结
官沟分水口配套项目顶管总长336m，总工期24天。施工完毕，经测量复核，管道轴线偏差2.3cm，满足设计及规范要求。通过该项目的顶管施工，我们总结了以下一些经验与建议，仅供参考，同时敬请批评指正。
5.1顶进设备的选择
该项目管材采用DN1600球墨铸铁推进管，单根长6.3m（有效长度6m）、重约11t，顶管总长度为336m。结合地层的要求，为保证施工顺利进行，项目部选择了具有切削、破碎功能的YSN泥水平衡顶管机。由于顶管距离比较长，为保证顶进的推力，顶进系统由4只2000kN双冲程推力油缸组成，总推力8000kN。
5.2泥浆系统
注浆减摩是长距离顶管施工中的一个关键环节，因为随着管道的不断推进，摩擦阻力会随之增加，而降低摩擦阻力最有效的方法是注入泥浆，使之在管外壁与土层之间形成一个完整的环状泥浆润滑套，变原来的干摩擦状态为液体摩擦状态，这样既可以大大地减少顶进阻力，又能减少甚至防止地面沉降。
泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水，不沉淀，不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。
参考文献
[1]于彬泉，陈传灿.顶管施工技术[M].北京：人民出版社，1998.
[2]颜纯文.非开挖地下管线施工技术及其应用[J].北京：地震出版社，1999.
[3]马保松等.顶管施工技术及验收规范（试行）[M].中国非开挖技术协会，2006.