浅谈顶管施工技术

浅谈顶管施工技术
摘要：顶管施工是一种现代化的埋设地下管线的非开挖施工方法。

从顶管施工技术的历史与现状、优越性、分类及比较、长距离顶管措施、在排水工程中的应用前景、发展方向等方面进行了阐述。

关键词：顶管技术；优越性；非开挖
中图分类号：tu74文献标识码： a 文章编号：
1引言
顶管施工方法是借助于主顶油泵等顶进设备的推力，将工具管或掘进机从工作井穿过沿线土层进入接收井，同时将紧随其后的管道依次连接并埋设到这两个井的管线土层中的敷设地下管道的施
工方法。

顶管技术作为较早使用的一种非开挖施工方法，由于其施工精度高，适用土质广，适用管径范围大，综合成本低，环境污染小，能穿越江河、公路、铁路、建筑物或障碍物等，因而近年在排水工程中得到了广泛的应用。

2顶管施工技术的历史与现状
早期顶管是一种特殊的施工手段，一般不轻易采用，在排水工程中的应用也较少。

排水规划部门划分排水区域时通常以铁路或河流为界限，很少跨越这些障碍。

只有当排水管线不得不穿越铁路、河流等障碍物而开槽埋管法又难以实现时才会考虑顶管法施工。

如今顶管作为一种常规施工工艺被广泛应用。

开挖方式从原始的手掘式过渡为机械式；管材呈现多样化，管材的制作精度不断提高；管径既向大口径方向发展，也向小口径和微型顶管发展；顶进轨迹由
直线发展成曲线顶管；顶管注浆工艺不断完善，使得大口径超长距离曲线顶管成为常规的施工技术；测量和显示系统趋于自动化；顶管的地面沉降控制精度越来越高，能够顺利地穿越地上地下建构筑物以及地下管线；顶管的附属设备、材料、防腐措施也得到了不断改良。

3顶管施工方法的优越性
（1）对地层的适应性：顶管施工技术因为机头掘进的先进性，可广泛应用于绝大部分地层条件。

与开槽埋管施工法相比，它不用开挖支护、降水及稳定槽壁土体等处理设施。

随着施工深度和难度的加大，显示出越来越大的优越性。

（2）对地下地上环境的保护：顶管施工因仅占有少量工作井和接收井的地面，并对地面干扰极小；同时它在地下穿越中占地更小，且能自护防水，故对地下环境的破坏干扰也极小。

（3）对地下地上设施的干扰破坏：顶管施工法的施工干扰最小，施工最安全，地面变形也很小，既不破坏地面道路等建筑工程设施，又能保障繁华市区的活动以及交通畅通。

对地下设施来说，顶管施工方法更易做到避开施工。

与开槽埋管施工法相比，顶管施工在减少地面沉降及对周围道路等环境设施方面的损坏将显示出极大的
优越性。

（4）施工安全可靠性：顶管法施工，其施工人员仅在工作井和接收井中进行施工，并可在地面上操纵及室内进行遥控控制，施工安全可靠性很好。

与开槽埋管施工法相比，顶管法施工更能保护工
作面上的工人安全，更不会造成因开槽出现的地层坍塌伤害事故。

（5）施工质量保证：顶管法施工能够保证施工质量，也能达到很高的施工精度要求。

与开槽埋管施工法相比，顶管法施工利用机械作业和操作控制，施工质量保证较好，少出事故，甚至可以避免质量、安全事故发生。

（6）经济效益：顶管法施工仅需开挖少量工作井和接收井，开挖土方量少，而且安全，对环境及其他设施的干扰破坏小，施工速度快，文明施工程度高，是一种经济效益和社会效益均较好地施工方法。

4顶管法分类和比较
（1）人工取土顶管法：人工取土顶管法是依靠人工在管内端挖掘土壤，然后在工作坑内借助顶进设备，把敷设的管道按设计中线和高程的要求顶入，并用小车将土从管中运出。

这种操作方法目前应用较为广泛，适用于管径大于800mm的管道顶进，否则人工不便于操作。

（2）机械取土顶管法：机械取土顶管法与人工取土顶管除了掘进和管内运土不同外，其余部分大致相同，机械取土顶管是在被顶进管道前段安装机械钻进的挖土设备，配上皮带运土，可代替人工挖、运土。

采用机械顶进改善了工作条件，减轻劳动强度，一般土质都能顺利顶进,但在使用中也存在一些问题，影响推广使用。

（3）水力顶管法：水力顶管法的优点是生产效率高，便于实现机械化和自动化；其冲土、排泥连续进行；设备简单，成本低；改
善劳动条件，减轻劳动强度。

但是需要耗用大量的水，顶进时，方向不易控制，容易发生偏差，而且需要有存泥浆场地。

（4）挤压顶管法：挤压顶管法比人工掘进法减少了挖土、装土等笨重体力劳动，加速了施工进度，不会出现超挖，而且能使管外壁四周土壤密实，有利于提高工程质量和安全生产，方向控制也较为稳定，比机械、水力顶管法构造简单，操作方便，较适宜潮湿黏性土中顶管，也可用于饱和淤泥层、泥炭地层等较大管径的顶进。

5长距离顶管措施
由于一次顶进长度受顶力大小、管材强度、后背强度等因素的限制，一次顶进长度约在40～50m，若再要增长，可采用中继间、泥浆套顶进等方法提高一次顶进长度，减少工作坑数目。

（一）中继间顶进：当管道顶进总阻力大于后背和管子所能承受的顶力时，应加中继间顶进。

中继间加工必须有足够的强度、精度、安装拆卸方便，密封圈严密。

（二）泥浆套层顶进：泥浆套层又称触变泥浆法，将泥浆灌注于所顶管道四周，形成一个泥浆套层，这样可以减少顶力和防止土坍塌。

用触变泥浆减阻时要编制施工设计，泥浆配合比要经试验确定。

6顶管技术在排水工程中的应用前景
城市排水管网是城市基础设施的重要组成部分，担负着雨、污水排放的重要功能。

随着我国城市的快速发展以及人们环境保护意识的增强，大量的污水处理厂及配套管网需要建设，此外近年我国主要城市内涝现象频繁发生，人们开始意识到雨水工程的重要性，
雨水管网的建设也会提速。

由于顶管施工技术具有开挖土方少、对环境及其他设施的干扰破坏小等优点，因此顶管技术在排水工程的应用必然会更为广泛。

目前我国城市很多合流制地区需要改造，逐步实现雨、污水分流。

可是这些地区大多位于主城区，交通流量大，有些路段甚至不允许中断交通，采用开槽法难以施工，而顶管法施工则能满足各方面的要求。

另外，城市中心城区内许多排水管线建设年代久远，受损严重，需要改建、扩建，采用普通的开槽埋管法开槽断面大，阻碍交通，对周围环境影响大，而顶管法施工则有很大的优越性。

随着城市化进程的加快，许多现有的污水处理厂被居住区包围，严重阻碍了周围区域品质的提升。

这些处理厂急需整合迁建，以适应城市的发展。

要实现处理厂外迁，首先要将污水引到新址，建设厂外配套管线。

由于厂外配套管线管径大，埋设深度深，输送距离远，而且难免穿越河道、铁路、立交桥、地铁、高速公路等障碍，选用顶管法施工比开槽埋管法施工更有优势。

7顶管技术发展方向
虽然顶管施工法与开槽埋管施工法相比有明显的优势，但是顶管技术也存在一些不足和弱点，特别是地下情况的复杂程度难以预料，施工必然存在一定的风险，一旦顶进失败，造成的经济损失是巨大的，因此顶管技术还需不断地完善和提高。

顶管技术的发展方向为：提高大口径超长距离顶管技术水平；提高曲线顶管技术水平；近一步开发微型顶管技术；研制注浆减摩新材料；开发新型管材；改良测量系统；研发新型顶管机。

8结束语
顶管施工技术是一种较好保护环境的铺设地下管线的非开挖技术，它从根本上改变了开槽埋管的落后方法。

随着顶管技术的进步，施工经验的成熟，顶管法必将在市政排水建设中得到更为广泛的应用。

参考文献
[1]韩选江著.大型地下顶管施工技术原理及应用.北京：中国建筑工业出版社，2008
[2]张胜华主编.管道工程施工与监理.北京：化学工业出版社，2007.7
[3]葛金科，沈水龙，许烨霜编著.现代顶管施工技术及工程实例.北京：中国建筑工业出版社，2009
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