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摘要：小直径管道顶管施工指的是小于500mm直径管道用水平钻顶管机顶进施工。本文根据实际情况，针对小直径顶管施工方法及要点进行了简要分析。
关键词：小直径；顶管；施工
随着城市建设的发展，尤其是旧城改造的加快，各类小管径的管道埋设工程不断增多，但传统的开槽施工因破坏道路、影响交通、环境污染等，越来越不适应施工需要。我们经过多年实践在用小直径管道顶管施工工艺来敷设管道积累了一定的经验。
1.施工特点
1.1不破坏既有道路，不影响交通；
1.2施工噪音小，排泥浆少，对环境影响小，文明、安全施工程度高；
1.3可实现曲线埋设、可穿越障碍物等，施工精度高，技术先进；
1.4速度快；
1.5综合施工成本低。
2.适用范围
主要用于口径较小的下水管道、煤气、电缆、通讯的管道敷设施工。
3.工艺原理
通过小口径顶管机进行钻孔、扩孔、灌注泥浆减阻、扩孔至设计管径时进行拉管、拉管至设计长度时完成了顶管任务。见图3-1、图3-2、图3-3。
图3-1 顶管第一阶段：工作井、接收井施工、钻机安装
图3-2 顶管第二阶段：钻孔、扩孔
图3-3 顶管第三阶段：热熔焊接、拉管
4.施工工艺流程及操作要点
4.1 总体施工流程
测量放线→工作井、接收井施工→顶管设备安装→导向钻孔→预扩孔至1/2D→扩孔至2/3D→扩孔至D→拉管→施工下一根管→依次施工其它管→顶管设备拆除→管头处理→检查井或电缆沟施工
4.2主要操作要点
4.2.1施工资料准备
（1）工程施工前应由设计单位进行设计交底，当施工单位发现施工图有错误时，应及时向设计单位提出变更设计的要求。
（2）工程施工前应掌握管道顶进沿线的下列情况和资料：
a现场地形、地貌、建筑物、各种管线和其他设施的情况；
b工程地质和水文地质资料、气象资料；
c工程用地、交通运输及排水条件，施工供水、供电条件；
d工程材料、施工机械供应条件；
e工程特点和现场条件的其他情况和资料。
（3）结合工程施工前应编制施工组织设计。
（4）施工测量应符合下列规定：
a施工前，请建设单位组织有关单位向施工单位进行现场交桩；
b临时水准点和管道轴线控制桩的设置应便于观测且必须牢固，并采用保护措施。
c临时水准点、管道轴线控制桩、高程桩，應经过复核方可使用，并应经常校核。
d已建管道、构筑物等与本工程衔接的平面位置和高程，开工前应校测。
4.2.2 工作井与接收井制作
工作井开挖时（沉井除外）应按施工设计规定及时支护，可采用与墙体连接的钢筋混凝土圈粱和支撑梁的方法支护，也可采用钢管支撑法支护。工作井、接收井采用分层开挖、分层支撑的方法施工，随挖随击使整个支撑体系随人工挖土而下沉。见图4.2-1、图4.2-2。
图4.2-1 工作井示意图
图4.2-2 接收井示意图
4.2.3 顶管前施工准备
（1）钻孔前可以测出地下管线的位置、深度。
（2）结合现场工作井的实际管线位置，精确设计出穿越管线的轨迹。
（3）导孔阻力计算。
（4）扩孔孔径分级。
（5）拉管压力控制值估算。
4.2.4 泥浆配比
（1）在砂层、砾石、卵石以及破碎带地层中钻进时
在砂层、砾石、卵石以及破碎带地层中钻进，成孔的难度很大，其泥浆可用膨润土拌制。配比见表4-1，泥浆质量控制见表4-2
（2）在粘土层钻进时泥浆控制
4.2.5 导孔施工方法
（1）导向钻头从预定的入土点和入土角钻入土层
（2）操作人员根据地表手持式导向仪接收到钻头内探头发射的信号，判断钻头的位置和钻孔轨迹
（3）与设计轨迹相比较，如果出现偏差，随时进行调整，做到每2 米测出一个数值，确保钻头沿设计轨迹前进。
（4）第一次钻进时，一定要钻进顺畅，入土和出土角度要满足管道的转弯半径要求。同时，要灌注泥浆，让所钻孔道形成稳固的通道，不塌孔。
（5）钻进时一定按设计轴线钻进，遇障碍物（如孤石时）需绕线时，以不影响下一次钻进及拖管施工为准，直接绕过障碍物。
4.2.6 扩孔施工方法
导向孔施工完毕后，换上扩孔钻头，将钻孔分级扩大到铺管要求的口径。一般情况下，使用小型钻机时，直经大于200 毫米时，就要进行予扩孔，使用大型钻机时，当产品管线直径大于Dn350mm 时，就需进行预扩孔，预扩孔的直径和次数，视具体的钻机型号和地质情况而定。一般可按1/2D、2/3D、D 分级扩孔。
4.2.7 拉管施工方法
（1）拉管前准备工作
a将Φ200PE 管与扩孔钻头通过分动器连接好；
b在安装拉管头时，应事先把封水堵装入管内；
c全部设备经过检查并经过试运转；
d管道焊接完毕，焊口检验合格。
（2）拉管过程控制
a在拉管时，应注意观察回拖压力表，用ZT—10 管钻机，一般不超过15Mpa。
b管道入土前期，拖拉速度适度放慢，防止管道损坏孔道。
c管道拖进过程中，浆液量放到最大，让管道顺利通过孔道。 4.2.8 导向控制
测量装置由装在钻头内的信号发射棒发射信号，在地面上使用带数据显示的信号接受器来了解钻头钻进角度、深度、方向等信息，及时调整钻进状态。
信号发射垂直高度达到8～35m，该系统精度高且仪器操作简单。
4.2.9 管道的焊接
（1）钢管的焊接一定要满焊，塑料管道的焊接在特定的热熔焊机上焊接，焊接时对口一定要切削平整，焊接后须冷却20 分钟后方可松开压力环。
（2）管道一次焊接成型后方可进行管道拖拉，否则应尽量减少管道拖拉过程中的焊接次数和时间，以减少孔道的空置时间，防止孔道在外来震动下塌陷。
（3）钢管的外防腐通常采用的是两道底漆和两道环氧沥青漆；管内根据要求采用水泥砂浆防腐。
4.2.10 关键技术
（1）水平钻参数设置 见表4-10
（2）钻孔轨迹的控制
钻孔质量直接影响到穿越工程的成败，应做好如下几方面的控制：
a在现场观测的基础上绘出钻孔曲线，标出钻孔曲线的入土点、出土点、相应的角度、曲线长度、最大埋深及管线的曲率半径等参数。
b导向孔的空间坐标计算。
一般由定向钻机的控向系统（计算机和地下仪表单元组成）直接运行程序，处理仪表参数显示出的钻进结果，操作人员只须与设计图纸上的设计坐标相对照，保证达到设计要求的埋深即可。
钻孔轨迹的曲率半径要由控向系统操作人员预先根据设计提供的资料计算出结果，钻进时通过调节每根钻杆的角度而实现对钻孔曲率半径的控制。
钻进水力设计要结合环保部门的具体要求和穿越地层的地质特点，综合钻进中的扭矩、泥浆压力等进行对比分析，进而采取相应措施提高钻进质量。
（3）穿越段管线回拖质量控制
穿越段管线回拖质量关系到管道的安全运行。
a管道的焊接质量控制
1）钢管的焊接一定要满焊，塑料管道的焊接在特定的热熔焊机上焊接，焊接时对口一定要切削平整，焊接后须冷却20 分钟后方可松开压力环。
2）管道一次焊接成型后方可进行管道拖拉，否则应尽量减少管道拖拉过程中的焊接次数和时间，以减少孔道的空置时间，防止孔道在外来震动下塌陷。
b外保护层的完整质量控制
1）钢管的外防腐通常采用的是两道底漆和两道环氧沥青漆；管内根据要求采用水泥砂浆防腐
2）对于要求较高的管道，在穿越管道回拖前，用电火花检漏仪对防腐层进行检验，做好记录。
3）在管道拖出后，还应对孔内运行最长的第一段管道进行检查，以确保孔内其它管道的完整性。
c管道弯曲应力核算
1）管道弯曲应力可对照钻导向孔记录与设计的钻孔曲率半径进行核算，确定孔内铺设的管道弯曲度不超过允许应力。
2）超過许用应力，则需修改设计方案或改选管道材料。
（4）应急处理措施
a遇障碍物应急处理措施
施工前应进行钻进轨迹设计，在计算机上用导向轨迹模拟对全孔导向钻进进行模拟演示。根据输入的钻进操作参数和勘察到的地质勘探报告参数，经过对土质的力学分析，进行方案模拟演示。并不断分析修改输入参数，直至最终得到一套最佳的钻进操作方案。以避开施工过程中可能遇到和管线或孤石。
施工过程中采用先进的导向探测仪对地下钻头的前后倾角、深度、导向板面向角等进行测量，根据测量结果预定其导进方向，并不断地调整钻头面角进行推进或继续钻进。避开的地下管线和石块等障碍物。
遇障碍物（如孤石时）需绕线时，以不影响下一次钻进及拖管施工为准，直接绕过障碍物。
b扩孔遇到少量沙层时处理方法：
为防止塌孔，在扩孔时要注入泥浆进行扩壁处理。
c扩孔时遇到回填层处理方法：
采取慢拉多扩的办法，将砖石尖角磨掉以免对管壁有严重的划伤。
5.材料与设备
5.1 管材
根据设计要求及工程所在地的情况，选择符合施工用管材生产厂家，及时订购管材，并要求厂家提供生产合格证及试验报告。
管材根据设计要求选用钢管或者塑料管道（通常采用HDPE 聚乙烯高密度塑料管，简称PE 管），但不适合于钢筋混凝土管；
钢管多为焊接接口，塑料管道为热熔焊接口，在管道拖进时，必须灌注泥浆（多为钠土泥浆和添加剂混合液）以保护孔壁和减少拖管摩擦力。
5.2 主要设备
5.2.1 水平钻顶管机
该机为一组合机体，包括本机（操控台）、动力站、泥浆输送泵、液压输送管、泥浆输送管、钻头（带信号发射棒）、信号接受器及钻杆。
5.2.2 泥浆搅拌设备
包括泥浆搅拌池、搅拌泵。
5.2.3 泥浆处理池
5.2.4 测量装置
水平钻顶管机用的测量装置是由装在钻头内的信号发射棒发射信号，在地面上使用带数据显示的信号接受器来了解钻头钻进角度、深度、方向等信息，及时调整钻进状态。信号发射垂直高度达到8～35m，该系统精度高且仪器操作简单。
6.环保措施
6.1 小直径管道顶管技术是一项非常环保的施工工艺，该技术的灌注泥浆是采用多为钠土泥浆和添加剂混合液，以保护孔壁和减少拖管摩擦力，是无毒的材料。
6.2 在施工时必须按照施工现场安全文明施工的要求做好施工现场的围护，与车行道、行人的分离分隔，备配泥浆池。如施工条件限制，无法设置泥浆池，可采用拌浆机（350L）拌制泥浆，拌浆机数量根据泥浆使用要求配置。泥浆的使用、贮存统一安排，保证泥浆不流至施工范围外。
6.3 小口径顶管施工，一般在白天进行，以方便测量控制、原则上不在晚上施工。
7.结束语
小直径管道顶管施工对交通干扰最小，保证了施工地点交通的正常状态，避免了断路堵车的弊病，也不会产生对城市安全管理的障碍，具有良好的社会效果和经济效益。
关键词：小直径；顶管；施工
随着城市建设的发展，尤其是旧城改造的加快，各类小管径的管道埋设工程不断增多，但传统的开槽施工因破坏道路、影响交通、环境污染等，越来越不适应施工需要。我们经过多年实践在用小直径管道顶管施工工艺来敷设管道积累了一定的经验。
1.施工特点
1.1不破坏既有道路，不影响交通；
1.2施工噪音小，排泥浆少，对环境影响小，文明、安全施工程度高；
1.3可实现曲线埋设、可穿越障碍物等，施工精度高，技术先进；
1.4速度快；
1.5综合施工成本低。
2.适用范围
主要用于口径较小的下水管道、煤气、电缆、通讯的管道敷设施工。
3.工艺原理
通过小口径顶管机进行钻孔、扩孔、灌注泥浆减阻、扩孔至设计管径时进行拉管、拉管至设计长度时完成了顶管任务。见图3-1、图3-2、图3-3。
图3-1 顶管第一阶段：工作井、接收井施工、钻机安装
图3-2 顶管第二阶段：钻孔、扩孔
图3-3 顶管第三阶段：热熔焊接、拉管
4.施工工艺流程及操作要点
4.1 总体施工流程
测量放线→工作井、接收井施工→顶管设备安装→导向钻孔→预扩孔至1/2D→扩孔至2/3D→扩孔至D→拉管→施工下一根管→依次施工其它管→顶管设备拆除→管头处理→检查井或电缆沟施工
4.2主要操作要点
4.2.1施工资料准备
（1）工程施工前应由设计单位进行设计交底，当施工单位发现施工图有错误时，应及时向设计单位提出变更设计的要求。
（2）工程施工前应掌握管道顶进沿线的下列情况和资料：
a现场地形、地貌、建筑物、各种管线和其他设施的情况；
b工程地质和水文地质资料、气象资料；
c工程用地、交通运输及排水条件，施工供水、供电条件；
d工程材料、施工机械供应条件；
e工程特点和现场条件的其他情况和资料。
（3）结合工程施工前应编制施工组织设计。
（4）施工测量应符合下列规定：
a施工前，请建设单位组织有关单位向施工单位进行现场交桩；
b临时水准点和管道轴线控制桩的设置应便于观测且必须牢固，并采用保护措施。
c临时水准点、管道轴线控制桩、高程桩，應经过复核方可使用，并应经常校核。
d已建管道、构筑物等与本工程衔接的平面位置和高程，开工前应校测。
4.2.2 工作井与接收井制作
工作井开挖时（沉井除外）应按施工设计规定及时支护，可采用与墙体连接的钢筋混凝土圈粱和支撑梁的方法支护，也可采用钢管支撑法支护。工作井、接收井采用分层开挖、分层支撑的方法施工，随挖随击使整个支撑体系随人工挖土而下沉。见图4.2-1、图4.2-2。
图4.2-1 工作井示意图
图4.2-2 接收井示意图
4.2.3 顶管前施工准备
（1）钻孔前可以测出地下管线的位置、深度。
（2）结合现场工作井的实际管线位置，精确设计出穿越管线的轨迹。
（3）导孔阻力计算。
（4）扩孔孔径分级。
（5）拉管压力控制值估算。
4.2.4 泥浆配比
（1）在砂层、砾石、卵石以及破碎带地层中钻进时
在砂层、砾石、卵石以及破碎带地层中钻进，成孔的难度很大，其泥浆可用膨润土拌制。配比见表4-1，泥浆质量控制见表4-2
（2）在粘土层钻进时泥浆控制
4.2.5 导孔施工方法
（1）导向钻头从预定的入土点和入土角钻入土层
（2）操作人员根据地表手持式导向仪接收到钻头内探头发射的信号，判断钻头的位置和钻孔轨迹
（3）与设计轨迹相比较，如果出现偏差，随时进行调整，做到每2 米测出一个数值，确保钻头沿设计轨迹前进。
（4）第一次钻进时，一定要钻进顺畅，入土和出土角度要满足管道的转弯半径要求。同时，要灌注泥浆，让所钻孔道形成稳固的通道，不塌孔。
（5）钻进时一定按设计轴线钻进，遇障碍物（如孤石时）需绕线时，以不影响下一次钻进及拖管施工为准，直接绕过障碍物。
4.2.6 扩孔施工方法
导向孔施工完毕后，换上扩孔钻头，将钻孔分级扩大到铺管要求的口径。一般情况下，使用小型钻机时，直经大于200 毫米时，就要进行予扩孔，使用大型钻机时，当产品管线直径大于Dn350mm 时，就需进行预扩孔，预扩孔的直径和次数，视具体的钻机型号和地质情况而定。一般可按1/2D、2/3D、D 分级扩孔。
4.2.7 拉管施工方法
（1）拉管前准备工作
a将Φ200PE 管与扩孔钻头通过分动器连接好；
b在安装拉管头时，应事先把封水堵装入管内；
c全部设备经过检查并经过试运转；
d管道焊接完毕，焊口检验合格。
（2）拉管过程控制
a在拉管时，应注意观察回拖压力表，用ZT—10 管钻机，一般不超过15Mpa。
b管道入土前期，拖拉速度适度放慢，防止管道损坏孔道。
c管道拖进过程中，浆液量放到最大，让管道顺利通过孔道。 4.2.8 导向控制
测量装置由装在钻头内的信号发射棒发射信号，在地面上使用带数据显示的信号接受器来了解钻头钻进角度、深度、方向等信息，及时调整钻进状态。
信号发射垂直高度达到8～35m，该系统精度高且仪器操作简单。
4.2.9 管道的焊接
（1）钢管的焊接一定要满焊，塑料管道的焊接在特定的热熔焊机上焊接，焊接时对口一定要切削平整，焊接后须冷却20 分钟后方可松开压力环。
（2）管道一次焊接成型后方可进行管道拖拉，否则应尽量减少管道拖拉过程中的焊接次数和时间，以减少孔道的空置时间，防止孔道在外来震动下塌陷。
（3）钢管的外防腐通常采用的是两道底漆和两道环氧沥青漆；管内根据要求采用水泥砂浆防腐。
4.2.10 关键技术
（1）水平钻参数设置 见表4-10
（2）钻孔轨迹的控制
钻孔质量直接影响到穿越工程的成败，应做好如下几方面的控制：
a在现场观测的基础上绘出钻孔曲线，标出钻孔曲线的入土点、出土点、相应的角度、曲线长度、最大埋深及管线的曲率半径等参数。
b导向孔的空间坐标计算。
一般由定向钻机的控向系统（计算机和地下仪表单元组成）直接运行程序，处理仪表参数显示出的钻进结果，操作人员只须与设计图纸上的设计坐标相对照，保证达到设计要求的埋深即可。
钻孔轨迹的曲率半径要由控向系统操作人员预先根据设计提供的资料计算出结果，钻进时通过调节每根钻杆的角度而实现对钻孔曲率半径的控制。
钻进水力设计要结合环保部门的具体要求和穿越地层的地质特点，综合钻进中的扭矩、泥浆压力等进行对比分析，进而采取相应措施提高钻进质量。
（3）穿越段管线回拖质量控制
穿越段管线回拖质量关系到管道的安全运行。
a管道的焊接质量控制
1）钢管的焊接一定要满焊，塑料管道的焊接在特定的热熔焊机上焊接，焊接时对口一定要切削平整，焊接后须冷却20 分钟后方可松开压力环。
2）管道一次焊接成型后方可进行管道拖拉，否则应尽量减少管道拖拉过程中的焊接次数和时间，以减少孔道的空置时间，防止孔道在外来震动下塌陷。
b外保护层的完整质量控制
1）钢管的外防腐通常采用的是两道底漆和两道环氧沥青漆；管内根据要求采用水泥砂浆防腐
2）对于要求较高的管道，在穿越管道回拖前，用电火花检漏仪对防腐层进行检验，做好记录。
3）在管道拖出后，还应对孔内运行最长的第一段管道进行检查，以确保孔内其它管道的完整性。
c管道弯曲应力核算
1）管道弯曲应力可对照钻导向孔记录与设计的钻孔曲率半径进行核算，确定孔内铺设的管道弯曲度不超过允许应力。
2）超過许用应力，则需修改设计方案或改选管道材料。
（4）应急处理措施
a遇障碍物应急处理措施
施工前应进行钻进轨迹设计，在计算机上用导向轨迹模拟对全孔导向钻进进行模拟演示。根据输入的钻进操作参数和勘察到的地质勘探报告参数，经过对土质的力学分析，进行方案模拟演示。并不断分析修改输入参数，直至最终得到一套最佳的钻进操作方案。以避开施工过程中可能遇到和管线或孤石。
施工过程中采用先进的导向探测仪对地下钻头的前后倾角、深度、导向板面向角等进行测量，根据测量结果预定其导进方向，并不断地调整钻头面角进行推进或继续钻进。避开的地下管线和石块等障碍物。
遇障碍物（如孤石时）需绕线时，以不影响下一次钻进及拖管施工为准，直接绕过障碍物。
b扩孔遇到少量沙层时处理方法：
为防止塌孔，在扩孔时要注入泥浆进行扩壁处理。
c扩孔时遇到回填层处理方法：
采取慢拉多扩的办法，将砖石尖角磨掉以免对管壁有严重的划伤。
5.材料与设备
5.1 管材
根据设计要求及工程所在地的情况，选择符合施工用管材生产厂家，及时订购管材，并要求厂家提供生产合格证及试验报告。
管材根据设计要求选用钢管或者塑料管道（通常采用HDPE 聚乙烯高密度塑料管，简称PE 管），但不适合于钢筋混凝土管；
钢管多为焊接接口，塑料管道为热熔焊接口，在管道拖进时，必须灌注泥浆（多为钠土泥浆和添加剂混合液）以保护孔壁和减少拖管摩擦力。
5.2 主要设备
5.2.1 水平钻顶管机
该机为一组合机体，包括本机（操控台）、动力站、泥浆输送泵、液压输送管、泥浆输送管、钻头（带信号发射棒）、信号接受器及钻杆。
5.2.2 泥浆搅拌设备
包括泥浆搅拌池、搅拌泵。
5.2.3 泥浆处理池
5.2.4 测量装置
水平钻顶管机用的测量装置是由装在钻头内的信号发射棒发射信号，在地面上使用带数据显示的信号接受器来了解钻头钻进角度、深度、方向等信息，及时调整钻进状态。信号发射垂直高度达到8～35m，该系统精度高且仪器操作简单。
6.环保措施
6.1 小直径管道顶管技术是一项非常环保的施工工艺，该技术的灌注泥浆是采用多为钠土泥浆和添加剂混合液，以保护孔壁和减少拖管摩擦力，是无毒的材料。
6.2 在施工时必须按照施工现场安全文明施工的要求做好施工现场的围护，与车行道、行人的分离分隔，备配泥浆池。如施工条件限制，无法设置泥浆池，可采用拌浆机（350L）拌制泥浆，拌浆机数量根据泥浆使用要求配置。泥浆的使用、贮存统一安排，保证泥浆不流至施工范围外。
6.3 小口径顶管施工，一般在白天进行，以方便测量控制、原则上不在晚上施工。
7.结束语
小直径管道顶管施工对交通干扰最小，保证了施工地点交通的正常状态，避免了断路堵车的弊病，也不会产生对城市安全管理的障碍，具有良好的社会效果和经济效益。