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摘要：采用顶管技术敷设管道，无需挖槽或在水下开挖土方，并可避免为疏干和固结土体而采用的降低地下水位等辅助措施，从而大大加快施工速度，降低造价。本文针对这一施工技术从施工方法、设备、技术关键及主要措施的注意要点展开探讨。
关键词：大管径顶管施工注意要点
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、长距离顶管技术
采用顶管技术敷设管道，无需挖槽或在水下开挖土方，并可避免为疏干和固结土体而采用的降低地下水位等辅助措施，从而大大加快施工速度，降低造价，并能克服在穿越江河湖海等无法降水的特殊环境下施工的困难。
长距离大管径顶管的施工程序是：先在管道的一端挖掘工作坑（井），完成后在其内安装顶进设备，将管道顶入土层，边顶进边挖土，将管段逐节顶入土层内，直到顶至设计长度为止。
顶管施工特点：
1．优点：施工精度高，同开槽施工法相比，可加快施工速度，降低造价。
2. 缺点：同其他个别不开槽管道施工法（如夯管法）相比，成本较高。
3. 适用范围：给水排水管道、综合管道。
4. 适用管径：ф300 mm～ф4000 mm。
5. 施工精度：小于±50mm。
6. 施工距离：较长。
7. 适用地质条件：各种土层。
二、顶管施工方法和设备选择注意事项
（一）顶管施工方法选择与设备选型依据
1. 工程设计文件和项目合同。施工单位应按中标合同文件和设计文件进行具体方法和设备的选择。
2. 工程详勘资料
（1）由于城市地下情况的复杂性和给水排水管道工程的特殊性，工程勘察报告虽反映沿线地质的总体情况，但却没有反映一些特殊情况。开工前施工单位应仔细核对建设单位提供的工程勘察报告，进行现场沿线的调查；特别是已有地下管线和构筑物应进行人工挖探孔（通称坑探）确定其准确位置，以免施工造成损坏。
（2）在掌握工程地质、水文地质及周围环境情况和资料的基础上，正确选择施工方法和设备选型。
3. 可供借鉴的施工经验和可靠的技术数据。
（二）、顶管顶进方法的选择，应根据工程设计要求、工程水文地质条件、周围环境和现场条件，经技术经济比较后确定，并应符合下列规定：
1．采用敞口式（手掘式）顶管机时，应将地下水位降至管底以下不小于0. 5m处，并应采取措施，防止其他水源进入顶管的管道。
2．当周围环境要求控制地层变形、或无降水条件时，宜采用封闭式的土压平衡或泥水平衡顶管机施工；目前城市改扩建给水排水管道工程多数采用顶管法施工，机械顶管技术获得了飞跃性发展。
3．穿越建（构）筑物、铁路、公路、重要管线和防汛墙等时，应制订相应的保护措施；根据工程设计、施工方法、工程和水文地质条件，对邻近建（构）筑物、管线，应采用土体加固或其他有效的保护措施。
（三）、设备及施工安全有关规定
1. 顶管技术的基本设备
顶管施工的基本设备主要包括管段前端的工具管，后部顶进设备及贯穿前后的出泥与气压设备，此外还有通风照明等设施。
工具管是长距离顶管的关键设备，它安装在管道前端，外形与管道相似，其作用是定向、纠偏、防止塌方、出泥等。工具管从前向后由冲泥仓、操作室和控制室组成。
顶进设备主要包括后座、主油缸、顶铁和导轨等。后座设备主油缸与反力墙之间，每只油缸配置一块，其作用是将油缸的集中力分散传递给后墙。主油缸是顶进动力，一般对称置4~6台，其顶力和行程可根据工程实际选定。顶铁主要是为弥补油缸行程设置的，其厚度应小于油缸行程。导轨起顶进导向作用，在接管时又起管道吊放和拼焊平台作用。
出泥设备主要是吸泥机，应根据工程实际，选择其提升高度、排量、供水泵型号、排泥管口径等。
此外，在水下进行长距离顶管，工具管有时必须采用局部气压施工，而且时间很长，有时还需要在气压排除故障，因此，还需要压缩空气供气系统。
2. 施工设备，装置应满足施工要求，并符合下列规定：
（1）施工设备、主要配套设备和辅助系统安装完成后，应经试运行及安全性检验，合格后方可作业。
（2）操作人员应经过培训，掌握设备操作要领，熟悉施工方法、各项技术参数，考试合格方可上岗。
（3）管（隧）遭内涉及的注浆系统、喷浆系统以及其他辅助系统应满足施工技术要求和安全、文明施工要求。
（4）施工供电应设置双路电源，并能自动切换；动力，照明应分路供电，作业面移动照明应采用低压供电。
（5）采用顶管施工的管道工程，应根据管（隧）道长度、施工方法和设备条件等确定管（隧）道内通风系统模式；设备供排风能力、管（隧）道内人员作业环境等还应满足国家有关标准规定。
（6）采用起重设备或垂直运输系统
a. 起重设备必须经过起重荷载计算；
b. 使用前应按有关规定进行检查验收，合格后方可使用；
c. 起重作业前应试吊，吊离地面lOOmm左右时，应检查重物捆扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊，起吊时工作井内严禁站人，当吊运重物下井距作业面底部小于500mm时，操作人员方可近前工作；
d. 严禁超负荷使用；
e. 工作井上、下作业时必须有联络信号。
（7）所有设备、装置在使用中应按规定定期检查、维修和保养。
（二）监控测量
施工中应根据设计要求、工程特点及有关规定，对管（隧）道沿线影响范围地表或地下管线等建（构）筑物设置观测点，进行监控测量。监控测量的信息应及时反馈，以指导施工，发现问题及时处理。
三、大管径顶管施工的关键技术与措施
（一）大管径长距离顶管的主要技术关键是：
1. 顶力问题。顶管的顶力随着顶进长度的增加需不断增加，但是又受到管道强度的限制，不能无限增加，因此用普通顶管法只在管尾推进的方法，顶进距离受到限制。所以长距离顶管必须解决在管道强度允许范围内施加的顶力问题。目前有两种方法：即采用润滑剂减阻和中继接力技术。
2. 方向控制。管段能否按设计轴线顶进，这是大管径长距离顶管成败的关键之一。顶进方向失控，会导致管道弯曲，顶力急骤增加，顶进困难，工程无法施工。因此，必须有一套能准确控制管段顶进方向的导向机构。上海基础工程公司顶管系统中，采用三段双铰工具管来完成。
3. 制止正面坍方。坍方危及地面建筑物，使管道方向失去控制，导致管道受力情况恶化，给施工带来许多困难。在深层顶管中，制止坍方实际上是制服地下水的问题。
（二）为了解决上述技术关键，在长距离顶管中主要采用的技术措施如下：
1. 穿墙。从打开穿墙管闷板，将工具管顶出井外，到安装好穿墙止水，这一过程通称穿墙。穿墙是顶管施工的主要工序，因为穿墙后工具管方向的准确程度将会给以后管道的方向控制和管道拼接工作带来影响。穿墙时应注意，在墙管内事先填满经过夯实的黄黏土，以免地下水和土大量涌入工作井，打开穿墙管闷板，应立刻将工具管顶进。
2. 中继接力顶进。在长距离顶管中，只采用触变泥浆减阻单一措施仍显不够，还需采用中继接力顶进，也就是在管道中设置中继环，分段克服摩擦阻力，从而解决顶力不足问题。
3. 触变泥浆减阻。为减少长距离顶管中的管壁四周摩阻力，在管壁外压注触变泥浆，形成一定厚度的泥浆套，使顶管在泥浆套中顶进，以减少阻力。
4. 纠偏与导向。顶管必须沿设计轴向顶进，应控制顶进中的方向和高程，若发生偏差，必须纠偏。以住纠偏工作是当管道头部偏离了轴线后才进行，但这时管道已经产生了偏差，因此管轴线难免有较大的弯曲。管道偏离轴线，其中一个主要原因是顶力不平衡导致。如果事先能消除不平衡外力，就能更好防止管道的偏位。
5. 局部气压。顶管在流砂层和流塑状态的土层顶进，有时因正面挤压力不足以阻止坍方，则易产生正面坍方，出泥量增加，造成地面沉降，管轴线弯曲，给纠偏带来困难，而且还会破坏泥浆减阻效果。为解决这类问题，常采用局部气压。局部气压的大小视具体情况而定。
结束语：大管径顶管施工质量能够得以控制的关键，首先要根据工程各方面因素综合选择正确的施工方法和设备，掌握技术關键和技术措施。
关键词：大管径顶管施工注意要点
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、长距离顶管技术
采用顶管技术敷设管道，无需挖槽或在水下开挖土方，并可避免为疏干和固结土体而采用的降低地下水位等辅助措施，从而大大加快施工速度，降低造价，并能克服在穿越江河湖海等无法降水的特殊环境下施工的困难。
长距离大管径顶管的施工程序是：先在管道的一端挖掘工作坑（井），完成后在其内安装顶进设备，将管道顶入土层，边顶进边挖土，将管段逐节顶入土层内，直到顶至设计长度为止。
顶管施工特点：
1．优点：施工精度高，同开槽施工法相比，可加快施工速度，降低造价。
2. 缺点：同其他个别不开槽管道施工法（如夯管法）相比，成本较高。
3. 适用范围：给水排水管道、综合管道。
4. 适用管径：ф300 mm～ф4000 mm。
5. 施工精度：小于±50mm。
6. 施工距离：较长。
7. 适用地质条件：各种土层。
二、顶管施工方法和设备选择注意事项
（一）顶管施工方法选择与设备选型依据
1. 工程设计文件和项目合同。施工单位应按中标合同文件和设计文件进行具体方法和设备的选择。
2. 工程详勘资料
（1）由于城市地下情况的复杂性和给水排水管道工程的特殊性，工程勘察报告虽反映沿线地质的总体情况，但却没有反映一些特殊情况。开工前施工单位应仔细核对建设单位提供的工程勘察报告，进行现场沿线的调查；特别是已有地下管线和构筑物应进行人工挖探孔（通称坑探）确定其准确位置，以免施工造成损坏。
（2）在掌握工程地质、水文地质及周围环境情况和资料的基础上，正确选择施工方法和设备选型。
3. 可供借鉴的施工经验和可靠的技术数据。
（二）、顶管顶进方法的选择，应根据工程设计要求、工程水文地质条件、周围环境和现场条件，经技术经济比较后确定，并应符合下列规定：
1．采用敞口式（手掘式）顶管机时，应将地下水位降至管底以下不小于0. 5m处，并应采取措施，防止其他水源进入顶管的管道。
2．当周围环境要求控制地层变形、或无降水条件时，宜采用封闭式的土压平衡或泥水平衡顶管机施工；目前城市改扩建给水排水管道工程多数采用顶管法施工，机械顶管技术获得了飞跃性发展。
3．穿越建（构）筑物、铁路、公路、重要管线和防汛墙等时，应制订相应的保护措施；根据工程设计、施工方法、工程和水文地质条件，对邻近建（构）筑物、管线，应采用土体加固或其他有效的保护措施。
（三）、设备及施工安全有关规定
1. 顶管技术的基本设备
顶管施工的基本设备主要包括管段前端的工具管，后部顶进设备及贯穿前后的出泥与气压设备，此外还有通风照明等设施。
工具管是长距离顶管的关键设备，它安装在管道前端，外形与管道相似，其作用是定向、纠偏、防止塌方、出泥等。工具管从前向后由冲泥仓、操作室和控制室组成。
顶进设备主要包括后座、主油缸、顶铁和导轨等。后座设备主油缸与反力墙之间，每只油缸配置一块，其作用是将油缸的集中力分散传递给后墙。主油缸是顶进动力，一般对称置4~6台，其顶力和行程可根据工程实际选定。顶铁主要是为弥补油缸行程设置的，其厚度应小于油缸行程。导轨起顶进导向作用，在接管时又起管道吊放和拼焊平台作用。
出泥设备主要是吸泥机，应根据工程实际，选择其提升高度、排量、供水泵型号、排泥管口径等。
此外，在水下进行长距离顶管，工具管有时必须采用局部气压施工，而且时间很长，有时还需要在气压排除故障，因此，还需要压缩空气供气系统。
2. 施工设备，装置应满足施工要求，并符合下列规定：
（1）施工设备、主要配套设备和辅助系统安装完成后，应经试运行及安全性检验，合格后方可作业。
（2）操作人员应经过培训，掌握设备操作要领，熟悉施工方法、各项技术参数，考试合格方可上岗。
（3）管（隧）遭内涉及的注浆系统、喷浆系统以及其他辅助系统应满足施工技术要求和安全、文明施工要求。
（4）施工供电应设置双路电源，并能自动切换；动力，照明应分路供电，作业面移动照明应采用低压供电。
（5）采用顶管施工的管道工程，应根据管（隧）道长度、施工方法和设备条件等确定管（隧）道内通风系统模式；设备供排风能力、管（隧）道内人员作业环境等还应满足国家有关标准规定。
（6）采用起重设备或垂直运输系统
a. 起重设备必须经过起重荷载计算；
b. 使用前应按有关规定进行检查验收，合格后方可使用；
c. 起重作业前应试吊，吊离地面lOOmm左右时，应检查重物捆扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊，起吊时工作井内严禁站人，当吊运重物下井距作业面底部小于500mm时，操作人员方可近前工作；
d. 严禁超负荷使用；
e. 工作井上、下作业时必须有联络信号。
（7）所有设备、装置在使用中应按规定定期检查、维修和保养。
（二）监控测量
施工中应根据设计要求、工程特点及有关规定，对管（隧）道沿线影响范围地表或地下管线等建（构）筑物设置观测点，进行监控测量。监控测量的信息应及时反馈，以指导施工，发现问题及时处理。
三、大管径顶管施工的关键技术与措施
（一）大管径长距离顶管的主要技术关键是：
1. 顶力问题。顶管的顶力随着顶进长度的增加需不断增加，但是又受到管道强度的限制，不能无限增加，因此用普通顶管法只在管尾推进的方法，顶进距离受到限制。所以长距离顶管必须解决在管道强度允许范围内施加的顶力问题。目前有两种方法：即采用润滑剂减阻和中继接力技术。
2. 方向控制。管段能否按设计轴线顶进，这是大管径长距离顶管成败的关键之一。顶进方向失控，会导致管道弯曲，顶力急骤增加，顶进困难，工程无法施工。因此，必须有一套能准确控制管段顶进方向的导向机构。上海基础工程公司顶管系统中，采用三段双铰工具管来完成。
3. 制止正面坍方。坍方危及地面建筑物，使管道方向失去控制，导致管道受力情况恶化，给施工带来许多困难。在深层顶管中，制止坍方实际上是制服地下水的问题。
（二）为了解决上述技术关键，在长距离顶管中主要采用的技术措施如下：
1. 穿墙。从打开穿墙管闷板，将工具管顶出井外，到安装好穿墙止水，这一过程通称穿墙。穿墙是顶管施工的主要工序，因为穿墙后工具管方向的准确程度将会给以后管道的方向控制和管道拼接工作带来影响。穿墙时应注意，在墙管内事先填满经过夯实的黄黏土，以免地下水和土大量涌入工作井，打开穿墙管闷板，应立刻将工具管顶进。
2. 中继接力顶进。在长距离顶管中，只采用触变泥浆减阻单一措施仍显不够，还需采用中继接力顶进，也就是在管道中设置中继环，分段克服摩擦阻力，从而解决顶力不足问题。
3. 触变泥浆减阻。为减少长距离顶管中的管壁四周摩阻力，在管壁外压注触变泥浆，形成一定厚度的泥浆套，使顶管在泥浆套中顶进，以减少阻力。
4. 纠偏与导向。顶管必须沿设计轴向顶进，应控制顶进中的方向和高程，若发生偏差，必须纠偏。以住纠偏工作是当管道头部偏离了轴线后才进行，但这时管道已经产生了偏差，因此管轴线难免有较大的弯曲。管道偏离轴线，其中一个主要原因是顶力不平衡导致。如果事先能消除不平衡外力，就能更好防止管道的偏位。
5. 局部气压。顶管在流砂层和流塑状态的土层顶进，有时因正面挤压力不足以阻止坍方，则易产生正面坍方，出泥量增加，造成地面沉降，管轴线弯曲，给纠偏带来困难，而且还会破坏泥浆减阻效果。为解决这类问题，常采用局部气压。局部气压的大小视具体情况而定。
结束语：大管径顶管施工质量能够得以控制的关键，首先要根据工程各方面因素综合选择正确的施工方法和设备，掌握技术關键和技术措施。