頂管法施工

1、技術簡介

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施工技

術。頂管法施工就是在工作坑內借助于頂進設備產生的頂力，克服管道與周圍土

壤的摩擦力，將管道按設計【付坡度頂入土中，并將土方運走。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。其原理是借助于主頂油缸及管道間、中繼

間等推力，把工具管或掘進機從工作坑內穿過土層一直推進到接受坑內吊起。管

道緊隨工具管或掘進機后，埋設在兩坑之間。

非開挖工程技術徹底處理了管道埋設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。

非開挖技術是近幾年才開始頻繁使用日勺一種術語，它波及的是運用少開挖，

即工作井與接受井要開挖，以及不開挖，即管道不開挖技術來進行地下管線的鋪

設或更換，頂管直徑DN800-4500o通過工作井把要埋設的管子頂入土內，一種

工作井內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。

它的技術要點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。具有經濟、高效，保護環(huán)境的綜合功能。這種技術日勺長處是：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。

該技術在我國沿海經濟發(fā)達地區(qū)廣泛用于都市地下給排水管道、天燃氣石油

管道、通訊電纜等多種管道日勺非開挖鋪設。它能穿越公路、鐵路、橋梁、高山、

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

減少對環(huán)境污染和道路日勺堵塞，具有明顯的經濟效益和社會效益。

2、技術原理

頂管施工是繼盾構施工之后而發(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

進機從工作井內穿過土層一直推到接受井內吊起。與此同步，也就把緊隨工具管

或掘進機后的管道埋設在兩井之間，以期實現(xiàn)非開挖敷設地下管道的施工措施。

3、現(xiàn)實狀況分析

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

的增長勢頭，無論在技術上、頂管設備還是施工工藝上獲得了很大的進步，在某些

方面甚至到達了世界領先水平。

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

的頂管機具型式、成功地處理了減阻泥漿運用和軸線控制等技術難題，用約5個月

完畢所有頂進施工，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，無論從頂進長度、埋深、地

質條件，還是鋼管直徑在國內尚屬初次。其中最長的一段位于黃河主河床上，長達

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鍵工

程，也是目前世界上復雜地質條件下大直徑鋼管一次性頂進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)采用國產設備直徑2200mm鋼管雙

管同步頂進2500米。以上工程均標志著我國的頂管施工水平到達一種新日勺高度，

與世界先進水平日益靠近。然而與國外發(fā)達國家，如日本、德國等先進的機械設

備及施工技術水平相比，我國仍然有著明顯的差距。

4、發(fā)展方向

伴隨我國經濟持續(xù)穩(wěn)定地增長，都市化進程於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)境保護意識的I增強頂管技術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。

在我國經濟高速增長的支持卜，頂管技術的發(fā)展將面臨前所未有的機遇，在加緊引進

國外先進技術的基本上，努力消化創(chuàng)新，加強研發(fā)和人才培養(yǎng)，其前景是非常樂觀口勺。縱

觀國內外頂管技術H勺發(fā)展，發(fā)展方向將是多元化和多樣化。

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

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

盾構的趨勢。在適應性方面，發(fā)展寬范圍、全土質型頂管機是必然趨勢，適應范圍將大為

延伸，從N值為極小H勺士到N值為五十多H勺礫石，直至軸壓強度達兩百MPaH勺巖石。將

微電子技術、工、業(yè)傳感技術、實時控制技術和現(xiàn)代化控制理論與機械、液壓技術綜合運用

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

H勺關注，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

口勺掘進機會成為施工機械的主流。頂管的用途伴隨有關技術口勺發(fā)展也將繼續(xù)擴，從目前口勺

重要用于管道鋪設將發(fā)展為管道鋪設，涵頂進、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，

以適應箱涵頂進等多種工程的需要，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的基礎上，應用管套式、

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

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

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

既有的一次性頂進距離將不停刷新，多種復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研究中心，我國國際非開

挖技術協(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、研究中心和設備生產和施工企業(yè)構成的強大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］先進頂膜程示意J

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

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、機械開

挖式、擠壓土層式掘進頂管。

(1)手掘式頂管

工人可以直接進入工作面挖掘，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。當土質比較穩(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，也稱為人工掘進頂管。

(2)擠壓式頂管

圖2擠壓式頂管，

擠壓式掘進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，當頂進時將土體擠入喇叭口內，土體被壓縮成從錐筒口吐出的條形

土柱。待條形土柱到達一定長度后，再用鋼絲將其割斷，由運土工具吊運至

地面。其構造形式如圖8-2所示。

(3)機械開挖式頂管

機械開挖式頂管是在工具管日勺前方裝有由電動機驅動的刀盤鉆進挖土，被挖

下來的I土體由皮帶運送機運出，從而替代了人工操作。一?般合用于無地下水干擾、

土質穩(wěn)定的黏性土或砂性土層。其構造形式如圖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)定不甚嚴格

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

圖3整體式水平鉆機“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不穩(wěn)定、地下水位高，工人不能直接進行開

挖日勺施工條件。為防止工作面塌方、涌水對人身導致危害，常將機頭前端的挖掘

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水力掘進頂管法

水力掘進頂管的挖土是運用高壓水槍日勺射流將頂進前方的土沖成泥漿，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，其構造形式如圖8-5所示。工具管的前端為沖泥艙。掘進時先開動千斤

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，其上設有觀測孔和小密封門，用于操作和維修。管道的掘進方向

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，經升壓后再進行操作，保證氣壓和泥水壓力的

平衡。維修完畢后，再逐漸降壓，恢復正常掘進。水力切削式機頭生產效率高,

其沖土、排泥持續(xù)進行，可改善勞動條件，減輕勞動強度，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”，然后在刀盤強制轉動、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，通過操作電控開關來控制

刀盤切削和頂進速度。

螺旋輸送器H勺出土量和頂進速度，應與刀盤曰勺切削速度相配合，以保持密封

艙內的土壓力與開挖面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、粉砂質土的作業(yè)條件。其特點

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，都是在前方設有密封艙、刀盤、螺旋輸送器

等設備。施工時，伴隨工具管R勺推進，刀盤不停地轉動，進泥管不停地進泥水，

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，常采用護壁泥漿

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。管道頂進措施的選擇，應根據(jù)管道所處土層的性質、管徑、地下水位、附近

地上與地下建筑物、構筑物和多種設施等原因確定。本章將重點簡介手掘式頂管

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、終止點、轉向點的臨時設施，工

作坑內安裝有導軌、后背及后背墻、千斤頂?shù)仍O備。

6.1工作坑的種類及設置原則

根據(jù)工作坑頂進方向，可分為單向坑、雙向坑、多向坑、轉向坑和交匯坑等

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。排水管道頂進的工作坑一般設在檢查井位置；單向頂進時，應選在管道下游

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

物應力一定H勺安全距離，并應考慮

6.2工作坑的尺寸

工作坑應具有足夠的空間和工作面，方能保證頂管工作順利進行。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。工作坑的尺寸可按

圖8-8所示由公式進行計算。

圖8工作坑尺寸圖“

1-管子；2-掘進工作面；3-后背；4-千斤頂；5-頂鐵；6-導軌；7-內漲圈;

8-基礎

(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：當工作坑為頂進坑時，其深度按式(8-3)計算。

Hl=hl+h2+h3⑶

當工作坑為接受坑時，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——管道外緣底部至導軌底面的高度，m；

h3——基礎及其墊層的厚度。但不應不不小于該處井室日勺基礎及墊層厚度，

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，用機械或人

工在選定的地點，按設計尺寸挖成，坑底用混凝土鋪設墊層和基礎。該措施合

用于土質很好、地下水位埋深較大的狀況，頂進后背支撐需要此外設置。另一

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

土井壁既可以作為頂進后背支撐，又可以防止塌方。當采用永久性構筑物作工

作坑時，也可采用鋼筋混凝土構造等。

7、頂進系統(tǒng)

7.1基礎

工作坑日勺基礎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，常用的基礎形式有三種：

(1)土槽木枕基礎

土槽木枕基礎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，枕木上安放導軌并用道釘將導軌固定在枕木上。施工

操作簡樸，用料不多且可反復使用，造價較低。

(2)卵石木枕基礎

卵石木枕基礎合用于雖有地下水但滲透量不大，而地基土為細粒的粉砂土，

為了防止安裝導軌時擾動基土，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。這種基礎形式簡樸實用，較混凝土基

礎造價低，一般狀況下可替代混凝土基礎。

(3)混凝土木枕基礎

混凝土木枕基礎合用于地下水位高，地基承載力又差時地方。在工作坑澆筑

混凝土，同步預埋方木作軌枕。這種基礎能承受較大荷載，工作面趕超無泥濘，

但造價較高。

7.2導軌

導軌設置在基礎之上，其作用是引導管子按照設計的中心線和坡度頂進，保

證管子在即將頂進土層前位置對口勺。因此，導軌的安裝是保證頂管工程質量為關

鍵一環(huán)。

導軌有鋼導軌和木導軌兩種，施工中應首先選用鋼導軌，鋼導軌一般采用輕

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——管子內直徑，

mm；t------管壁厚度，mm；

h------鋼導軌高度，mm；

c管外壁與基礎面日勺間隙，一般取

30mm；A0---兩導軌中距，m；a----導軌頂

面寬度，mo

圖9導軟間距計算圖圖10滾輪式^啾

(2)導軌日勺安裝措施及技術規(guī)定

由于導軌是一種定向軌道，其安裝質量對管道頂進工作影響很大。一般的導

軌都采用固定安裝，但有一種滾輪式的導軌，如圖8-10所示，具有兩導軌間距

調整，以減少導軌對管子摩擦。合用于鋼筋混凝土管頂管和外設防腐層H勺鋼管頂

管。安裝后的導軌應當牢固，不得在使用中產生位移；并且規(guī)定兩導軌應順直、

平行、等高，其縱坡應與管道設計坡度相一致，導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螛嬙?，在管子頂進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

與后背墻之間設置木板、方木等傳力構件，稱為后背。后背墻應具有足夠口勺強度、

剛度和穩(wěn)定性，當最大頂力發(fā)生時，不容許產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。當土質條件差、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

木外側立2?4根立鐵，放在千斤頂作用點位置，在立鐵外側放一根大剛度橫鐵，

千斤頂作用在橫鐵上。根據(jù)施工經驗，當頂力不不小于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

原土后背墻當無原土作后背墻時，應設計構造簡樸、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，其中一種是運用已頂進完畢的管

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，其構造形式如圖

8-12所示。

7.4頂進設備

頂進設備重要包括千斤頂、高壓油泵、頂鐵、下管及運土設備等。

(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”，是掘進頂管日勺重要設備，目前多采用液壓千斤頂。

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

當采用單列布置時,應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,

頂力合力作用點與管壁反作用力合力作用點在同一軸線上，防止產生頂進力偶,

導致頂進偏差。根據(jù)施工經驗，采用人工挖土，管上半部管壁與土壁有間隙時，

千斤頂日勺著力點作用在垂直直徑口勺1/4?1/5為宜。

油泵宜設在千斤頂附近，油路應順直、轉角少；油泵應與千斤頂相匹配，并

應有備用油泵。油泵安裝完畢，應進行試運轉。

⑵頂鐵

頂鐵是為了彌補千斤頂行程局限性而設置日勺，是管道頂進時，在千斤頂與管

道端部之間臨時設置的傳力構件。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，弧形內圓與頂管的內徑相似；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，都應墊以緩沖材料,

使頂力比較均勻的分布在管端，防止應力集中對管端的損傷。當頂力較大時，與管

端接觸H勺頂鐵應采用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

許抗壓強度。緩沖材料一般可采用油氈或膠合板。

⑶下管和運土設備

工作坑的垂直運送設備是用來完畢下管和出土工作的。運送措施應根據(jù)施工

詳細狀況而定，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。頂進鋼管采用鋼絲網水泥砂漿和肋板保護層

時，焊接后應補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)

未進入土層前，接口外側應墊以麻絲、油氈或木墊板，管口內側應留有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

裝內漲圈時，應使管節(jié)接口位于內漲圈的中部，并將內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，在管內側兩管節(jié)對口處用鋼漲圈連

接起來，形成剛性口，以防止頂進過程中產生錯口。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:您后打入木探,使鋼漲圈下方的外徑與

(二

也，待管道咚進就將后彳鋼漲圖拆'Q改內管口處用油麻、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)外觀和斷面組織應致密、均勻，無裂縫、孔

隙或凹痕等缺陷，安裝前應保持清潔，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，且應按設計規(guī)定進行防腐處

用H.墊叫明題當設#項力詞S應。

圖18“T”形接口

9、頂進

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

始頂進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

日勺施工質量。開始頂進日勺質量原則為：軸線位置3mni,高程0?+3mm。

9.1挖土與運土

管前挖土是保證頂進質量及防止地面沉降的關鍵。由于管子在頂進中是順著

已挖好的土壁前進的，因此管前挖土的方向和開挖形狀，直接影響頂進管位的正

確性，因此管前周圍超挖應嚴格控制。在容許超挖的穩(wěn)定土層中正常頂進時，管

端上方容許有5mm的空隙，以減少頂進阻力。管端下部135°中心角范圍內不

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，頂進時，

管周圍一律不準超挖。

管前挖土深度，應視土質狀況和千斤頂?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，應對管頂上部土進行加固，或在管前安裝管檐。操作人員

工作時，要警惕土方坍塌傷人。

管前挖出的土應及時外運，一般通過管內水平運送和工作坑H勺垂直提高送

到地面。

9.2頂進

頂進是運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，使千斤頂進油，活塞伸出一種行程，將管子推進一段距離。

(2)操縱控制閥，使千斤頂反向進油，活塞回縮。

(3)安裝頂鐵，反復上述操作，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，管口內側留有合適間隙，以利于接口和應力均勻。（5）在管內口安裝內漲

圈。如設計有外套環(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，

反復上述操作。

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

停止。工程實踐證明，在黏性土層中頂進時，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中斷后，重新起頂時，

頂力會比中斷前的頂力小。這一點施工中應引起注意。此外在管道頂進中，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，應停止頂進，

查明原因，排除障礙后再繼續(xù)頂進。

9.3測量

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

修筑后背及布置頂鐵，還應在管道頂進的所有過程中控制工具管前進的方向，這

些都需要通過測量來保證。

管道頂進過程中，應對工具管口勺中心和高程進行測量。測量工作應及時、準

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

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

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

測量不少于1次，進入正常頂進作業(yè)后，每頂進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。

一般狀況下，可用水準儀進行高程測量，經緯儀進行軸線測量，采用垂球進

行轉動測量。較先進的測量措施有激光經緯儀測量。測量時，在工作坑內安裝激

光發(fā)射器，按照管線設計的坡度和方向將發(fā)射器調整好，同步管內裝上接受靶,

靶上刻有尺度線，如圖8T9所示。當頂進的管道與設計位置一致時，激光點直

射靶心，闡明頂進質量良好，沒有偏差，如圖8-20所示。

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

出相對高差。測量記錄應完整、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

會越來越嚴重，甚至發(fā)展到無法頂進的地步。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，多臺千斤頂頂進時出鎬不

同步等。工程中一般采用如下措施進行糾偏校正。

(1)挖土校正法

一般頂進偏差值較小時可采用此法。當管子偏離設計中心一側時，可在管子

中心另一側合適超挖，而在偏離一側少挖或留臺，這樣繼續(xù)頂進時，借預留的土

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，可分為管內挖土校正和管外挖土校正兩種。登采用

管內挖土校正時，開挖面一側保留土體，另一側開挖，頂進時土體的正面阻力移

向保留土體的一側，管道向該側校正。如采用管外挖土校正，則管內口勺土被挖凈,

并挖出刃口，管外形成洞穴。洞穴的邊緣，一邊在刃口內側，一邊在刃口外側，

頂進時管道順著洞穴方向移動。

⑵斜撐校正法

當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壁上，另一端支撐在墊有木板的管

前土層上。開動千斤頂，運用頂木產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-一側添加木楔，使管道沿著對日勺日勺方向頂進，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，一次頂進長度受管材強度、頂進土質、后背強度及頂進技術等原因

限制，一般一次頂進長度最大達60?100m。當頂進距離超過一次頂進長度時，

可采用中繼間頂進、觸變泥漿套頂進等措施，以提高在一種工作坑內的頂進長度,

減少工作坑數(shù)目。

10.1中繼間頂進法

中繼間構造

中繼間頂進就是把管道一次頂進的全長提成若干段，在相鄰兩段之間設置

一個鋼制套管，套管與管壁之間應有防水措施，在套管內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

管段用中繼間頂進設備頂進，中繼間后來日勺管段由工作坑的主千斤頂頂進。假

如一次頂進距離過長，可在頂段內設兒種中繼間，這樣可在較