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摘要：顶管施工是借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。是不开槽施工的一种工艺。它具有控制精度高、可穿越障碍物、建设公害少、对交通干扰少、施工工期短等诸多优点。
关键词：顶管施工；市政工程；施工工序
中图分类号： TU99 文献标识码： A 文章编号：
近年来，随着城市建设的高速发展，为减少对邻近建筑物、管线和道路交通的影响，在城市市政管道工程及地下通道工程中顶管施工应用越来越多。本人从事市政结构设计工作，下面是最近从工作中对顶管施工的一些浅显认识。
一、顶管施工定义及工艺组成
顶管施工是借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
顶管施工主要工艺组成：顶管机、中继间、导轨、后背墙、管道、穿墙孔、工作井、接收井等。
顶管机是在一个护盾的保护下，采用手掘、机械或水力破碎的方法来完成隧道开挖的机器。
中继站有时也称为中间顶推站、中继间或中继环，安装在顶进管线的某些部位，把这段顶进管道分成若干个推进区间。它主要由多个顶推油缸、特殊的钢制外壳、前后两个特殊的顶进管道和均压环、密封件等组成，顶推油缸均匀地分布于保护外壳内。当所需的顶进力超过主顶工作站的顶推能力、施工管道或者后座装置所允许承受的最大荷载时，则需要在施工的管线之间安装中继站进行辅助施工。
导轨是固定在工作坑底板上，作为顶管初始导向和管段拼接平台用的轨道。
后背墙是顶进管道时为顶进工作站提供反作用力的一种结构，有时也称为后背、后座或者后座墙等。
穿墙孔是顶管机从工作坑穿墙入土的墙洞。
工作井为顶管始发端放置顶进设备并进行顶进作业的竖井。
接收井为顶管终端接收顶管机的竖井。
二、顶管适用范围
1、管径：管道的口径一般指内径，用DN表示，无论是钢管还是混凝土管一般从经济角度说最大上限DN4000。
2、适用土层：特别适用于粘性土、粉性土和砂土，也适用于卵石、碎石、风化残积土等非粘性土，但对淤泥、沼泽地及岩石来说，若采用顶管，要经过详细的分析，有条件的采用。淤泥、沼泽地不能无条件的采用顶管，一方面由于淤泥流动性太大，难以防止工作面的坍塌；另一方面由于淤泥承载力太低，管道顶进过程中难以形成必需的导向力，管道容易偏差，管轴线容易失稳。
3、管材：钢管、钢筋混凝土管。
三、顶管施工前的前期准备工作
1、地质与环境调查工作
提供土层分类、分布的地质纵剖面图以及必要数量的勘探点柱状图。
提供足够的供地基稳定及变形计算分析的土性参数及现场测试资料。
提供各土层的透水性，与附近大水体联通的透水层分布，各层砂性土层承压水压力和渗透系数，地下贮水层水流速度以及地下水升降变化等水文地质资料。
提供地基承载力和地基加固等方面的地质勘探及土工试验资料。
提供各种类型的地上及地下建筑物、构筑物、地下管线、地下障碍物以及其使用状况及变形控制要求等方面的探查资料，然后对采用的顶管法施工引起的地层位移及对周围环境的影响程度作出充分估算。当预计影响难以保证建筑物、构筑物、管线和道路交通的正常使用时，应制定有效的技术措施进行监护与维护，必要时应采取拆除、搬迁和停用等措施。
2、顶管机选用
顶管机械的选择应根据所经过场地的地质情况合理选用。泥水平衡、土压平衡、气压平衡及人工掏土等形式的机头各有其适用范围,不同型号的机头各自的特点也不一样，在顶管机械设备的选择上，应事先做好充分的勘察探测工作，区分不同类土质选用合适的机械设备。3、顶管工作及接收井设置
顶管井分工作井与接收井两种，顶管井实质上为一方形或圆形的小基坑，其支护结构有地下连续墙、钻孔灌注桩、钢板桩、沉井等形式。
其中顶管机进、出洞处以及后靠土体加固为关键节点，为确保顶管机出洞的绝对安全，需对后靠土体及进、出洞区域土体进行高压旋喷桩或水泥搅拌桩加固。为防止顶管机进、出预留洞导致泥水流失，并確保在顶进过程中压注的触变泥浆不流失，必须在工作井安装止水装置。4、顶管顶力估算及后背设置
顶进阻力由两部分产生：（1）机头阻力：包括开挖面迎面压力和机头筒体与土体直接接触产生的摩阻力。阻力大小和地质情况、机头的大小、机型和埋深直接有关。（2）沿线管节的摩阻力：整根管道在土体中像火车一样行进，和土的接触面积是巨大的，沿线的摩阻力也将是巨大的。克服的办法除了靠中继间进行接力之外，最基本的手段是用膨润土泥浆减小摩擦。如果机头浆套没能良好地形成，以致沿线的摩阻力不正常地增加，可能导致顶力过大。
由于顶管工作井后背土体的滑动易引起周围土体的大幅度位移，严重影响周围环境，并且影响顶管的正常施工。因此，在工作井设置前首先必须验算后背土体稳定性。在顶管顶进时并密切观测后背土体隆起和水平位移以确定顶进时的极限顶力，按极限顶力适当安排中继环的间距，最好另外采取降水、注浆加固地基和在后背土体地面上增加超载等办法以提高土体所能承担的顶管极限承载力。
三、顶管施工工序
穿墙：打开穿墙闷板将工具管顶出井外，并安装穿墙止水装置，主要技术施工措施如下：
穿墙管内填夯压密实的纸筋粘土或低强度水泥粘土拌和土，以起到临时性阻水挡土作用；
为确保穿墙孔外侧一定范围内土体基本稳定并有足够强度，工作井工具管穿墙前，对穿墙管外侧采取注浆固结措施；
穿墙前对可能出现的问题进行分析并制定相应处理措施；
闷板开启后迅速推进工具管，同时做好穿墙止水，本工程采用止水法兰加压板，中间安入20mm厚的天然优质橡胶止水板环，要求具有较高的拉伸率和耐磨性，借助管道顶进带动安装好的橡胶板形成逆向止水装置，应防止因穿墙管外侧的土体暴露时间过长而产生扰动流变。
顶管出洞：顶管出洞是顶管作业中一个很值得注意的问题，顶管出洞，即顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口封门进入土中。开始正常顶管前的过程，是顶管技术中的关键工序，也是容易发生事故的工序。为防止管线出现偏斜，应采取工具管调零，在工具管下的井壁上加设支撑，若发现下跌立即用主顶油缸进行纠偏，工具管出洞前预先设定一个初始角弥补下跌等措施。
注浆减阻：在顶管施工中还有一个重要的技术措施就是通过压注触变泥浆填充管道周围的空隙，形成一道泥浆保护套，起到支撑地层，减少地面沉降，减少顶进阻力的作用。在施工中，首先对顶管机头尾部压浆，并要与顶进工作同步，然后在中续间和混凝土管道的适当位置进行跟踪补浆，以补充在顶进中的泥浆损失。
顶管纠偏：纠偏是指机头偏离设计轴线后，利用设置在后部的纠偏千斤顶组，改变机头端面的方向，减少偏差，使管道沿设计轴线顶迸。顶进纠偏是采用调整4台纠偏千斤顶组方法，进行纠偏操作，若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩，反之亦然。四、顶管过程中漏水的几项应急措施
坑内渗漏可采取双液注浆的方式止水或坑内引流封堵，采用水玻璃拌制水泥，埋入塑料管引流，缩小漏水面积，最后将引流管堵死。
基坑进出洞漏水
沿顶进方向打设大口井，直径500，深度同基坑内降水井，填充物为：粉土层填充滤料，粉土层以上土体填充粘土。此降水井在顶管进出洞前2天降水，进出洞结束后停止降水。
顶管进出洞前对周围土体采取注浆加固。
采用主橡胶圈密封加可充气应急密封圈的双层密封结构。如果主橡胶密封圈因摩檫损坏导致密封失效，地下水涌入井内的情况下，利用打气泵给充气应急密封圈充气，及时控制漏水，在安全状态下处理或更换新密封圈。
管道接口漏水可采用环氧水泥砂浆或化学注浆的方法进行处理。
参考文献：
夏明耀、曾进论主编 地下工程设计施工手册中国建筑工业出版社.1998年.
孙连溪实用给水排水工程施工手册 北京中国建筑工业出版社.1998年.
作者简介：湛亚芳，（1981.09——），女，大本，工程师，天津市九河市政工程设计咨询有限公司。
关键词：顶管施工；市政工程；施工工序
中图分类号： TU99 文献标识码： A 文章编号：
近年来，随着城市建设的高速发展，为减少对邻近建筑物、管线和道路交通的影响，在城市市政管道工程及地下通道工程中顶管施工应用越来越多。本人从事市政结构设计工作，下面是最近从工作中对顶管施工的一些浅显认识。
一、顶管施工定义及工艺组成
顶管施工是借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
顶管施工主要工艺组成：顶管机、中继间、导轨、后背墙、管道、穿墙孔、工作井、接收井等。
顶管机是在一个护盾的保护下，采用手掘、机械或水力破碎的方法来完成隧道开挖的机器。
中继站有时也称为中间顶推站、中继间或中继环，安装在顶进管线的某些部位，把这段顶进管道分成若干个推进区间。它主要由多个顶推油缸、特殊的钢制外壳、前后两个特殊的顶进管道和均压环、密封件等组成，顶推油缸均匀地分布于保护外壳内。当所需的顶进力超过主顶工作站的顶推能力、施工管道或者后座装置所允许承受的最大荷载时，则需要在施工的管线之间安装中继站进行辅助施工。
导轨是固定在工作坑底板上，作为顶管初始导向和管段拼接平台用的轨道。
后背墙是顶进管道时为顶进工作站提供反作用力的一种结构，有时也称为后背、后座或者后座墙等。
穿墙孔是顶管机从工作坑穿墙入土的墙洞。
工作井为顶管始发端放置顶进设备并进行顶进作业的竖井。
接收井为顶管终端接收顶管机的竖井。
二、顶管适用范围
1、管径：管道的口径一般指内径，用DN表示，无论是钢管还是混凝土管一般从经济角度说最大上限DN4000。
2、适用土层：特别适用于粘性土、粉性土和砂土，也适用于卵石、碎石、风化残积土等非粘性土，但对淤泥、沼泽地及岩石来说，若采用顶管，要经过详细的分析，有条件的采用。淤泥、沼泽地不能无条件的采用顶管，一方面由于淤泥流动性太大，难以防止工作面的坍塌；另一方面由于淤泥承载力太低，管道顶进过程中难以形成必需的导向力，管道容易偏差，管轴线容易失稳。
3、管材：钢管、钢筋混凝土管。
三、顶管施工前的前期准备工作
1、地质与环境调查工作
提供土层分类、分布的地质纵剖面图以及必要数量的勘探点柱状图。
提供足够的供地基稳定及变形计算分析的土性参数及现场测试资料。
提供各土层的透水性，与附近大水体联通的透水层分布，各层砂性土层承压水压力和渗透系数，地下贮水层水流速度以及地下水升降变化等水文地质资料。
提供地基承载力和地基加固等方面的地质勘探及土工试验资料。
提供各种类型的地上及地下建筑物、构筑物、地下管线、地下障碍物以及其使用状况及变形控制要求等方面的探查资料，然后对采用的顶管法施工引起的地层位移及对周围环境的影响程度作出充分估算。当预计影响难以保证建筑物、构筑物、管线和道路交通的正常使用时，应制定有效的技术措施进行监护与维护，必要时应采取拆除、搬迁和停用等措施。
2、顶管机选用
顶管机械的选择应根据所经过场地的地质情况合理选用。泥水平衡、土压平衡、气压平衡及人工掏土等形式的机头各有其适用范围,不同型号的机头各自的特点也不一样，在顶管机械设备的选择上，应事先做好充分的勘察探测工作，区分不同类土质选用合适的机械设备。3、顶管工作及接收井设置
顶管井分工作井与接收井两种，顶管井实质上为一方形或圆形的小基坑，其支护结构有地下连续墙、钻孔灌注桩、钢板桩、沉井等形式。
其中顶管机进、出洞处以及后靠土体加固为关键节点，为确保顶管机出洞的绝对安全，需对后靠土体及进、出洞区域土体进行高压旋喷桩或水泥搅拌桩加固。为防止顶管机进、出预留洞导致泥水流失，并確保在顶进过程中压注的触变泥浆不流失，必须在工作井安装止水装置。4、顶管顶力估算及后背设置
顶进阻力由两部分产生：（1）机头阻力：包括开挖面迎面压力和机头筒体与土体直接接触产生的摩阻力。阻力大小和地质情况、机头的大小、机型和埋深直接有关。（2）沿线管节的摩阻力：整根管道在土体中像火车一样行进，和土的接触面积是巨大的，沿线的摩阻力也将是巨大的。克服的办法除了靠中继间进行接力之外，最基本的手段是用膨润土泥浆减小摩擦。如果机头浆套没能良好地形成，以致沿线的摩阻力不正常地增加，可能导致顶力过大。
由于顶管工作井后背土体的滑动易引起周围土体的大幅度位移，严重影响周围环境，并且影响顶管的正常施工。因此，在工作井设置前首先必须验算后背土体稳定性。在顶管顶进时并密切观测后背土体隆起和水平位移以确定顶进时的极限顶力，按极限顶力适当安排中继环的间距，最好另外采取降水、注浆加固地基和在后背土体地面上增加超载等办法以提高土体所能承担的顶管极限承载力。
三、顶管施工工序
穿墙：打开穿墙闷板将工具管顶出井外，并安装穿墙止水装置，主要技术施工措施如下：
穿墙管内填夯压密实的纸筋粘土或低强度水泥粘土拌和土，以起到临时性阻水挡土作用；
为确保穿墙孔外侧一定范围内土体基本稳定并有足够强度，工作井工具管穿墙前，对穿墙管外侧采取注浆固结措施；
穿墙前对可能出现的问题进行分析并制定相应处理措施；
闷板开启后迅速推进工具管，同时做好穿墙止水，本工程采用止水法兰加压板，中间安入20mm厚的天然优质橡胶止水板环，要求具有较高的拉伸率和耐磨性，借助管道顶进带动安装好的橡胶板形成逆向止水装置，应防止因穿墙管外侧的土体暴露时间过长而产生扰动流变。
顶管出洞：顶管出洞是顶管作业中一个很值得注意的问题，顶管出洞，即顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口封门进入土中。开始正常顶管前的过程，是顶管技术中的关键工序，也是容易发生事故的工序。为防止管线出现偏斜，应采取工具管调零，在工具管下的井壁上加设支撑，若发现下跌立即用主顶油缸进行纠偏，工具管出洞前预先设定一个初始角弥补下跌等措施。
注浆减阻：在顶管施工中还有一个重要的技术措施就是通过压注触变泥浆填充管道周围的空隙，形成一道泥浆保护套，起到支撑地层，减少地面沉降，减少顶进阻力的作用。在施工中，首先对顶管机头尾部压浆，并要与顶进工作同步，然后在中续间和混凝土管道的适当位置进行跟踪补浆，以补充在顶进中的泥浆损失。
顶管纠偏：纠偏是指机头偏离设计轴线后，利用设置在后部的纠偏千斤顶组，改变机头端面的方向，减少偏差，使管道沿设计轴线顶迸。顶进纠偏是采用调整4台纠偏千斤顶组方法，进行纠偏操作，若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩，反之亦然。四、顶管过程中漏水的几项应急措施
坑内渗漏可采取双液注浆的方式止水或坑内引流封堵，采用水玻璃拌制水泥，埋入塑料管引流，缩小漏水面积，最后将引流管堵死。
基坑进出洞漏水
沿顶进方向打设大口井，直径500，深度同基坑内降水井，填充物为：粉土层填充滤料，粉土层以上土体填充粘土。此降水井在顶管进出洞前2天降水，进出洞结束后停止降水。
顶管进出洞前对周围土体采取注浆加固。
采用主橡胶圈密封加可充气应急密封圈的双层密封结构。如果主橡胶密封圈因摩檫损坏导致密封失效，地下水涌入井内的情况下，利用打气泵给充气应急密封圈充气，及时控制漏水，在安全状态下处理或更换新密封圈。
管道接口漏水可采用环氧水泥砂浆或化学注浆的方法进行处理。
参考文献：
夏明耀、曾进论主编 地下工程设计施工手册中国建筑工业出版社.1998年.
孙连溪实用给水排水工程施工手册 北京中国建筑工业出版社.1998年.
作者简介：湛亚芳，（1981.09——），女，大本，工程师，天津市九河市政工程设计咨询有限公司。