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1、顶管施工技术（ pipe jacking） 顶管 -借助顶推设备将工具管或掘进机从工作坑（始发井）内穿过土层一直推到接收坑（到达井）内，与此同时，把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间的 一种非开挖施工技术。 顶管施工技术分类 按口径分类 微型顶管 (小于 500mm) 小口径顶管 (500mm1000mm) 中口径顶管 (12001800mm) 大口径顶管 (大于 1800mm) 顶管施工法根据铺设管道的口径大小又可分为小口径顶管 (Micro Tunneling)施工法 和大中口径的顶管 (Pipe Jacking)施工法。设于英国伦敦的国际非开挖技术协会 (ISTT)伦敦分会规定小口
2、径管道顶管工程的口径为 900mm以下，而在日本规定小口径管道顶管工程的口径为 800mm以下。 可以认为小口径顶管施工法就是指管道直径不允许人员进入管内而只能通过遥控操作进行的管道顶进施工方法。 按工具管或掘进机分类 手掘式顶管 挤压式顶管 半机械式顶管 机械顶管 按工作面土体平衡方式分类 气压式顶管 泥水（平衡）式顶管 土压（平衡）式顶管 顶管历史及发展现状 1896年顶管法的应用始于美国的北太平洋铁路铺设工程的施工 。 1948年日本最早顶管的施工 ， 顶进一根内径为 600mm的铸铁管 ， 顶距只有 6m， 主顶为手摇液压千斤顶 。 直到 1957年前后 ， 日本才采用液压油泵来驱动油
3、缸作为主顶动力 。 1953年我国的最早的顶管施工顶进管径 900mm的铸铁管，穿越白云观西墙外的铁路路基（污水管工程）。 1964年前后，进行了大口径机械式顶管的各种试验。当时，口径在 2m的钢筋混凝土管的一次推进距离可达 120m，同时，中继间也开始在顶管施工中应用 1967年前后，我国研制成功小口径遥控土压式机械顶管机，口径有 700mm一 1050mm多种规格。同时采用了液压纠偏系统。 1978年前后，国内开发成功挤压法顶管； 1981年在我国的浙江甬江进行的顶管施工，单边一次顶进管径 2600mm钢管距离达 581.9米，成为当时世界上单边一次顶进最长的顶管工程； 1985年上海修建
4、穿越黄浦江的取水工程，采用顶管施工方法，顶进钢管直径为 3000mm，顶距达 1128m ； 1988年，我国第一台 2720mm多刀盘土压平衡掘进机研制成功； 1992年 ,我国第一台加泥式 4140mm土压平衡掘进机研制成功，用于广东省汕头市金砂东路的繁忙路段施工，施工结束所测得的最终地面最大沉降仅有 8mm 。 顶管施工主要工序 工作坑构筑 接收坑构筑 顶进 管节 碴土输排 测量纠偏 注浆减摩 通风换气 顶管施工流程 测量放线及复核 开挖工作坑及接收坑 铺设导轨 设备安装调试 工具管或掘进机出洞 吊放管节 顶进并运排碴土 监测 安装管节接口 掘进机 (工具管 )出洞 拆除掘进机 (工具管
5、 ) 全线测量 完工 下水道 自来水管 煤气管 动力电缆 通信电缆 顶管施工应用领域 顶管施工优点 土方开挖量少，对交通影响小 作业人员少，工期短、材料省 埋深大时较经济 密封好，衬砌工作小 （与盾构比） 顶管施工的缺点 曲率半径小而且多种曲线组合时施工困难 （与盾构比） 在软土层容易发生偏差，纠偏比较困难，容易下沉 遇障碍时处理这些障碍较困难 埋深浅时不太经济 超长距离顶进困难 （与盾构比） 大口径（ 5米以上）顶进极困难 （与盾构比） 工作坑与接收坑 安放顶进设备 顶管掘进机（或工具管）提供始发场所 顶管施工终了时接收顶管掘进机（或工具管） 用途 矩形 （单、双向坑） 圆形 （多向坑、汇交
6、坑） 多边形 （折线中的双向坑） 按其形状分 分类 钢筋混凝土坑 混凝土砌块坑 钢板桩坑 按构筑材料分 沉井坑 地下连续墙坑 （埋深大管径大时才用） 按构筑方法分 土质较好、口径小、距离不长，工作坑和接收坑也可采用放坡开挖，但工作坑中需浇筑一堵后座墙。 选取原则 尽量避开房屋、地下管线、河塘架空电线等不利于顶管作业的场所 尽量减少工作坑个数，同时尽可能地在一个工作坑向正反两个方向顶 （这样可减少顶管设备转移次数，提高施工效率 ） 土质较软而且地下水又比较丰富选用沉井坑 在土质条件好，地下水少的条件下，选用钢板桩坑 在覆土比较深的条件下，可采用沉井工作坑或地下连续墙工作坑 一般情况下，接收坑可采
7、用钢板桩等比较简易的构筑方式构筑的接收坑。 在某些特殊情况下，如距建筑物很近，则应考虑一些特殊施工方法构筑的工作坑； 工作坑与接收坑的布置及尺寸确定 布置 起吊设备 供电、水设备 泥浆设备 液压设备 控制 基坑导轨 洞口止水 后座墙 主顶油缸 测量仪器 地面布置 坑内布置 工作坑的宽度 B: B=D+2b+2c D-顶进管的外径 （ m） ; b-管两侧的操作空间 ， 根据管径大小及操作空间而定 ， 一般可取 1.2 1.6m； c-撑板的厚度，一般为 0.2m。 工作坑的施工成本（尤其在埋深较大时）在总成本中战有较大的比重。在综合考虑各方因素的情况下，最大限度地减小工作坑尺寸是设备、材料选型
8、时的重要依据。 工作坑长度 L： L=L1+L2+L3+L4+L5+L6 L1-管节长度； L2-千斤顶长度 （ 一般为 0.9 1.1m） ； L3-后座墙厚度 （ 约为 1米 ） ； L4-前一节已顶进管节留在导轨上的最小长度 ， 通常为 0.3 0.5m； L5-管尾出土所留的工作长度 ， 根据出土工具而定 ， 用小车时为 0.6m， 手推车时为 1.2m； L6-调头顶进时的附加长度。 进出洞口及洞口止水措施 安全、可靠的出洞便是顶管施工成功的一半，多数顶管工程的失败就是在进出洞口时出了问题。 砖混封门的作用 土质不好，为保证进出洞口工作顺利，必须对洞口土体进行加固处理 （ 土质不是很
9、软时，只需对所顶管道外径两侧和顶部一定宽度、长度范围内的土体进行加固，如果土质较软，在管子顶进一定范围内，对整个断面的土体进行加固 ） 防止较重的掘进机在出洞时出现叩头现象，可在洞内下部填上一些粘土或用低标号混凝土浇注托板 （也可在洞内再预埋短的延伸导轨以便托住掘进机，此外还应把掘进机与第一节管节联在一起 ） 出洞初期还须防止掘进机及前几节管节往后退的情况发生 （在主顶油缸回缩之前，因设法顶住管子，否则前方土体会发生不同程度的坍塌 ，不但可能造成洞口上部安全，也会使掘进机的再次推进方向发生偏差 ） 出洞须注意的几个问题 洞口止水措施 混凝土前止水墙 橡胶止水圈 压板 覆土深度很深，一般指大于 10m以上或者在穿越江河的工作坑中，洞口止水圈必须做两道。前面一道是充气的，它像一只自行车内胎一样，它与管子不直接接触。中间有一道止水圈。平时，前面一道止水圈是不充气的，只有当后面一道止水圈损坏需更换时，前面的那一道才充气，起到止水作用。 通风 压入式通风 （ 不小于 10m的上风向 ） 抽出式通风 （出风口 不小于 10M 下风向， 吸入口距工作面不大于 6m ） 混合式通风 （ 压入式扇风机与抽出风筒入口距离应不小于 15m，抽出风量应比压入扇风机的吸入风量大 2025% ） 通风方式
