頂管施工的技術(shù)方法

頂管法施工

1、技術(shù)簡介

頂管施工就是非開挖施工措施，是一種不開挖或者少開挖的管道埋設(shè)施工技

術(shù)。頂管法施工就是在工作坑內(nèi)借助于頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土

壤的摩擦力，將管道按設(shè)計【付坡度頂入土中，并將土方運(yùn)走。一節(jié)管子完畢頂入

土層之后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進(jìn)。其原理是借助于主頂油缸及管道間、中繼

間等推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過土層一直推進(jìn)到接受坑內(nèi)吊起。管

道緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后，埋設(shè)在兩坑之間。

非開挖工程技術(shù)徹底處理了管道埋設(shè)施工中對都市建筑物的破壞和道路交通

的堵塞等難題，在穩(wěn)定土層和環(huán)境保護(hù)方面凸顯其優(yōu)勢。這對交通繁忙、人口密

集、地面建筑物眾多、地下管線復(fù)雜H勺都市是非常重要的，它將為都市發(fā)明一種

潔凈、舒適和美好日勺環(huán)境。

非開挖技術(shù)是近幾年才開始頻繁使用日勺一種術(shù)語，它波及的是運(yùn)用少開挖，

即工作井與接受井要開挖，以及不開挖，即管道不開挖技術(shù)來進(jìn)行地下管線的鋪

設(shè)或更換，頂管直徑DN800-4500o通過工作井把要埋設(shè)的管子頂入土內(nèi)，一種

工作井內(nèi)日勺管子可在地下穿行1500米以上，并且還能曲線穿行，以繞開某些地

下管線或障礙物。

它的技術(shù)要點(diǎn)在于糾正管子在地下延伸的偏差。尤其合用于大中型管徑日勺非

開挖鋪設(shè)。具有經(jīng)濟(jì)、高效，保護(hù)環(huán)境的綜合功能。這種技術(shù)日勺長處是：不開挖

地面；不拆遷，不破壞地面建筑物；不影響交通；不破壞環(huán)境；施工不受氣候和

環(huán)境的影響；不影響管道時段差變形；省時、高效、安全，綜合造價低。

該技術(shù)在我國沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)廣泛用于都市地下給排水管道、天燃?xì)馐?/p>

管道、通訊電纜等多種管道日勺非開挖鋪設(shè)。它能穿越公路、鐵路、橋梁、高山、

河流、海峽和地面任何建筑物。采用該技術(shù)施工，能節(jié)省一大筆征地拆遷費(fèi)用、

減少對環(huán)境污染和道路日勺堵塞，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2、技術(shù)原理

頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來日勺一種地下管道施工措施，它不需要

開挖面層，并且可以穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及多種

地下管線等。頂管施工借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘

進(jìn)機(jī)從工作井內(nèi)穿過土層一直推到接受井內(nèi)吊起。與此同步，也就把緊隨工具管

或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩井之間，以期實(shí)現(xiàn)非開挖敷設(shè)地下管道的施工措施。

3、現(xiàn)實(shí)狀況分析

通過數(shù)年日勺發(fā)展，頂管技術(shù)在我國已得到大量地實(shí)際工程應(yīng)用，且保持著高速

的增長勢頭，無論在技術(shù)上、頂管設(shè)備還是施工工藝上獲得了很大的進(jìn)步，在某些

方面甚至到達(dá)了世界領(lǐng)先水平。

2023年上海隧道股份有限企業(yè)在江蘇省常州完畢了長2050m、直徑2m的鋼筋

水泥管頂管工程，是目前已完畢的我國最長日勺頂管工程。2023年8月?12月嘉興

市污水處理排海工程?次頂進(jìn)2()5()m超K距離鋼筋混凝土頂管，由于選擇了合理

的頂管機(jī)具型式、成功地處理了減阻泥漿運(yùn)用和軸線控制等技術(shù)難題，用約5個月

完畢所有頂進(jìn)施工，發(fā)明了新的頂管施工記錄。全長3600m、管徑為1.8米的鋼管

從23至25米深日勺地下于2023年9月成功橫穿黃河，無論從頂進(jìn)長度、埋深、地

質(zhì)條件，還是鋼管直徑在國內(nèi)尚屬初次。其中最長的一段位于黃河主河床上，長達(dá)

1259米，還要穿越較厚的礫砂層與黃河主河槽，既是我國西氣東輸項目的關(guān)鍵工

程，也是目前世界上復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑鋼管一次性頂進(jìn)距離最長的頂管工程。

2023年的上虞市污水處理工程中，玻璃纖維夾砂管初次成功地應(yīng)用于頂管。

2023年在無錫長江引水工程中中鐵十局十企業(yè)采用國產(chǎn)設(shè)備直徑2200mm鋼管雙

管同步頂進(jìn)2500米。以上工程均標(biāo)志著我國的頂管施工水平到達(dá)一種新日勺高度，

與世界先進(jìn)水平日益靠近。然而與國外發(fā)達(dá)國家，如日本、德國等先進(jìn)的機(jī)械設(shè)

備及施工技術(shù)水平相比，我國仍然有著明顯的差距。

4、發(fā)展方向

伴隨我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定地增長，都市化進(jìn)程於J深入加緊，我國的地下管線的需求量也

在逐年增長。加之人們對環(huán)境保護(hù)意識的I增強(qiáng)頂管技術(shù)將在我國地下管線口勺施工中起到越

來越重要的地位和作用。非開挖技術(shù)的發(fā)展必將向規(guī)?；?、規(guī)范化、國際化H勺方向發(fā)展。

在我國經(jīng)濟(jì)高速增長的支持卜，頂管技術(shù)的發(fā)展將面臨前所未有的機(jī)遇，在加緊引進(jìn)

國外先進(jìn)技術(shù)的基本上，努力消化創(chuàng)新，加強(qiáng)研發(fā)和人才培養(yǎng)，其前景是非常樂觀口勺?？v

觀國內(nèi)外頂管技術(shù)H勺發(fā)展，發(fā)展方向?qū)⑹嵌嘣投鄻踊?/p>

在頂管直徑方面，除了向大口徑管口勺頂進(jìn)發(fā)展以外，也向小口徑管的頂進(jìn)發(fā)展。目前

頂管技術(shù)最小頂進(jìn)管H勺口徑只有75mm,最大H勺已到達(dá)5m（德國），大口徑頂管有取代小型

盾構(gòu)的趨勢。在適應(yīng)性方面，發(fā)展寬范圍、全土質(zhì)型頂管機(jī)是必然趨勢，適應(yīng)范圍將大為

延伸，從N值為極小H勺士到N值為五十多H勺礫石，直至軸壓強(qiáng)度達(dá)兩百M(fèi)PaH勺巖石。將

微電子技術(shù)、工、業(yè)傳感技術(shù)、實(shí)時控制技術(shù)和現(xiàn)代化控制理論與機(jī)械、液壓技術(shù)綜合運(yùn)用

于頂管機(jī)械上是頂管技術(shù)H勺發(fā)展趨勢。數(shù)字化、信息化、智能型頂管機(jī)的研制將得到更多

H勺關(guān)注，糾偏精度、自動化程度也將得到大力提高。在很快MJ未來，某些全自動、高精度

口勺掘進(jìn)機(jī)會成為施工機(jī)械的主流。頂管的用途伴隨有關(guān)技術(shù)口勺發(fā)展也將繼續(xù)擴(kuò)，從目前口勺

重要用于管道鋪設(shè)將發(fā)展為管道鋪設(shè)，涵頂進(jìn)、地下人行通道管棚式施工等多用途型v目

前日勺頂管截面形狀基本上都是圓形，此后的發(fā)展趨勢是圓形、矩形、圓拱形、多邊形等，

以適應(yīng)箱涵頂進(jìn)等多種工程的需要，故截面形狀多元化是必然趨勢。目前的頂管施工形式

重要為土壓式、泥水加壓式，后來H勺發(fā)展將在深入吸取國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用管套式、

氣泡式等等多種形式的頂管施工技術(shù)。伴隨高精度長矩離測量技術(shù)深入的發(fā)展應(yīng)運(yùn)，通風(fēng)

系統(tǒng)H勺完善，中繼間技術(shù)、注漿減摩技術(shù)的進(jìn)步，排渣系統(tǒng)的發(fā)展、刀盤切削系統(tǒng)、推進(jìn)

系統(tǒng)、出土輸送系統(tǒng)、供電液壓系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、測量導(dǎo)向系統(tǒng)，等一系列技術(shù)口勺突破，

既有的一次性頂進(jìn)距離將不停刷新，多種復(fù)雜曲線頂管也將陸續(xù)出現(xiàn)。

目前我國已成立北京、上海、廣州和武漢四個非開挖技術(shù)研究中心，我國國際非開

挖技術(shù)協(xié)會單位會員已突破100個，數(shù)量居世界第4、亞洲第1。形成了行業(yè)協(xié)會、科研

單位、研究中心和設(shè)備生產(chǎn)和施工企業(yè)構(gòu)成的強(qiáng)大H勺陣營，并且每年不停有諸多人不停加

入到從事頂管等非開挖工作的行列，我國的頂管技術(shù)H勺必將迎來一種嶄新的階段。

5、頂管法施工工藝

頂管法敷管日勺施工工藝類型諸多，按照開挖工作面的施工措施，可以分為敞

開式和封閉式兩種。

5.1敞開式施工工藝

圖］先進(jìn)頂膜程示意J

敞開式施工工藝一般合用于土質(zhì)條件穩(wěn)定，無地下水干擾，工人可以進(jìn)入工

作面直接挖掘而不會出現(xiàn)大塌方或涌水等現(xiàn)象。因其工作面常處在開放狀態(tài)，故

也稱為開放式施工工藝。根據(jù)工具管日勺不一樣可分為手掘式、擠壓式、機(jī)械開

挖式、擠壓土層式掘進(jìn)頂管。

(1)手掘式頂管

工人可以直接進(jìn)入工作面挖掘，施工人員可隨時觀測土層與工作面日勺穩(wěn)定狀

態(tài)，造價低、便于掌握，但效率低，必須將水位減少至管基如下0.5m后，方可

施工。當(dāng)土質(zhì)比較穩(wěn)定的狀況下，首節(jié)管可以不帶前面的管帽，直接由首節(jié)管作

為工具管進(jìn)行頂管施工，也是常用的一種頂管施工措施，也稱為人工掘進(jìn)頂管。

(2)擠壓式頂管

圖2擠壓式頂管，

擠壓式掘進(jìn)頂管一般合用于大中口徑日勺管道，對潮濕、可壓縮的黏性土、

砂性土較為合適。該措施設(shè)備簡樸、安全，又防止了挖裝土日勺工序，比人工挖

掘提高效率1?2倍。它是將工作面用胸板隔開后，在胸板上留有一喇叭口形

的錐筒，當(dāng)頂進(jìn)時將土體擠入喇叭口內(nèi)，土體被壓縮成從錐筒口吐出的條形

土柱。待條形土柱到達(dá)一定長度后，再用鋼絲將其割斷，由運(yùn)土工具吊運(yùn)至

地面。其構(gòu)造形式如圖8-2所示。

(3)機(jī)械開挖式頂管

機(jī)械開挖式頂管是在工具管日勺前方裝有由電動機(jī)驅(qū)動的刀盤鉆進(jìn)挖土，被挖

下來的I土體由皮帶運(yùn)送機(jī)運(yùn)出，從而替代了人工操作。一?般合用于無地下水干擾、

土質(zhì)穩(wěn)定的黏性土或砂性土層。其構(gòu)造形式如圖8-3所示。

⑷擠壓土層式頂管

擠密土層式頂管前端H勺JL具管可分為錐形和管帽形，僅合用于潮濕的黏土、

砂土、粉質(zhì)黏土，頂距較短日勺小口徑鋼管、鑄鐵管，且對地面變形規(guī)定不甚嚴(yán)格

的地段。這種工具管安裝在被頂管道的前方，頂進(jìn)時，工具管借助千斤頂?shù)捻斄?/p>

圖3整體式水平鉆機(jī)“0港尖；(b)管帽,

5.2封閉式施工工藝

封閉式施工工藝一般合用于土質(zhì)不穩(wěn)定、地下水位高，工人不能直接進(jìn)行開

挖日勺施工條件。為防止工作面塌方、涌水對人身導(dǎo)致危害，常將機(jī)頭前端的挖掘

面與工人操作室之間用密封艙隔開，并在密封艙內(nèi)充入空氣、泥漿、泥水混合物

等，借助氣壓、土壓、泥水混合物的壓力支撐開挖面，以到達(dá)穩(wěn)定土層、防止塌

方、涌水以及控制地面沉降的目口勺。

⑴水力掘進(jìn)頂管法

水力掘進(jìn)頂管的挖土是運(yùn)用高壓水槍日勺射流將頂進(jìn)前方的土沖成泥漿，再

通過泥漿管道輸送至地面儲泥場。整個工作是由裝在混凝土管前端的I工具管來完

畢H勺，其構(gòu)造形式如圖8-5所示。工具管的前端為沖泥艙。掘進(jìn)時先開動千斤

頂，由刃腳將土切入沖泥艙，然后用人工操縱水槍操作把，將土沖成泥漿。泥漿

通過格柵進(jìn)入真空室由泥漿管吸入工作坑，再由泥漿泵排至儲泥場。沖泥艙是

完全密封口勺，其上設(shè)有觀測孔和小密封門，用于操作和維修。管道的掘進(jìn)方向

由中間部位日勺校正管控制。工具管的后端是氣閘室。

氣閘室是作為維修人員進(jìn)出高壓區(qū)時H勺升壓和降壓之用。目前端工具管

出現(xiàn)故障時，維修人員可通過小密封門進(jìn)入沖泥艙，為防止小密封門打開后涌

入大量泥水，可先封閉氣閘室，經(jīng)升壓后再進(jìn)行操作，保證氣壓和泥水壓力的

平衡。維修完畢后，再逐漸降壓，恢復(fù)正常掘進(jìn)。水力切削式機(jī)頭生產(chǎn)效率高,

其沖土、排泥持續(xù)進(jìn)行，可改善勞動條件，減輕勞動強(qiáng)度，但需耗用大量的水，

且需要有較大的存泥漿場地，故在某些缺水地區(qū)受到限制。

(2)土壓平衡式頂管法

土壓平衡就是將刀盤切削下來口勺土、砂中注入流動性和不透水性的“作泥材

料”，然后在刀盤強(qiáng)制轉(zhuǎn)動、攪拌下，使切削下來的土變成流動性的、不透水口勺

特殊土體使之充斥密封艙，并保持一定壓力來平衡開挖面口勺土壓力。此法日勺密

封艙設(shè)置在工具管的前方，工作人員可在密封艙外，通過操作電控開關(guān)來控制

刀盤切削和頂進(jìn)速度。

螺旋輸送器H勺出土量和頂進(jìn)速度，應(yīng)與刀盤曰勺切削速度相配合，以保持密封

艙內(nèi)的土壓力與開挖面H勺土壓力一直處在平衡狀態(tài)。

土壓平衡式頂管法常用于含水量較高的黏性、砂性土以及地面隆陷值規(guī)定控

制較嚴(yán)格的地區(qū)。其溝造形式如圖8-6所示。

(3)泥水平衡式頂管法

泥水平衡頂管常用于控制地面變形不不小于3cm,工作面位于地下水位如下,

滲透系數(shù)不小于10-lcm/s的黏性土、砂性土、粉砂質(zhì)土的作業(yè)條件。其特點(diǎn)

是挖掘面穩(wěn)定，地面沉降小，可以持續(xù)出土，但因泥水量大，棄土的運(yùn)送和堆

放都比較困難。

此法和土壓平衡式頂管法同樣，都是在前方設(shè)有密封艙、刀盤、螺旋輸送器

等設(shè)備。施工時，伴隨工具管R勺推進(jìn)，刀盤不停地轉(zhuǎn)動，進(jìn)泥管不停地進(jìn)泥水，

而拋泥管則不停地將混有棄土的泥水拋出密封艙。在密封艙內(nèi)，常采用護(hù)壁泥漿

來平衡開挖面口勺土壓力，即保持一定口勺泥水壓力，以此來平衡土壓力和地下水壓

力。管道頂進(jìn)措施的選擇，應(yīng)根據(jù)管道所處土層的性質(zhì)、管徑、地下水位、附近

地上與地下建筑物、構(gòu)筑物和多種設(shè)施等原因確定。本章將重點(diǎn)簡介手掘式頂管

法的施工工藝。

6、頂管工作坑的布置

頂管工作坑又稱豎井，是頂管施工起始點(diǎn)、終止點(diǎn)、轉(zhuǎn)向點(diǎn)的臨時設(shè)施，工

作坑內(nèi)安裝有導(dǎo)軌、后背及后背墻、千斤頂?shù)仍O(shè)備。

6.1工作坑的種類及設(shè)置原則

根據(jù)工作坑頂進(jìn)方向，可分為單向坑、雙向坑、多向坑、轉(zhuǎn)向坑和交匯坑等

形式，如圖8-7所示。

工作坑的位置根據(jù)地形、管線位置、管徑大小、地面障礙物種類等原因來決

定。排水管道頂進(jìn)的工作坑一般設(shè)在檢查井位置；單向頂進(jìn)時，應(yīng)選在管道下游

端，以利排水；根據(jù)地形和土質(zhì)狀況，盡量運(yùn)用原土后背；工作坑與穿越H勺建筑

物應(yīng)力一定H勺安全距離，并應(yīng)考慮

6.2工作坑的尺寸

工作坑應(yīng)具有足夠的空間和工作面，方能保證頂管工作順利進(jìn)行。其尺寸和

管徑大小、管節(jié)長度、埋置深度、操作工具及后背形式有關(guān)。工作坑的尺寸可按

圖8-8所示由公式進(jìn)行計算。

圖8工作坑尺寸圖“

1-管子；2-掘進(jìn)工作面；3-后背；4-千斤頂；5-頂鐵；6-導(dǎo)軌；7-內(nèi)漲圈;

8-基礎(chǔ)

(1)工作坑口勺寬度:

W=DH2B+2b(l)

式中W一一工作坊底部寬度，

m；

D1一一管道外徑，m；

2B+2b——管道兩側(cè)操作空間及支撐厚度，一般可取2.4?3.2m。

(2)工作坑的長度：

L=L1+L2+L3+L4+L5(2)式中L——矩形工作坑的底部長度，m；

L1——工具管長度，m0當(dāng)采用管道第一節(jié)管作為工具管時，鋼筋混凝土管不適

宜不不小于0.3m,鋼管不適宜不不小于0.6m；

L2一一管節(jié)長度，m；

L3一一出土工作間長度，

m；L4---千斤頂長度，m；

L5一一頂管后背日勺厚度，m。

(3)工作坑的深度：當(dāng)工作坑為頂進(jìn)坑時，其深度按式(8-3)計算。

Hl=hl+h2+h3⑶

當(dāng)工作坑為接受坑時，其深度按式(8-4)計算。

112=hl+h3(4)

式中Hl——頂進(jìn)坑地面至坑底日勺深度，m；H2—

一接受坑地面至坑底日勺深度，m；hl一一地面至管

道底部外緣日勺深度，m；

h2——管道外緣底部至導(dǎo)軌底面的高度，m；

h3——基礎(chǔ)及其墊層的厚度。但不應(yīng)不不小于該處井室日勺基礎(chǔ)及墊層厚度，

mo

6.3工作坑的施工

工作坑的施工措施有兩種，一種措施是采用鋼板樁或一般支撐，用機(jī)械或人

工在選定的地點(diǎn)，按設(shè)計尺寸挖成，坑底用混凝土鋪設(shè)墊層和基礎(chǔ)。該措施合

用于土質(zhì)很好、地下水位埋深較大的狀況，頂進(jìn)后背支撐需要此外設(shè)置。另一

種措施是運(yùn)用沉井技術(shù)，將混凝土井壁下沉至設(shè)計高度，用混凝土封底?；炷?/p>

土井壁既可以作為頂進(jìn)后背支撐，又可以防止塌方。當(dāng)采用永久性構(gòu)筑物作工

作坑時，也可采用鋼筋混凝土構(gòu)造等。

7、頂進(jìn)系統(tǒng)

7.1基礎(chǔ)

工作坑日勺基礎(chǔ)形式取決于地基土的種類、管節(jié)日勺輕重以及地下水位日勺高下。

i般的頂管工作坑，常用的基礎(chǔ)形式有三種：

(1)土槽木枕基礎(chǔ)

土槽木枕基礎(chǔ)合用于地基土承載力大，又無地下水的狀況。將工作坑底平整

后，在坑底挖槽并埋枕木，枕木上安放導(dǎo)軌并用道釘將導(dǎo)軌固定在枕木上。施工

操作簡樸，用料不多且可反復(fù)使用，造價較低。

(2)卵石木枕基礎(chǔ)

卵石木枕基礎(chǔ)合用于雖有地下水但滲透量不大，而地基土為細(xì)粒的粉砂土，

為了防止安裝導(dǎo)軌時擾動基土，可鋪一層卵石或級配砂石，以增長其承載能力，

并能保持排水暢通。在枕木間填粗砂找平。這種基礎(chǔ)形式簡樸實(shí)用，較混凝土基

礎(chǔ)造價低，一般狀況下可替代混凝土基礎(chǔ)。

(3)混凝土木枕基礎(chǔ)

混凝土木枕基礎(chǔ)合用于地下水位高，地基承載力又差時地方。在工作坑澆筑

混凝土，同步預(yù)埋方木作軌枕。這種基礎(chǔ)能承受較大荷載，工作面趕超無泥濘，

但造價較高。

7.2導(dǎo)軌

導(dǎo)軌設(shè)置在基礎(chǔ)之上，其作用是引導(dǎo)管子按照設(shè)計的中心線和坡度頂進(jìn)，保

證管子在即將頂進(jìn)土層前位置對口勺。因此，導(dǎo)軌的安裝是保證頂管工程質(zhì)量為關(guān)

鍵一環(huán)。

導(dǎo)軌有鋼導(dǎo)軌和木導(dǎo)軌兩種，施工中應(yīng)首先選用鋼導(dǎo)軌，鋼導(dǎo)軌一般采用輕

型鋼軌，管徑較大時，也可采用重型鋼軌。

(1)軌距計算

如圖8-9所示，兩根鋼軌的距離控制在管徑口勺0.45?0.6倍之間,軌距

可按

(8-5)式計算。

A=2y}OB--OK-=2,心馬-(容+”毋

V22

=2?D+2勛一。一(4-N

=a+A=a++2T)(h-c)-(h-c)'

nm；/

(5)

式中D——管子內(nèi)直徑，

mm；t------管壁厚度，mm；

h------鋼導(dǎo)軌高度，mm；

c管外壁與基礎(chǔ)面日勺間隙，一般取

30mm；A0---兩導(dǎo)軌中距，m；a----導(dǎo)軌頂

面寬度，mo

圖9導(dǎo)軟間距計算圖圖10滾輪式^啾

(2)導(dǎo)軌日勺安裝措施及技術(shù)規(guī)定

由于導(dǎo)軌是一種定向軌道，其安裝質(zhì)量對管道頂進(jìn)工作影響很大。一般的導(dǎo)

軌都采用固定安裝，但有一種滾輪式的導(dǎo)軌，如圖8-10所示，具有兩導(dǎo)軌間距

調(diào)整，以減少導(dǎo)軌對管子摩擦。合用于鋼筋混凝土管頂管和外設(shè)防腐層H勺鋼管頂

管。安裝后的導(dǎo)軌應(yīng)當(dāng)牢固，不得在使用中產(chǎn)生位移；并且規(guī)定兩導(dǎo)軌應(yīng)順直、

平行、等高，其縱坡應(yīng)與管道設(shè)計坡度相一致，導(dǎo)軌的安裝精度必須滿足施工

規(guī)定。

511原狀_L后背?

7.3后背與后背墻

后背與后背墻是千斤頂?shù)闹螛?gòu)造，在管子頂進(jìn)過程中所受到的所有阻力，

可通過千斤頂傳遞給后背及后背墻。為了使頂力均勻地傳遞給后背墻，在千斤頂

與后背墻之間設(shè)置木板、方木等傳力構(gòu)件，稱為后背。后背墻應(yīng)具有足夠口勺強(qiáng)度、

剛度和穩(wěn)定性，當(dāng)最大頂力發(fā)生時，不容許產(chǎn)生相對位移和彈性變形。常用的

后背形式有原土后背墻、人工后背墻等。當(dāng)土質(zhì)條件差、頂距長、管徑大時，也

可采用地下持續(xù)墻式后背墻、沉井式后背墻和鋼板樁式后背墻。

(1)原土后背墻

后背墻最佳采用原土后背墻，這種后背墻造價低、修建以便，合用于頂力較小,

土質(zhì)良好，無地下水或采用人工減少地下水效果良好的狀況。一般日勺黏土、亞黏

土、砂土等都可做原土后背墻。原土后背墻安裝時，緊貼垂直的原土后背墻密排

15cmXI5cm或20cmX20cmH勺方木，具寬度和高度不不不小于所需的受力面積，排

木外側(cè)立2?4根立鐵，放在千斤頂作用點(diǎn)位置，在立鐵外側(cè)放一根大剛度橫鐵，

千斤頂作用在橫鐵上。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)頂力不不小于400t時，原土后背墻的長

度一般不不不小于7.0%就不致發(fā)生大位移現(xiàn)象(墻后開槽寬度不不小于3.0m),

其構(gòu)造形式如圖8-11所示。

(2)人工后背墻

圖1?人工后肯培

原土后背墻當(dāng)無原土作后背墻時，應(yīng)設(shè)計構(gòu)造簡樸、穩(wěn)定可靠、就地取材、

拆除以便的人工后背墻。人工后背墻做法諸多，其中一種是運(yùn)用已頂進(jìn)完畢的管

道作后背墻時，修筑跨在管道上的塊石擋土墻作為人工后背墻，其構(gòu)造形式如圖

8-12所示。

7.4頂進(jìn)設(shè)備

頂進(jìn)設(shè)備重要包括千斤頂、高壓油泵、頂鐵、下管及運(yùn)土設(shè)備等。

(1)千斤頂和油泵

圖13千斤頂布置方式~

⑵單列式；(b班列式；(cAF周式“

千斤頂；2-管子；3-順鐵，

千斤頂又稱為“頂鎬”，是掘進(jìn)頂管日勺重要設(shè)備，目前多采用液壓千斤頂。

千斤頂在工作坑內(nèi)常用的布置方式為單列、并列和環(huán)周等形式，如圖8T3所示。

當(dāng)采用單列布置時,應(yīng)使千斤頂中心與管中心日勺垂線對稱;采用并列或環(huán)周布置時,

頂力合力作用點(diǎn)與管壁反作用力合力作用點(diǎn)在同一軸線上，防止產(chǎn)生頂進(jìn)力偶,

導(dǎo)致頂進(jìn)偏差。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，采用人工挖土，管上半部管壁與土壁有間隙時，

千斤頂日勺著力點(diǎn)作用在垂直直徑口勺1/4?1/5為宜。

油泵宜設(shè)在千斤頂附近，油路應(yīng)順直、轉(zhuǎn)角少；油泵應(yīng)與千斤頂相匹配，并

應(yīng)有備用油泵。油泵安裝完畢，應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。

⑵頂鐵

頂鐵是為了彌補(bǔ)千斤頂行程局限性而設(shè)置日勺，是管道頂進(jìn)時，在千斤頂與管

道端部之間臨時設(shè)置的傳力構(gòu)件。其作用是將千斤頂日勺合力通過頂鐵比較均勻日勺

分布在管端；同步也是調(diào)整千斤頂與管端之間的距離，起到伸長千斤頂活塞日勺作

用。因此，頂鐵兩面要平整，厚度要均勻，要有足夠日勺剛度和強(qiáng)度，以保證工作

時不會失穩(wěn)

環(huán)形下鐵c形手盆

圖14項鐵/

頂鐵是由多種型鋼拼接制成，有U形、弧形和環(huán)形幾種，如圖8-14所示。其

中U形頂鐵一般用于鋼管頂管，使用時開口朝上，弧形內(nèi)圓與頂管的內(nèi)徑相似；弧

形頂鐵使用方式與U形相似，一般用于鋼筋混凝土管頂管；環(huán)形頂鐵是直接與管段

接觸的頂鐵，它的作用是將頂力盡量均勻的傳遞到管段上。

頂鐵與管口之間日勺連接，無論是混凝土管還是金屬管，都應(yīng)墊以緩沖材料,

使頂力比較均勻的分布在管端，防止應(yīng)力集中對管端的損傷。當(dāng)頂力較大時，與管

端接觸H勺頂鐵應(yīng)采用U形頂鐵或環(huán)形頂鐵，以使管端承受的壓力低于管節(jié)材料的容

許抗壓強(qiáng)度。緩沖材料一般可采用油氈或膠合板。

⑶下管和運(yùn)土設(shè)備

工作坑的垂直運(yùn)送設(shè)備是用來完畢下管和出土工作的。運(yùn)送措施應(yīng)根據(jù)施工

詳細(xì)狀況而定，一般采用三角架配電葫蘆、龍門吊、汽車吊和輪式起重機(jī)等。

8、頂管接口

8.1鋼管接口

鋼管接口一般采月焊接接口。頂進(jìn)鋼管采用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿和肋板保護(hù)層

時，焊接后應(yīng)補(bǔ)做焊口處的外防腐處理。

8.2鋼筋混凝土管接口

鋼筋混凝土管接口分為剛性接口與柔性接口。采用鋼筋混凝土管時，在管節(jié)

未進(jìn)入土層前，接口外側(cè)應(yīng)墊以麻絲、油氈或木墊板，管口內(nèi)側(cè)應(yīng)留有10-20mm

的空隙。頂緊后兩管間的空隙宜為10?15nm1；管節(jié)入土后，管節(jié)相鄰接匚處安

裝內(nèi)漲圈時，應(yīng)使管節(jié)接口位于內(nèi)漲圈的中部，并將內(nèi)漲圈與管端之間的縫隙用

木楔塞緊。鋼筋混凝土管常用鋼漲圈接口、企口接口、“丁’形接口等幾種方

式進(jìn)行連接。

(1)鋼漲圈連接

常用于平口鋼筋混凝土管。管節(jié)穩(wěn)好后，在管內(nèi)側(cè)兩管節(jié)對口處用鋼漲圈連

接起來，形成剛性口，以防止頂進(jìn)過程中產(chǎn)生錯口。鋼漲圈是用8mm左右的鋼板

卷焊成圓環(huán)，寬度為300~400mmo環(huán)的外徑不不小于管內(nèi)徑30?40mm。連接時

將鋼鋼彈/磔在在話兩管節(jié)端部接觸的中風(fēng):您后打入木探,使鋼漲圈下方的外徑與

(二

也，待管道咚進(jìn)就將后彳鋼漲圖拆'Q改內(nèi)管口處用油麻、石棉

(T)

如圖875

圖15鋼漲圈接口

1-麻辮；2-石棉水泥；3-木楔；4-鋼漲圈

(2)企口連接

企口連接一般可以采用剛性接口和柔性接口，如圖8-16.8-17所示。采用

企口連接的鋼筋混凝土管不適宜用于較長距離的頂管。

圖16企口剛性連接

圖17企口柔性連接

(3)“T”形接口

“T”形接口日勺做法是在兩管段之間插入一鋼套管，鋼套管與兩側(cè)管段的插

入部分均有橡膠密封圈，如圖8T8所示。

采用T形鋼套環(huán)橡膠圈防水接口時，混凝土管節(jié)表面應(yīng)光潔、平整，無砂眼、

氣泡，接口尺寸符合規(guī)定；橡膠圈的)外觀和斷面組織應(yīng)致密、均勻，無裂縫、孔

隙或凹痕等缺陷，安裝前應(yīng)保持清潔，無油污，且不得在陽光下直曬；鋼套環(huán)接

I?杉鍬a的tw股?

板平面垂直，且應(yīng)按設(shè)計規(guī)定進(jìn)行防腐處

用H.墊叫明題當(dāng)設(shè)#項力詞S應(yīng)。

圖18“T”形接口

9、頂進(jìn)

管道頂進(jìn)的過程包括挖土、頂進(jìn)、測量、糾偏等工序。從管節(jié)位于導(dǎo)軌上開

始頂進(jìn)起至完畢這一頂管段止，一直控制這些工序，就可保證管道的軸線和高程

日勺施工質(zhì)量。開始頂進(jìn)日勺質(zhì)量原則為：軸線位置3mni,高程0?+3mm。

9.1挖土與運(yùn)土

管前挖土是保證頂進(jìn)質(zhì)量及防止地面沉降的關(guān)鍵。由于管子在頂進(jìn)中是順著

已挖好的土壁前進(jìn)的，因此管前挖土的方向和開挖形狀，直接影響頂進(jìn)管位的正

確性，因此管前周圍超挖應(yīng)嚴(yán)格控制。在容許超挖的穩(wěn)定土層中正常頂進(jìn)時，管

端上方容許有5mm的空隙，以減少頂進(jìn)阻力。管端下部135°中心角范圍內(nèi)不

得超挖，保持管壁與土壁相平，也可以留10mm厚土層不挖，在管子頂進(jìn)時切去，

防止管端下沉。在不容許頂管上部土下沉地段如鐵路、重要建筑物等，頂進(jìn)時，

管周圍一律不準(zhǔn)超挖。

管前挖土深度，應(yīng)視土質(zhì)狀況和千斤頂?shù)墓ぷ餍谐潭?，一般為千斤頂日勺?/p>

鎬長度。假如超挖過大，土壁開挖形狀不易控制，輕易引起管位偏差和上方土坍

塌。尤其對松軟土層，應(yīng)對管頂上部土進(jìn)行加固，或在管前安裝管檐。操作人員

工作時，要警惕土方坍塌傷人。

管前挖出的土應(yīng)及時外運(yùn)，一般通過管內(nèi)水平運(yùn)送和工作坑H勺垂直提高送

到地面。

9.2頂進(jìn)

頂進(jìn)是運(yùn)用千斤頂出鎬在后背不動歐I狀況下，將管子推入土中。其操作過程

如下：

(1)安裝u型頂鐵或環(huán)形頂鐵并擠牢，待管前挖上滿足規(guī)定后，啟動油泵，

操縱控制閥，使千斤頂進(jìn)油，活塞伸出一種行程，將管子推進(jìn)一段距離。

(2)操縱控制閥，使千斤頂反向進(jìn)油，活塞回縮。

(3)安裝頂鐵，反復(fù)上述操作，直到管端與千斤頂之間可以放下一節(jié)管子為

止。

⑷卸下頂鐵，下管，在混凝土管接口處放一圈油麻、橡膠圈或其他柔性材

料，管口內(nèi)側(cè)留有合適間隙，以利于接口和應(yīng)力均勻。（5）在管內(nèi)口安裝內(nèi)漲

圈。如設(shè)計有外套環(huán)時，可同步安裝外套環(huán)。（6）重新裝好U型頂鐵或環(huán)形頂鐵，

反復(fù)上述操作。

頂進(jìn)時應(yīng)遵照“先挖后頂，隨挖隨頂”的原則。應(yīng)持續(xù)作業(yè)，盡量防止中途

停止。工程實(shí)踐證明，在黏性土層中頂進(jìn)時，因某種原因使持續(xù)施工中斷，重新

起頂時，頂力將會增長50%?100%。但在飽和砂土中頂進(jìn)中斷后，重新起頂時，

頂力會比中斷前的頂力小。這一點(diǎn)施工中應(yīng)引起注意。此外在管道頂進(jìn)中，發(fā)現(xiàn)

管前方坍塌，后背傾斜、偏差過大或油泵壓力表指針驟增等狀況，應(yīng)停止頂進(jìn)，

查明原因，排除障礙后再繼續(xù)頂進(jìn)。

9.3測量

頂管施工時，為了使管節(jié)按設(shè)計的方向頂進(jìn)，除了在頂進(jìn)前精確地安裝導(dǎo)軌、

修筑后背及布置頂鐵，還應(yīng)在管道頂進(jìn)的所有過程中控制工具管前進(jìn)的方向，這

些都需要通過測量來保證。

管道頂進(jìn)過程中，應(yīng)對工具管口勺中心和高程進(jìn)行測量。測量工作應(yīng)及時、準(zhǔn)

確，以便管節(jié)對口勺地就位于設(shè)計的管道軸線上。測量工作應(yīng)頻繁地進(jìn)行，以便及

時發(fā)現(xiàn)管道時偏移。當(dāng)?shù)谝还?jié)管就位于導(dǎo)軌上后來即進(jìn)行校測，符合規(guī)定后開始

進(jìn)行頂進(jìn)。一般在工具管剛進(jìn)入土層時，應(yīng)加密測量次數(shù)。常規(guī)做法每頂進(jìn)30cm,

測量不少于1次，進(jìn)入正常頂進(jìn)作業(yè)后，每頂進(jìn)100cm測量不少于1次；每次測

量都以測量管子日勺前端位置為準(zhǔn)。

一般狀況下，可用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測量，經(jīng)緯儀進(jìn)行軸線測量，采用垂球進(jìn)

行轉(zhuǎn)動測量。較先進(jìn)的測量措施有激光經(jīng)緯儀測量。測量時，在工作坑內(nèi)安裝激

光發(fā)射器，按照管線設(shè)計的坡度和方向?qū)l(fā)射器調(diào)整好，同步管內(nèi)裝上接受靶,

靶上刻有尺度線，如圖8T9所示。當(dāng)頂進(jìn)的管道與設(shè)計位置一致時，激光點(diǎn)直

射靶心，闡明頂進(jìn)質(zhì)量良好，沒有偏差，如圖8-20所示。

全段頂完后，應(yīng)在每個管節(jié)接口處測量其軸線位置和高程；有錯口時，應(yīng)測

出相對高差。測量記錄應(yīng)完整、清晰。

a19接收靶

(a)方形靶；(b)裝有硅光電池的圓形靶P

圖？0激光測量“

:一激光經(jīng)緯儀；2朝!光束；3瑞!光接收靶；工刃角；5.管節(jié)一

9.4糾偏

圖21挖土校正法〃

(a港內(nèi)挖土校正；(b港外挖土校正一

0校正阻力；6校正方向“

在頂管過程中，如發(fā)現(xiàn)首節(jié)管子發(fā)生偏斜，必須及時予以糾正，否則偏斜就

會越來越嚴(yán)重，甚至發(fā)展到無法頂進(jìn)的地步。出現(xiàn)偏斜的重要原因有管節(jié)接縫斷

面與管子中心線不垂直，工具管迎面阻力口勺分布不均，多臺千斤頂頂進(jìn)時出鎬不

同步等。工程中一般采用如下措施進(jìn)行糾偏校正。

(1)挖土校正法

一般頂進(jìn)偏差值較小時可采用此法。當(dāng)管子偏離設(shè)計中心一側(cè)時，可在管子

中心另一側(cè)合適超挖，而在偏離一側(cè)少挖或留臺，這樣繼續(xù)頂進(jìn)時，借預(yù)留的土

體迫使管端逐漸回位。該法多用于黏土或地下水位以上的砂土中，如圖8-21所

小O

根據(jù)施工部位口勺不一樣，可分為管內(nèi)挖土校正和管外挖土校正兩種。登采用

管內(nèi)挖土校正時，開挖面一側(cè)保留土體，另一側(cè)開挖，頂進(jìn)時土體的正面阻力移

向保留土體的一側(cè)，管道向該側(cè)校正。如采用管外挖土校正，則管內(nèi)口勺土被挖凈,

并挖出刃口，管外形成洞穴。洞穴的邊緣，一邊在刃口內(nèi)側(cè)，一邊在刃口外側(cè)，

頂進(jìn)時管道順著洞穴方向移動。

⑵斜撐校正法

當(dāng)偏差較大或采用挖土校正無效時，可采用斜撐校正法。如圖8-22所示，

用圓木或方木，一端頂在偏斜反向的管子內(nèi)壁上，另一端支撐在墊有木板的管

前土層上。開動千斤頂，運(yùn)用頂木產(chǎn)生日勺分力使管子得到校正。此法也適合管

子錯口的校正。

(3)襯墊校正法

對于在淤泥或流砂地段施工H勺管子，因地基承載力較弱，常常出現(xiàn)管子低

頭現(xiàn)象，這時在管底或管子-一側(cè)添加木楔，使管道沿著對日勺日勺方向頂進(jìn)，如圖

8-23所示。

_____

而拓公”，—

圖22斜諄校正法B23村墊校正法

10、長距離頂管措施

頂管中，一次頂進(jìn)長度受管材強(qiáng)度、頂進(jìn)土質(zhì)、后背強(qiáng)度及頂進(jìn)技術(shù)等原因

限制，一般一次頂進(jìn)長度最大達(dá)60?100m。當(dāng)頂進(jìn)距離超過一次頂進(jìn)長度時，

可采用中繼間頂進(jìn)、觸變泥漿套頂進(jìn)等措施，以提高在一種工作坑內(nèi)的頂進(jìn)長度,

減少工作坑數(shù)目。

10.1中繼間頂進(jìn)法

中繼間構(gòu)造

中繼間頂進(jìn)就是把管道一次頂進(jìn)的全長提成若干段，在相鄰兩段之間設(shè)置

一個鋼制套管，套管與管壁之間應(yīng)有防水措施，在套管內(nèi)日勺兩管之間沿管壁均

勻地安裝若干個千斤頂，該裝置稱為中繼間，如圖8-24所示。中繼間此前的

管段用中繼間頂進(jìn)設(shè)備頂進(jìn)，中繼間后來日勺管段由工作坑的主千斤頂頂進(jìn)。假

如一次頂進(jìn)距離過長，可在頂段內(nèi)設(shè)兒種中繼間，這樣可在較