顶管工法分类
顶管工程施工工法(2)
顶管工程施工工法顶管工程施工工法一、前言顶管工程施工工法是一种在地下进行管道施工的方法。
相对于传统开挖法，顶管工法可以减少地面破坏，降低施工成本，提高工程施工效率。
本文将介绍顶管工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析，并提供一个工程实例。
二、工法特点顶管工法以无开挖和少地面破坏为特点，通过地面掘进机和以力学推力为主的推进方式进行施工。
该工法施工速度快、安全性高，适用于各种地质条件下的地下管道施工。
三、适应范围顶管工法适用于各种管道施工，尤其适用于交通干线、城市道路、高速公路、铁路、隧道等建设中需要快速施工的管道工程。
四、工艺原理顶管工法依据地质情况，采取预埋顶管段的方式，在地面上进行推进。
设备包括盾构机、推进缸、密封装置、管道支承系统等。
施工过程中，首先进行钻孔并预埋顶管段，然后通过推进缸推动顶管段向前推进，同时注入推进液体进行泥浆封固，确保顶管的推进稳定和安全。
五、施工工艺顶管工法的施工过程包括准备工作、钻孔、预埋顶管段、推进及封固、后续加管和回填工作等阶段。
在每个阶段中，需要进行详细的工艺操作和监控，以保证施工进展顺利。
六、劳动组织顶管工法的施工需要设计合理的劳动组织，并确保施工人员的技术水平和操作能力。
合理的劳动组织能够提高施工效率，保障施工质量。
七、机具设备顶管工法需要使用盾构机、推进缸、密封装置、管道支承系统等设备。
这些设备要具备稳定性、可靠性和高效性，以保证施工的正常推进。
八、质量控制顶管工法的施工质量控制包括材料和设备的质量控制、施工工艺的控制和施工现场的监控。
只有确保质量控制到位，才能保障施工过程中的质量达到设计要求。
九、安全措施顶管工法的施工中存在一定的安全风险，包括地质条件变化、设备故障以及工人操作不当等。
因此，需要加强施工现场的安全管理，进行风险评估并制定相应的安全措施，确保施工过程的安全性。
十、经济技术分析顶管工法的施工周期相对较短，能够显著缩短工程周期，减少施工成本。
顶管施工方式(一)
顶管施工方式（一）引言概述：顶管施工方式是城市地下管线工程中常用的一种施工方法。
它通过在地下开挖一条通道，将管线顶置于通道内进行铺设和安装。
本文将从施工前的准备工作、通道开挖与支护、管线铺设、顶管机械选择和优化、施工质量控制等五个大点展开，详细介绍顶管施工方式的相关内容。
一、施工前的准备工作1.勘察工作：确定工程范围、地下管线走向和埋深等参数；2.材料准备：采购管线材料，准备好所需的辅助材料和施工设备；3.施工方案制定：根据勘察数据和设计要求，制定详细的施工方案；4.安全措施：制定安全操作规程，安排专业人员进行安全教育培训。
二、通道开挖与支护1.开挖方式选择：根据地质情况和管线要求选择钻孔顶管、机械挖掘或爆破等开挖方式；2.支护结构设计：根据地层情况确定合适的支护结构，如钢支撑、混凝土衬砌等；3.通道开挖施工：按照设计要求进行通道开挖，并及时进行地表沉降监测；4.支护结构施工：将支护材料按照设计方案进行施工，确保通道的稳定性和安全性；5.注浆施工：对地层进行注浆处理，提高地基的稳定性和承载能力。
三、管线铺设1.管线选材：根据设计要求和使用环境选择合适的材料，如钢管、HDPE管等；2.管线布置：按照设计要求进行管线的布置和连接，保证管道畅通无阻；3.管线安装：进行管线的连接和固定，确保管线的牢固性和密封性；4.管道绝缘保护：对管线进行绝缘处理，提高管线的使用寿命和安全性；5.管道试验：进行管道压力试验和泄漏测试，确保管道的质量和安全性。
四、顶管机械选择和优化1.顶管机械种类：介绍常用的顶管机械种类和特点，如推力式顶管机、液压顶管机等；2.机械选择原则：根据工程规模、地质条件和管线要求等进行机械的选择和优化；3.机械操作技巧：介绍顶管机械的操作技巧和注意事项，确保施工的顺利进行；4.机械维护保养：对顶管机械进行定期维护保养，延长机械使用寿命；5.机械改进与创新：介绍顶管机械的改进和创新，提高施工效率和质量。
什么是顶管施工法
什么是顶管施工法长期以来,城市建设过程中，城市道路被频繁开挖严重影响了人民的生活.一项非开挖施工技术——顶管施工技术，不需开挖地面,并且能够穿越公路、铁路、河道、湖泊、建筑物、以及各种地下管线等，解决了市政施工难题，而且，顶管施工随着城市建设的发展已越来越普及，已运用到给排水、煤气、电力、通信等管道的施工。
广东省基础工程公司近几年来用先进的顶管施工技术，解决了一个个难题，为城市建设的文明施工、快捷施工做出了贡献。
据介绍，目前,顶管施工常采用的施工方法分为敞开人工手掘式和密封机械式顶管施工方法，其中机械式顶管施工常用的施工方法又有泥水平衡式和土压平衡式两种,顶管施工常用的管材有砼管、钢管、玻璃夹砂钢管.施工所采用的主要设备为信息化及全自动化泥水平衡顶管机。
顶管施工的基本原理为：从地面开挖两个基坑井，然后管节从工作井安放,通过主顶千斤顶或中继间的顶推机械的顶进，推动管节从工作井预留口穿出，穿越土层到达接收井的预留口边，然后通过接收井的预留口穿出,形成管道的施工。
顶管工法主要有以下几种：目前顶管所常见的几种土质1、淤泥质黏土：此种软土的形成是在较弱的海浪岸流及潮汐的水动力作用下逐渐形成的。
土的颜色多呈灰色或黑灰色，光润油滑且有腐烂植物的气味，多呈软塑或半流塑状态.其天然含水量很大,一般都大于30％，饱和度一般大于90%，液限一般在35—60％之间，软土的天然重度较小,约在15—19KN/m3之间.孔隙比都大于1，因其天然含水量高、孔隙比大，就带来了软土地基变形大，强度低的特点.2、砂性土:由于曾受到海水的冲击，部分地区沉积层含有海水所搬运的大量沉积物，其中主要为细砂及粉砂。
由于含黏土的成分较少,我们可称之为砂性土。
砂性土的土颗粒较一般的黏土大，一般在20μ以上，土颗粒之间的凝聚力较小,呈单粒结构。
孔隙比较大，很容易在水动力的作用下产生流沙现象。
3、黄土：凡以风力搬运沉积又没有经过次生扰动的、无层理的黄色粉质、含碳酸盐类并具有肉眼可见的、大孔的土状沉积物成为黄土（也称原生黄土），其它成因的、黄色的、又常具有层理和夹有砂、砾石层的土状沉积物称之为黄土状土(也称次生黄土).4、强风化岩：强风化岩是指风化很强的岩石，此种土质的组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化，含有大量黏土质黏土矿物。
建筑技术丨管道工程的顶管施工法
建筑技术丨管道工程的顶管施工法
顶管法是指地下管道穿越公路、铁路、河流或建筑物等障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。
较为常用的有如下几种。
一、水力冲击顶管法
本方法采用高压水力冲刺破土，油缸顶推套管，管外少量排渣。
二、静压式顶管法
本方法即单纯用给进油缸顶推及后拉
套管。
三、回转式顶管法
本方法即钻头切削土层，套管同步跟进，管内排渣，可分为给水进钻和无水钻进2种，又可分套管回转和不回转2种方法。
四、螺旋式顶管法
施工前，先准备顶进坑，将螺旋钻机水平装在坑内，利用螺旋杆传输钻压和扭矩，推进机钻头前进。
五、夯管法
夯管锤是一种能夯进空心钢管的设备，以液压或压缩空气为动力，将待敷的钢管沿设计路线直接夯入地层，随着钢管的推进，被切割的泥土进入钢管，待钢管抵达目标位置后，将管中的土芯排除从而实现铺管。
六、泥土平衡式顶管法
该方法是将粘土和有相对密度的泥浆水充满掘进机的泥水舱，以平衡地下水压力和土压力，防止地下水的渗透，并将掘进机头推入洞口的止水圈，穿过土层往接收井的方向，电动机提供能量，通过切削刀盘进入土层，掘进机和工具管被推到接收井内吊起，把紧随掘进机和工具管后的管道埋设在两坑之间，设计管道铺设完成。
泥水平衡顶管的功能如下：
（1）顶管机顶进、破碎处理一体化；
（2）机内旁通装置标准化，可防止管道堵塞；
（3）使用土层范围广、顶管距离长；
（4）激光反射型方向诱导装置，操作精确；
（5）管头为机械掘进，有效防止塌方、涌水、涌砂及有毒气体等。
摘自《建筑工人》2020年5月，作者：曹民生、智小勇。
顶管施工：各种模式汇总和方法详解
开放式顶管：当工作面土层的物理力学性质良好且土层处于稳定状态时，操作时不会出现塌方现象，能直接挖土，且工作面开敞。
1.机械式顶管机适用于岩层，硬土层和整体稳定性较好的土层，工作效率比较高2.挤压式顶管机适用于淤泥质土，流塑性土质，而且要求覆土深度比较深3.人工挖掘顶管机适用于地基强度较高的土层，也有在软土中应用的，前提采用注浆改善土质，或在工具管前加网格，以稳定挖掘面，最大特点是适应地下障碍物较多且较大的条件，可排除障碍的可能性最大最好泥水平衡式基本原理优点:适用于各种不同的土质情况,扰动较小,地层损失小,产生的地表面变形小,同时顶进时总顶力较小.缺点:弃土的运输和存放均较困难,如采用泥浆运输,用水量较大,成本较高.作业所需场地大,设备复杂成本较高,如遇上顶管的超浅埋土层,或遇上渗透系数特别大的砾砂,卵石层,施工作业往往受阻.1.具有浮动切削刀盘的泥水平衡顶管掘进机当刀盘前土压力过小时,他就前伸,当刀盘前土压力过大时,就往后退,前伸时,应加快推进速度,后退时应减慢推进速度,这样就可以使刀盘前的土压力控制在设定范围内.用机械来平衡土压力2.具有破碎功能的泥水平衡顶管进机适用口径从600 到2400, 口径越小,能破碎的砾石的粒径也越小,通长600的能破碎粒径为100mm 的砾石,2400 的能破碎500mm 的砾石.有的机头破碎粒径可达顶管口径的40%~50%3.气压式泥水平衡顶管掘进通过调节供给的压缩空气的压力大小,实施调节泥水舱内压力的高低.可精确到0.1KPa.特点:平衡比较彻底,施工后地面沉降极小.比普通泥水式掘进机适用的泥水相对密度要高很多,接近泥浆,为使浓泥水的流动性更好,需在浓泥水中加入许多添加剂( 仍归属在泥水式顶管范畴,浓泥水的相对密度接近泥浆,其流动性比泥浆要好得多).特别适用于卵石层地质(渗透性特别大的卵石层).不需对卵石进行破碎,可排出卵石的粒径可达管径的1/3.与其他泥水式顶管比较,采用浓泥水式顶管的推力要低很多,尤其在沙砾土中表现更加明显,非常适用于长距离顶管和曲线顶管.工艺原理:根据土压平衡的基本原理,利用顶管机的刀盘切削和支承机内土压舱的正面土体,抵抗开挖面的水,土压力以达到稳定的目的. 以顶管机的顶速即切削量为常量,螺旋输送机转速即排土量为变量进行控制土压舱内的水,土压力与切削面的水,土压力保持平衡分类:泥土式,泥浆式,混合式泥浆式:指排出含水量相当大的弃土(可能是地下水丰富,也可能是人为的加入添加剂造成的)优点:适用的土质范围广,从软黏土到砂砾土都能适用,是一种全土质的顶管掘进机, 能保持挖掘面稳定,地面变形极小,施工时的覆土可很浅,是其他形式的顶管机无法做到的(覆土太浅时,手掘式顶管地面易塌陷,泥水式和气压式顶管则易冒顶和跑气).弃土运输处理方便,作业环境好.缺点:在砂砾层和粘粒含量少的砂层中施工时,必须采用添加剂改良土体.多刀盘土压平衡顶管掘进机DK 式土压平衡顶管掘进机中心螺旋式顶管掘进机切削密封土压式掘进机与泥水平衡式的最大区别在于:气压平衡式顶管机通过一个隔板将破碎室分隔为两个区域,后面是压力室, 以压力墙为界,在其上部可以形成一个压气区,平衡压力就是通过这一压气区作用于气水不平衡的工作面上.挖掘面上和管道内所有工作人员都在气压条件下工作,整个顶管管道内都充满一定压力的压缩空气.全气压顶管的工具管大多为手掘式,挖土的多用人工,工具管构造较简单.施工效率很低,仅为普通手掘式顶管的30%~50%有钢制的气压舱也有混凝土管制的气压舱压缩空气仅仅作用在挖掘面上,相对于全气压施工而言.操作人员在常压下工.作1.对土质的要求渗透系数大于1X10 -2cm/s 的砂砾层中,因透气性大,且地下水多,漏气很厉害,不宜采用2.对环境的要求设备多, 占地较大,空压机噪音很大,不宜在居民密集区材采用3.对作业人员的要求必须是进过训练的专业人员,身强力壮.优点:平衡压力的调节和排泥系统的排量是截然分开的,互不干扰,可更准确的调节平衡压力,特别是非均匀地层中施工.缺点:造成的地面沉降较大,因为气压在疏干地下水过程中,会造成土体的压密沉降,另外顶进过程中又会对土体产生扰动沉降.全气压式设备复杂,要求可靠性高,劳动强度大,对作业人员身体健康有特殊要求,除了为排除机械故障和为清除顶进中的障碍外很少采用全气压式。
顶管施工方法、工序、接口、纠偏
顶管一、管道施工工序顶管法是用大功率的顶推设备将新管顶进至终点来完成铺设任务的施工方法，其工序如下：（1）铺设前在管段一段建造工作坑（竖井）。
（2）工作坑内布置后背墙、千斤顶，讲管道放在千斤顶前面的导轨上，管道最前端安装工具管。
（3）调整好管道高程和中心位置，开启千斤顶使工具管的刃角切入土层，然后工人进入工作面挖掘刃角切入土层的泥土，并将弃土通过外运设备运至地面。
二、顶管设备（1）千斤顶：分活塞式和柱塞式两种，多采用液压千斤顶（2）高压油泵：（3）顶铁：把千斤顶几个点的推理均匀分布到钢筋混凝土管端面，按位置和作用不同分为顺铁、横铁和立铁（4）刃角：安装于首节管前端，先贯入土中以减少贯入阻力，有外壳、内环和肋板组成（5）机头：掘进机，切开土层并向前推进的机构，主要有水力切削式机头、土压平衡式机头和泥水平衡式机头①水力切削式机头✧水力切削式有三矫式和套筒式✧三铰式由控制室、操作间和冲泥舱三段组成，用于管径1200~~3000mm饱和软土层✧套筒式由两段组成，两段之间放套筒，套筒与第一段之间上下安装纠偏千斤顶，水平方向设置铰链②土压平衡式机头✧切下泥土中注入流动性和不透水性的作泥材料，是切下来的土变成流动性的、不透水的特殊土体使之充满密封舱，并保持压力平衡挖面土压✧适用于含水量较高的黏性、砂性土以及地面隆陷要求控制较严格地区③泥水平衡式机头✧与土压平衡式机头类似✧挖掘面稳定、地面沉降小、可以连续出土，但因泥水量大，弃土的运输和堆放比较困难三、顶管施工方法1、按铺设管道口径分类（1）小口径顶管法（管道内径小于800mm管道）①挤压类施工法：✧管段形状有锥形挤压（管尖）和开口挤压（管帽）✧锥形挤压正面阻力大，易偏差，无需排泥✧开口挤压正面阻力小，顶进是土体挤入管内形成土塞，及时排除土塞以减少正面阻力✧挤压类施工法适用于软土层，如淤泥之土、沙土、软塑状态的黏性土，不适合用于土质不均匀或混有大小石块的土层②螺旋钻输类顶管法：✧管道前段管外安装螺旋钻头，钻头通过管道内钻杆与螺旋输送机连接，可以边切削、边顶进、边输送✧适用于砂性土、砂砾土以及呈硬塑状态的黏性土③泥水钻进顶管法：✧采用切削法钻进，弃土排放采用泥水✧采用碎石型泥水掘进机，一次可顶进100m以上，偏差小✧泥水由输送管和排泥管排放✧适用于硬土层、软岩层及流沙层和极易坍塌的土层④扩管法：✧先顶进小直径管✧然后小直径管末端接扩管器，再把所需管道顶进去✧或者扩管器安装在所需管道前端（2）大口径顶管法✧构筑顶进工作坑✧管道前段挖掘土层，向后方运弃土✧与小口径顶管法施工方法相同2、按开掘工作面的施工方法分类（1）敞开式✧适用于土质条件稳定，无地下水干扰，工人可以进入工作面直接挖掘而不会出现大塌方和涌水等现象（2）封闭式✧适用于土质不稳定，地下水位高，工人不能进入挖掘✧将挖掘面与工人操作室之间用密封舱隔开✧在密封舱内充入空气、泥浆、泥水混合物等，借助此压力支撑开挖面，以稳定土层、防止塌方、涌水、控制地面沉降四、管道施工接口1、钢管接口一般采用焊接接口。
给排水工程顶管施工工艺
给排水工程顶管施工工艺根据管道口径的不同，可以分为小口径、中口径和大口径3种。
小口径是指内径小于800mm的不适宜人进入操作的管道；中口径管道的内径为800～1800mm；大口径管道是指内径不小于1800mm 的操作人员进出比较方便的管道。
通常，顶管法施工主要针对大口径管道。
管道顶进作业的操作要求根据所选用的工具管和施工工艺的不同而不同。
1.大口径顶管（1）人工掘进顶管。
由人工负责管前挖土，随挖随顶，挖出的土方由手推车或矿车运到工作坑，然后用吊装机械吊出坑外。
这种顶进方法工作条件差，劳动强度大，仅适用于顶管不受地下水影响，距离较短的场合。
（2）机械掘机顶管法。
机械掘进顶管法与手工掘进顶管法大致相同，但是掘进和管内运土不同。
它是在顶进工具管里面安装了一台小型掘土机，把掘出来的土装在其后的上料机上，然后通过矿车、吊装机械将土直接排弃到坑外。
该法不受地下水的影响，可适用于较长距离的施工现场。
（3）水力掘进顶管法。
水力掘进顶管法是利用管端工具管内设置的高压水枪喷出高压水，将管前端的水冲散，变成泥浆，然后用水力吸泥机或泥浆泵将泥浆排除出去，这样边冲边顶，不断前进。
管道顶进工作应连续进行，除非管道在顶进过程中，工具管前方遇到障碍；后背墙变形严重；顶铁发生扭曲现象；管位偏差过大且校正无效；顶力超过管端的允许顶力；油泵、油路发生异常现象；接缝中漏泥浆等情况时，应暂停顶进，并应及时处理。
顶管过程中，前方挖出的土可用卷扬机牵引或电动、内燃的运土小车及时运送，并由起重设备吊运到工作坑外，避免管端因堆土过多而下沉，而改变工作环境。
2.小口径顶管小口径顶管常用的施工方法可以分为挤压类、螺旋钻输类和泥水钻进类3种。
（1）挤压类。
挤压类施工法常适用于软土层，如淤泥质土、砂土、软塑状态的黏性土等，不适用于土质不均或混有大小石块的土层。
其顶进长度一般不超过30m。
挤压类顶管管端的形状有锥形挤压（管尖）和开口挤压（管帽）两种。
锥形挤压类顶管正面阻力较大，容易偏差，特别是土体不均和碰到障碍时更容易偏差。
常用的几种顶管施工工法、适用土质及顶管3D工作原理图
常⽤的⼏种顶管施⼯⼯法、适⽤⼟质及顶管3D⼯作原理图 01 顶管施⼯概述长期以来，城市建设过程中，城市道路被频繁开挖严重影响了⼈民的⽣活。
⼀项⾮开挖施⼯技术——顶管施⼯技术，不需开挖地⾯，并且能够穿越公路、铁路、河道、湖泊、建筑物、以及各种地下管线等，解决了市政施⼯难题，⽽且，顶管施⼯随着城市建设的发展已越来越普及，已运⽤到给排⽔、煤⽓、电⼒、通信等管道的施⼯。
顶管法施⼯就是在⼯作坑内借助于顶进设备产⽣的顶⼒，克服管道与周围⼟壤的摩擦⼒，将管道按设计的坡度顶⼊⼟中，并将⼟⽅运⾛。
⼀节管⼦完成顶⼊⼟层之后，再下第⼆节管⼦继续顶进。
其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推⼒，把⼯具管或掘进机从⼯作坑内穿过⼟层⼀直推进到接收坑内吊起。
管道紧随⼯具管或掘进机后，埋设在两坑之间。
02 顶管施⼯的基本原理图顶管施⼯原理图顶管施⼯法是先在⼯作井内设置⽀座和安装主千⽄顶，所需铺设的管道紧跟在⼯具管后，在主千⽄顶推⼒的作⽤下⼯具管向⼟层内掘进，掘出的泥⼟由⼟泵或螺旋输送机排出或以泥浆的形式通过泥浆泵经管道排出.，推进⼀节管道后，主千⽄顶缩回，吊装上另⼀节管道，继续顶进。
如此往复，直⾄管道铺设完毕。
管道铺设完毕后，⼯具管从接收井吊⾄地⾯。
03 顶管施⼯⼯法分类据介绍，⽬前，顶管施⼯常采⽤的施⼯⼯法分为敞开⼈⼯⼿掘式（开放型）和密封机械式顶管（密封型）施⼯⽅法，其中机械式顶管施⼯常⽤的施⼯⽅法⼜有泥⽔平衡式和⼟压平衡式两种，顶管施⼯常⽤的管材有砼管、钢管、玻璃夹砂钢管。
施⼯所采⽤的主要设备为信息化及全⾃动化泥⽔平衡顶管机。
图施⼯⼯艺分类3.1 开放型刃⼝推进⼯法图刃⼝式推进⼯法施⼯⼯艺⽰意图刃⼝式推进⼯法的掘进机结构较简单，其刃⼝部分（即机头）加⼯简便，可以根据⼟质条件加⼯成全敞开式、半敞开式或活瓣式，⼀般称之为敞开式掘进机。
刃⼝式推进⼯法可适⽤于软⼟地层中、地下⽔位以上黄⼟地层中、地下⽔位以上强风岩地层中。
刃⼝式推进⼯法的特点是施⼯成本低，在顶进过程中如遇前⽅障碍物可⽴即采⽤⼈⼯⽅式排除；其缺点是顶进管径应⼤于Φ800mm，否则不便于⼈员进出；顶进距离不宜过长，⼀般对于Φ800mm顶管、其顶进距离不宜超过150m，管径较⼤时可适当延长顶进距离；同时在管内应设置照明、通风和通讯设备；由于是采⽤敞开式或半敞开式取⼟，顶进完成后地表均有沉降现象，不适⽤于已建成的建筑物区域，⼀般在类似于农⽥对地⾯沉降要求不严格的情况下或随新建市政道路⼯程同时施⼯的情况下采⽤。
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顶管工法分类
盐城市燎原顶管工程建设有限公司 2009-02-11 15:18:14 作
者:SystemMaster 来源: 文字大小:[大][中][小]
一、刃口推进工法
顶进面状况管内掘削状况井内出土状况井上门吊出土
二、泥水推进工法
通过刀盘以及顶速平衡正面土压力，调节循环水压力用以平衡地下水压力。
采用流体输送切削入泥仓的土体，顶进过程中不间断，施工
速度快。
无需地盘改良或降
水处理，施工后地表
沉降小。
三、土压式推进工法
·通过向切削仓内注入一定比例的混合材料，使得充满泥仓的泥土混合体平衡正面土压以及地下水压力。
·无需泥浆泵等后部配套装置，整机造价低廉。
·无需泥浆处理，施工成本低。
四、泥浓式推进工法
·可以不加破碎的排出孔径约为顶管机直径1/3的砾石
·采用了二次注浆方法，大大的减少了磨阻力，适合长距离顶进。