頂管施工就是非開(kāi)挖施工方法，是一種不開(kāi)挖或者少開(kāi)挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)。頂管法施工就是在工作坑內(nèi)借助于頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設(shè)計(jì)的坡度頂入土中，并將土方運(yùn)走。一節(jié)管子完成頂入土層之后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進(jìn)。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(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過(guò)土層一直推進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起。管道緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后，埋設(shè)在兩坑之間。

頂管機(jī)的工作原理

圖頂管工作原理

頂管施工法是先在工作井內(nèi)設(shè)置支座和安裝主千斤頂，所需鋪設(shè)的管道緊跟在工

具管后，在主千斤頂推力的作用下工具管向土層內(nèi)掘進(jìn)，掘出的泥土由土泵或螺旋輸送機(jī)排出或以泥漿的形式通過(guò)泥漿泵經(jīng)管道排出.推進(jìn)一節(jié)管道后，主千斤頂縮回，吊裝上另一節(jié)管道，繼續(xù)頂進(jìn)。如此往復(fù)，直至管道鋪設(shè)完畢。管道鋪設(shè)完畢后，工具管從接收井吊至地面。

工作井和接受井維護(hù)結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)條件、臨近建（構(gòu)）筑物

地上與地下管線情況，結(jié)構(gòu)受力及施工安全等要求合理選型。當(dāng)工作井埋置較淺、地下水位較高時(shí)，宜選用鋼板樁或SMW工法；在頂管埋深較深區(qū)域，工作井宜采用沉井或地下連續(xù)墻。

圖某頂管施工現(xiàn)場(chǎng)

頂管施工介紹

（1）頂管按管子直徑大小分：大口徑、中口徑、小口徑和微型頂管四種。大口徑多指直徑2m以上的頂管；中口徑頂管多為1.2～1.8m；小口徑頂管直徑為500～1000mm；微型頂管的直徑通常在400mm以下，最小的只有75mm。目前頂管施工的最大管徑3.6m。

（2）按一次頂進(jìn)的長(zhǎng)度（指頂進(jìn)工作井和接收井之間的距離）分：普通距離頂管和長(zhǎng)距離頂管。頂進(jìn)距離長(zhǎng)短的劃分目前尚無(wú)明確規(guī)定，過(guò)去多指100m左右的頂管。目前，1km以上的頂管已屢見(jiàn)不鮮，可把500m以上的頂管稱為長(zhǎng)距離頂管。頂管包括直線頂管和曲線頂管。

（3）按平衡原理理論分：頂管機(jī)可分為泥水平衡式項(xiàng)管機(jī)、土壓平衡式頂管機(jī)、多功能頂管機(jī)等；

（4）頂管材質(zhì)有：鋼筋混凝土頂管、鋼管頂管、其他管材的頂管。

（5）頂管機(jī)型式的選擇是根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、管道斷面尺寸等因

素確定，因此，一般不能任意將在其他管道施工用的頂管機(jī)重復(fù)使用。

頂管關(guān)鍵技術(shù)

1沉降控制

由于頂管施工穿越路徑通常為公路鐵路、房屋、地下管線等下方，對(duì)地面沉降的控制顯得尤為重要。

在推進(jìn)過(guò)程中，頂管引起地層移動(dòng)的因素主要有：頂管掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖面引起的土體變化；掘進(jìn)機(jī)糾偏引起的土體變化；掘進(jìn)機(jī)后面管道外周因注漿填充引起的土體變化；管道在頂進(jìn)中與地層摩擦而引起的地層變化；管道接縫及中繼間接縫中泥水流失而引起的地層變化。上述的各種因素所引起的地層變化導(dǎo)致土體向開(kāi)挖面及管道外周移動(dòng)，從而引起地面沉降。

主要控制措施：對(duì)管道頂進(jìn)軸線兩側(cè)及周圍建筑物沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整進(jìn)漿壓力、頂進(jìn)速度等。

圖某頂管工程管道頂進(jìn)軸線的沉降

圖某頂管工程周邊建筑物沉降

2洞口土體加固及封門

2.1洞口土體加固

在頂管機(jī)頂出洞口時(shí)，如果洞口土體強(qiáng)度不夠，大量土體和地下水將涌入工作坑，將導(dǎo)致洞口周圍地表大面積沉降，塌陷。影響大時(shí)將無(wú)法繼續(xù)施工，管道覆土降低造成管頭上翹或偏移。

不論是松散的砂土還是飽和含水軟粘土，自身均缺少自立性和防水性，一旦出現(xiàn)臨空面時(shí)，土體將產(chǎn)生大量的滑坡坍塌，出現(xiàn)涌水、涌泥等。

要使頂管出洞進(jìn)洞安全可靠，需要對(duì)洞口土體進(jìn)行加固處理。加固方法包括：高壓旋噴樁技術(shù)、攪拌樁技術(shù)、注漿技術(shù)和凍結(jié)技術(shù)等。

2.2封門

洞口封門是土體加固的輔助措施。封門起著防止水滲漏和擋土的作用，頂管工具管在進(jìn)洞或出洞時(shí)需首先穿越工作井或接收井井壁上的封門，這就要求封門能夠方便地拆除或打開(kāi)。根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況及選用工具管的類型，封門在工作井施工時(shí)，均應(yīng)能支撐側(cè)向的水土壓力。

采用沉井施工時(shí)，工作井和接收井的臨時(shí)封門可采用外鋼封門、內(nèi)鋼封門、磚砌封門、鋼筋混凝土封門、型鋼封門或以上幾種的組合形式。

鋼板樁外封門是應(yīng)用比較廣泛的一種封門形式。在沉井制作完成準(zhǔn)備下沉前，在井壁洞口外側(cè)設(shè)置密排鋼板樁，并固定在其上部，使鋼板樁與沉井一起下沉，鋼板樁抵抗側(cè)向土壓力，側(cè)向水壓力可以在洞口內(nèi)做砌塊加外粉刷來(lái)抵抗。通常，在埋深比較淺時(shí)，鋼板樁通常采用普通槽鋼；當(dāng)深度超過(guò)10m以上時(shí)，要考慮采用拉森鋼板樁。

圖外鋼封門

3洞口止水

洞口止水裝置的設(shè)計(jì)對(duì)頂管能否順利地進(jìn)出洞、保證頂進(jìn)過(guò)程中洞口的密封的可靠性至關(guān)重要，這通常是頂管施工的薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)引起重視。

工作井、接收井的穿墻孔應(yīng)設(shè)置止水裝置。止水裝置可采用盤根止水和橡膠板止水，也可采用組合式止水。砂土、粉土土層宜采用盤根止水，黏性土土層宜采用橡膠止水，長(zhǎng)距離或承壓水土層中宜采用組合止水。

圖盤根止水

圖橡膠板止水

4注漿減阻

泥漿減阻技術(shù)是頂管施工關(guān)鍵技術(shù)之一，泥漿主要起到潤(rùn)滑減緩頂管阻力作用，另一方面又可以起到穩(wěn)定周邊土層的作用。泥漿減阻效果不好，會(huì)導(dǎo)致頂力增加，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致工作井承受不了較大頂力井壁破壞，頂力增加會(huì)使中繼站數(shù)量增加，施工速度減慢，成本增加。出洞口注漿可以防止頂管機(jī)被土裹握情況出現(xiàn)。

注入的泥漿又稱觸變泥漿，由彭潤(rùn)土、高分子聚凝劑、氧化鎂/片堿、水按一定比例配制。不同的土質(zhì)采用不同配方，觸變泥漿性能指標(biāo)要求見(jiàn)下表。

頂進(jìn)施工前應(yīng)做觸變泥漿配合比試驗(yàn)。泥漿應(yīng)充分?jǐn)嚢枋蛊渌�化，泥漿攪拌完成宜放置24h后再行使用。

注漿間距，通�；炷�土管取3~5管節(jié)，每組注漿孔在同一截面上設(shè)2~4個(gè)，管底不宜設(shè)置注漿孔。在掘進(jìn)機(jī)尾部應(yīng)設(shè)置一組主注漿孔；在每個(gè)中繼站處應(yīng)設(shè)注漿孔。

頂進(jìn)施工中，減阻泥漿的用量主要取決于管道周圍空隙的大小及周圍土層特性，由于泥漿的流失及地下水等的作用，泥漿的實(shí)際用量要比理論用量大得多。通常，對(duì)于黏性土和粉土不應(yīng)大于理論注漿量的1.5~3倍，對(duì)于中粗砂層應(yīng)大于理論注漿量的3倍以上。

由于頂進(jìn)距離長(zhǎng)，一次壓漿無(wú)法到位，需要設(shè)置泥漿接力站，接力輸送。

圖注漿施工示意圖

非開(kāi)挖工程技術(shù)徹底解決了管道埋設(shè)施工中對(duì)城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(hù)方面凸顯其優(yōu)勢(shì)。這對(duì)交通繁忙、人口密集、地面建筑物眾多、地下管線復(fù)雜的城市是非常重要的，它將為城市創(chuàng)造一個(gè)潔凈、舒適和美好的環(huán)境。

非開(kāi)挖技術(shù)是近幾年才開(kāi)始頻繁使用的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，它涉及的是利用少開(kāi)挖，即工作井與接收井要開(kāi)挖，以及不開(kāi)挖，即管道不開(kāi)挖技術(shù)來(lái)進(jìn)行地下管線的鋪設(shè)或更換，它的技術(shù)要點(diǎn)在于糾正管子在地下延伸的偏差。特別適用于大中型管徑的非開(kāi)挖鋪設(shè)。具有經(jīng)濟(jì)、高效，保護(hù)環(huán)境的綜合功能。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：不開(kāi)挖地面；不拆遷，不破壞地面建筑物；不破壞環(huán)境；不影響管道的段差變形；省時(shí)、高效、安全，綜合造價(jià)低。

該技術(shù)在我國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)廣泛用于城市地下給排水管道、天然氣石油管道、通訊電纜等各種管道的非開(kāi)挖鋪設(shè)。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(shù)施工，能節(jié)約一大筆征地拆遷費(fèi)用、減少對(duì)環(huán)境污染和道路的堵塞，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。