顶管施工方法

一、管道顶进措施的选择

管道顶进措施的选择，应根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上与地下

建筑物、构筑物和多种设施等原因，经技术经济比较后确定，并应符合下列规定：

1在粉砂土层中且需要控制地面隆陷时，宜采用加泥式土压平衡或泥水平衡顶管法

2在顶进长度较短、管径小的金属管时，宜采用一次顶进的挤密土层顶管法；

3在粘性土或砂性土层，且无地下水影响时，宜采用手掘式或机械挖掘式顶管法；

4当土质为砂砾土时，可采用品有支撑的工具管或注浆加固土层的措施；

5在软土层且无障碍物的条件下，管顶以上土层较厚时，宜采用挤压式或网格式顶6

管法；

7在粘性土层中必须控制地面隆陷时，宜采用土压平衡顶管法

二、顶管措施的解释:

1.人工掘进顶管施工法

人工掘进顶管施工法就是在向，内顶进套管的过程中，采用人工在套管前方掘，的一

种施工措施。首先顶进的一般是钢制或钢筋混凝土制的套管，最终在套管内安装燃气管道。

顶管施工的重要设备和操作都是在顶管工作坑内，工作坑的位置一般选择在顶管地段

的下游，工作面的尺寸用下面公式确定（图8-1）:

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图8-1顶管工作坑

B=Dw+2b+2c

L=ll+l2+l3+l4+k

式中B一工作坑宽度(m);

15一千斤顶后座及后座墙的总厚度⑴】）。

工作坑的底面高程，按燃气管道设计标高,套管直径及基础厚度而定。工作坑的基础重要

用于固定导轨及满足导轨上方套管的荷重。其做法是:当土质很好并无地下水时，常采用方木

基础，如遇地下水可用混凝土基5出。

顶进的管节应留有足够的长度与下一根管节连接，钢筋混凝土管一般采用企口连接，接

缝处可垫油毡，内壁接口处安装一种内胀圈，以防顶进中错口。内胀圈可采用钢筋混凝土，也

可运用钢板卷焊。

为了延长顶管的长度可采用中继间管（又称接力环）。所谓中继间管就是一根钢筋混凝

土管顶入一定深度后，在其内安装千斤顶和顶铁，如图8-2所示。当工作坑千斤顶难以顶进时,

开动中继间管的千斤顶,以其后段管节为后座，向前顶进一种行程，然后开动工作坑内的千斤

顶，使中继间后段的管子也向前推进一种行程。止匕时，中继间管随之向前推进,再开动中继间

千斤顶，如此循环操作，可增长顶进长度，但顶进速度较慢。

图8-2中继间管局部剖面

1一后段管节;2一垫块;3—千斤顶;4—钢套环;5一橡胶密封环;6一前段管节

套管所有顶入土层后，应及时将燃气管道曳入套管内。若采用钢筋混凝土套管，套管内径

下半部可用砖砌体或混凝土筑成平底垫层，垫层的厚度与坡度应满足燃气管道的安装规定。

燃气管道底部焊接滑动支座，曳引时仅让支座底面与垫层表面接触,防止损坏防腐绝缘层，支

座与燃气管道之间的空隙可填塞沥青麻。为了使燃气管道与套管之间的容积不致形成爆炸

空间，最佳用中粗砂将空间填满，套管两端用砖砌体封闭，对重要地段为了运行时能检查套管

内与否有燃气，在套管较高的一端应安装检漏管，如图8-3所示。

对于钢套管可采用特制的滚动支座安装在燃气管道上，运用滚轮能轻松地把燃气管道

推入套管内，但滚轮应沿焊接在套管内壁的槽钢导轨滚动，防止燃气管道在推入时产生周向

滑动。钢套管两端灌沥青封堵，如图8-4所示。

套管内的燃气管道均应采用加强型防腐绝缘层。

2.机械掘进顶管

在被顶进的管道前端安装上机械钻进的掘土设备，配置传播带运土机械以替代人工挖

运土,当管前方土体被掘削成一定深度的孔洞时，运用顶管设施,将连接在钻机后部的管子顶

入孔洞。机械掘进顶管同样要在工作坑内按设计高程及中线方向安装导轨，使每节管子沿着

一定方向和高程顶进。

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图8-3钢筋混凝土套管内的燃气管道

广钢筋混凝土套管;2一石棉水泥填料;3一内套环;4—接缝油毡;5一钢燃气管道;6—检漏管;7一

防护罩;8—墙堵;9一滑动支座;10一中粗砂;11一混凝土垫层

图8-4钢套管内的燃气管道

1一钢燃气管;2一滚轮托架;3一钢套管;4一导轨;5一滚轮;6一检漏管丁防护罩

机械钻进的顶管设备有两种安装形式，一种是机械固定于特制的钢管内，此管称为工具

管。工具管安装在顶进的钢筋混凝土管的前端，称为套筒式安装。另一种是将机械直接固定

在顶进的首节管内，顶进时安装，竣工后分件拆卸，称为装配式安装。

套筒式机械钻进设备的构造，重要分工作室、传动室、校正室三部分，如图8-5所示。

机械掘进顶管施工法可减少劳动强度，加速施工进度,对黏土、砂土及淤泥等土层均可顺

利进行顶管。但运土与掘进速度不易同步，出土较慢。碰到含水土层或岩石地层时因无法更

换机头，因此不能使用。

3.水力掘进顶管

水力掘进顶管的全套设备安装在水力掘进工具管内，如图8-6所示。工具管分为前、中、

后三段。前段为冲泥舱，高压水枪射流将切入工具管的土层冲成泥浆，进入泥浆吸口,由泥浆

管输送至泄泥场地。中段为校正环，环内安装校正千斤顶和校正较，校正较可使冲泥舱作相对

转动，在对应千斤顶的作用下，调正掘进方向。后段为气间室，是工作人员进出冲泥舱（高压区）

内检修或清理故障时，升压和降压之用。冲泥舱、校正段和气闸室之间应具有可靠的密封连

接。

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图8-5套筒式水平钻机

广机头;2一轴承座;3—减速齿轮;4—刮泥板;5—偏心环;6—摆线针轮减速电机7—机壳8—纠

偏千斤顶;9一校正室;10一链带输送机11一特殊内套环;12一钢筋混凝土管;13一切削刃

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图8-6水力掘进工具管

1一刃脚;2、4一格栅;3一水枪;5一水枪操作把;6一观测窗;7一泥浆吸口;8—泥浆管;9一水平钱;10一

垂直铳11一上下纠偏千斤顶;12一左右纠偏千斤顶;13一气阀门;14一大密封门;15一小密封门

在有充足水源和泄泥场地的条件下，水力掘进工具管可使饱和土层内的顶管过程大为

简化。

4.挤密土层顶管

挤密土层顶管是运用千斤顶或卷扬机等设备将燃气管道直接挤压进土层内，如图8-7

所示。顶进时，第一节管前端安装管尖，以减少顶进阻力，有助于挤密土层。管尖的圆推度一

般为1:0.3,偏心管尖可减少管壁与土层的摩擦力,也可在钢管前端安装环刀。开始顶进时，土

进入环刀及管内形成土塞，当土塞到达一定长度后,即可制止土继续进入，土塞可使顶管不致

产生过大的偏斜。

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图8-7运用油压千斤顶挤密顶进

1一千斤顶;2一垫铁;3项铁;4一枕木5一夹持器;6一燃气管;7一管尖;8一千斤顶油管

挤密土层顶管法合适在较潮湿的黏土或砂质黏土中顶进，顶进的最大管径不适宜超过

150mm，顶进过程中应采用措施保护防腐绝缘层。

5.切刀掘削流体输送顶管

所谓切刀掘削流体输送顶管，就是用水加压或机械加压使掘削面土层保护稳定,同步旋

转切削刀掘进，掘出的土物则采用流体输送装置排出,掘削、排泥和顶管同步进行。

压紧破碎型环流式掘进机是当今世界较先进的切刀掘削流体输送顶管设备，其构造如

图8-8所示。掘进机前面装有扇形辐条刀，辐条刀与锥体破碎机装配成一体，辐条刀转速为

4~5r/min,破碎机则以100r/min的转速进行偏心转动才屈进面的切削与进刀破碎同步进

行。破碎后的石块粒径不不小于20mm。

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图8-8压紧破碎型环流式掘进机

「扇型辐条刀;2一送排泥管;3一同轴双通阀;4一破碎机头部;5一纠偏油缸;6—减速机,7一油压

机组;8一电视摄像仪;9一密封液注入口;10一顶进管垫圈

切刀掘削流体输送顶管法的安装如图8-9所示，主千斤顶的顶力通过锥体内装满掘削下

来的土石传递给掘进面，具有压紧掘进面的作用，使掘进面土石层保持稳定，掘削土石量可以

通过操纵台用增减掘进面后力或顶进速度来调整。

方向修正（纠偏）可通过操纵顶进管内设置的两个纠偏油缸在上下±1，左