第七讲顶管法

顶管施工法
顶管———顶管法是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，依靠安装在管道头部的钻掘系统不断地切削土屑，由出土系统将切削的土屑排出，边顶进，边切削，边输送，将管
道逐段向前铺设,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。

在顶进的过程
中通过激光导向系统纠偏来调节铺管方向。

工作原理
顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等.顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起.与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法.
特点：
1、非开挖技术不开挖地面，故而被铺设管道的上部土层未经扰动，管道的管节端不易产生段差变形，其管道寿命亦大于开挖法埋管。

2、采用房下非开挖技术能节约一大笔征地拆迁费用，减少动迁用房，缩短管线长度,有很大经济和社会效益。

3、施工时产生的噪音及振动很小，不扰民。

4、在现有道路下进行管线铺设时，不影响交通.
在顶管施工中最为流行的有三种平衡理论：
气压平衡、泥水平衡和土压平衡理论。

顶管施工最突出的特点就是适应性问题。

针对不同的地质情况、施工条件和设计要求，选用与之适应的顶管施工方式，如何正确地选择顶管机和配套辅助设备,对于顶管施工来说将是非常关键的。

顶管法管道穿越交通量不大的四级公路或农村等级公路时，可以采用开槽法，即把路面挖开，其施工方法和一般地段相同。

只是特别要注意一定要做好垫层，夯实回填土，以防止路面下沉。

管道穿越Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级公路和铁路，以及不允许开槽的地段时，可以采取顶管法。

由我公司承建的杭州天然气城市管网建设施工中由于设计管线横穿一条重要铁路，为防止使用定向转穿越会对铁路路基产生下沉的风险，而采用了顶管穿越法。

管道穿越铁路时，一般要加套管。

套管多采用钢管或钢筋混凝土管，顶钢套管时，应在管前方焊上防腐层保护钢圈。

顶好套管后随即牵引工作管，牵引时防止损伤工作管防腐层。

顶管法的基本操作程序如下：先在铁路一侧挖工作坑，在工作坑内按管道设计位置，根据管子外径尺寸在地层内挖土洞，边挖土边用千斤顶等顶进设备把管节逐节顶入土洞内。

反复操作，直至顶到予计长度为止。

大口径管可采用普通顶管法(人工出土)，小口径管可以采用不出土挤压法。

一、顶进设施及顶进设备顶进设施是指施工时现场的临时性设施，包括工作坑、后背、导轨、基础等。

顶进设备主要有千斤顶、顶铁、刃脚。

1、工作坑①工作坑宽度BB=D+(2.5~3.0)米式中D—管节外径②长度LL=l+(3~3.5)米式中l—管节长度，钢筋砼管为2米左右。

③高度HH=D+h1+h2(米) 式中h1—基础厚；h2—管子与基础间间隙；h3—地面到管顶。

为了方便管节接口处理，要求接口底部有一定操作空间，称为接口操作井，操作井设在顶管进口以外最少1.5米处。

在工作坑内还应设置管道轴线基桩、临时水准点，做为测量标志。

2、后座墙后座墙位于顶管工作坑内顶进方向的对面，是顶进管节的千斤顶的支撑面。

后座墙的最低强度应在设计顶力的作用下不被破坏，并能充分发挥千斤顶的顶进效率。

后座墙表面平直，垂直于顶进管线的轴线，保证顶进方向。

后座墙有原土后座墙和人工后座墙。

原土后座墙主要由原状土承力。

原状土应有足够的厚度、高度，一般厚度不小于7米，以保证稳定性。

顶管法施工原理解析1. 引言顶管法施工是一种地下工程施工方法，通常用于建设城市地铁、隧道和管线等项目。

它依靠推动管道进入地下，从而避免了开挖地面和破坏周围环境的问题。

本文将对顶管法施工的原理进行解析，并探讨其在地下工程中的应用。

2. 顶管法施工的基本原理顶管法施工的基本原理是通过推力将管道推入地下，而不需要进行开挖。

这种方式适用于相对较小直径的管道，通常不超过3米。

顶管法施工主要包括以下几个步骤：2.1 预留井口：在施工区域的两端预留井口，用于管道的出入口和施工人员的进出。

2.2 钢管准备：根据工程需要选择合适的钢管，并进行井下预制。

2.3 推管机准备：选用适当的推管机械设备，并进行调试和测试。

2.4 定位导向：在推进口处进行导向装置和定位装置的安装，以确保推管方向的准确性。

2.5 推管施工：将推管机放入井口，并通过推力将管道逐渐推进至目标位置。

2.6 推出管道：一旦推管到位，将管道固定住，并将推管机械从井口中取出。

3. 顶管法施工的优势和应用顶管法施工具有以下几个优势，使得它成为一种广泛应用于地下工程中的施工方法：3.1 环境友好：相比于传统的地面开挖施工，顶管法施工减少地表破坏和噪音污染。

3.2 施工效率高：顶管法施工速度快，可以在较短的时间内完成施工任务。

3.3 成本节约：相对于传统的地面开挖方法，顶管法施工可以节约施工成本和人力资源。

顶管法施工在城市地铁、隧道和管线建设等领域有广泛应用。

它可以用于修建地铁隧道、给水管线、污水管道等。

在环境敏感区域或城市密集区域使用顶管法施工，可以降低对周围居民生活的影响。

4. 对顶管法施工的观点和理解我认为顶管法施工是一种非常有效和可行的地下工程施工方法。

它通过推动管道进入地下，可以避免开挖地面的破坏，保护周围环境。

顶管法施工速度快，可以在较短的时间内完成工程，节约了施工成本和人力资源。

然而，顶管法施工也存在一些挑战和限制。

对推管机械设备和操作人员的要求较高，需要有专业的技术和经验。

顶管法施工工艺标题：顶管法施工工艺详解及应用一、引言顶管法是一种非开挖地下管线敷设技术，是在不开挖地表的情况下，通过工作井将预制的管道逐段推进，最终实现地下管道的铺设。

此方法具有对周边环境影响小、施工效率高、适用范围广等优点，在城市基础设施建设中得到广泛应用。

二、顶管法施工工艺流程1. 工程准备阶段：首先，根据设计要求和现场条件确定工作井位置，并进行施工作业面的清理与平整，搭建临时设施。

然后，进行工作井和接收井的挖掘与加固，确保井体结构稳定可靠。

2. 管道制作与安装阶段：根据设计图纸预制管道，包括防腐处理、接口密封等工序。

然后，将首节管道吊装至工作井内，安装导向系统和顶进设备。

3. 顶进施工阶段：利用顶进设备，如千斤顶，按照预定的轨迹和速度，将管道逐步向前顶进。

在顶进过程中，需实时监测管道姿态、顶进力、土压力等参数，及时调整顶进方案以保证施工安全与质量。

4. 连接与验收阶段：当管道顶进至接收井后，进行接口连接，确保管道的密封性和整体性。

完成管道连接后，进行功能性试验和工程质量验收。

三、顶管法施工关键技术要点- 导向控制技术：利用先进的测量仪器精确控制管道的前进方向和坡度。

- 土体改良与稳管技术：针对不同地质条件采取相应的注浆、改良土体措施，保持隧道稳定，防止地面沉降或隆起。

- 管道抗变形与密封技术：选用适合的管材，采用可靠的接口连接方式，确保管道在顶进过程中的刚度和密封性能。

四、结语顶管法施工工艺以其独特的优势在现代城市建设中发挥着重要作用。

随着科技的发展，顶管施工技术也在不断进步和完善，为解决复杂地理环境下的管道建设难题提供了新的思路和解决方案。

在未来，我们期待顶管法能在更多的工程项目中得到创新应用，进一步推动我国地下空间开发利用的可持续发展。

顶管法施工技术5.1 顶管法施工的概念顶管法是指隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。

顶管法属于非开挖施工,是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术,它不需要开挖面层就能穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。

顶管法施工工序是:在工作坑内借助顶进设备产生的顶力克服管道与周围土壤的摩擦力,将管道按设计坡度顶入土层中,并运走土方。

一节管道顶入土层中后,接续顶进第二节管道,这样依序顶入各节管道,做好接口,建成涵管。

其原理是借助主顶油缸、管道间及中继间等推力,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。

管道紧随其后,埋设在两坑之间,以实现非开挖敷设地下管道。

顶管法施工原理见图5.1。

图5.1 顶管法施工原理示意图5.2 顶管法施工技术发展史顶管法施工是继盾构法施工之后发展起来的地下管道施工方法,最早应用于1896年美国北太平洋铁路铺设工程,已有百年历史,20世纪60年代在世界各国推广应用,1970年,德国汉堡下水道混凝土顶管,直径 2.6m,一次最大顶进距离1200m,为国外首次最大顶距。

近20年,日本研究开发土压平衡、水压平衡顶管机等先进顶管机头和工法。

20世纪50年代中国从北京、上海开始试用。

1986年,上海穿越黄浦江输水钢质管道,应用计算机控制,激光导向等先进技术,单向顶进距离1120m,顶进轴线精度:(-150,+150)mm,上下(-50,+50)mm。

1981年,浙江镇海穿越甬江管道,直径2.6m,单向顶进581m,采用5只中继环,上下左右偏差(-10,+10)mm。

1997年,中国上海黄浦江上游引水工程长桥支线钢管顶管,直径 3.5m,一次最大顶进距离为1743m,创造了钢管顶管世界纪录。

2001年,中国浙江嘉兴污水钢筋混凝土顶管,直径2m,一次最大顶进距离为2050m,创造了混凝土顶管世界纪录。

5.3 顶管机分类(1)按顶管口径大小分为大口径、中口径、小口径和微型顶管四种。

顶管法的概念、发展由来、施工特点、设备构成及施工的关键技术第一篇：顶管法的概念、发展由来、施工特点、设备构成及施工的关键技术问：顶管法的概念、发展由来、施工特点、设备构成及施工的关键技术答：一、概念隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。

在施工时，通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管压入土层中，同时挖除并运走管正面的泥土。

当第一节管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进，这样将一节节管子顶入，作好接口，建成涵管。

顶管法特别适于修建穿过已成建筑物、交通线下面的涵管或河流、湖泊。

顶管按挖土方式的不同分为机械开挖顶进、挤压顶进、水力机械开挖和人工开挖顶进等。

二、应用概况与发展方向1、发展过程顶管法施工是继盾构施工之后发展起来的地下管道施工方法；最早于1896年美国北太平洋铁路铺设工程中应用，已有百年历史；20世纪60年代在世界各国推广应用；近20年，日本研究开发土压平衡、水压平衡顶管机等先进顶管机头和工法。

顶进速度最快：美国1980年，9.5小时顶进49m。

顶进距离最长：国外首次一次最大顶进距离1200m，1970年，德国汉堡下水道混凝土顶管，直径为2.6m。

国内创造混凝土顶管世界记录——一次最大顶进距离为2050m，2001浙江嘉兴污水顶管，钢筋砼管直径2m；国内创造钢管顶管世界记录——一次最大顶进距离为1743m，1997年上海黄浦江上游引水工程的长桥支线顶管，钢管直径3.5m；中国从50年代从北京、上海开始试用。

1986年上海穿越黄浦江输水钢质管道，应用计算机控制，激光导向等先进技术，单向顶进距离1120m，顶进轴线精度：左右﹤±150mm，上下﹤±50mm。

1981年浙江镇海穿越甬江管道，直径2.6m，单向顶进581m，采用5只中继环，上下左右偏差﹤10mm。

2、发展方向（1）长大距离顶管普通顶管一般距离≤100m，无中继环，（现在某些专家认为可能提高到300m），长距离顶管﹥100m，长大距离﹥1000m。

顶管法管道穿越交通量不大的四级公路或农村等级公路时，可以采用开槽法，即把路面挖开，其施工方法和一般地段相同。

只是特别要注意一定要做好垫层，夯实回填土，以防止路面下沉。

管道穿越Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级公路和铁路，以及不允许开槽的地段时，可以采取顶管法。

由我公司承建的杭州天然气城市管网建设施工中由于设计管线横穿一条重要铁路，为防止使用定向转穿越会对铁路路基产生下沉的风险，而采用了顶管穿越法。

管道穿越铁路时，一般要加套管。

套管多采用钢管或钢筋混凝土管，顶钢套管时，应在管前方焊上防腐层保护钢圈。

顶好套管后随即牵引工作管，牵引时防止损伤工作管防腐层。

顶管法的基本操作程序如下：先在铁路一侧挖工作坑，在工作坑内按管道设计位置，根据管子外径尺寸在地层内挖土洞，边挖土边用千斤顶等顶进设备把管节逐节顶入土洞内。

反复操作，直至顶到予计长度为止。

大口径管可采用普通顶管法(人工出土)，小口径管可以采用不出土挤压法。

一、顶进设施及顶进设备顶进设施是指施工时现场的临时性设施，包括工作坑、后背、导轨、基础等。

顶进设备主要有千斤顶、顶铁、刃脚。

1、工作坑①工作坑宽度BB=D+(2.5~3.0)米式中D—管节外径②长度LL=l+(3~3.5)米式中l—管节长度，钢筋砼管为2米左右。

③高度HH=D+h1+h2(米) 式中h1—基础厚；h2—管子与基础间间隙；h3—地面到管顶。

为了方便管节接口处理，要求接口底部有一定操作空间，称为接口操作井，操作井设在顶管进口以外最少1.5米处。

在工作坑内还应设置管道轴线基桩、临时水准点，做为测量标志。

2、后座墙后座墙位于顶管工作坑内顶进方向的对面，是顶进管节的千斤顶的支撑面。

后座墙的最低强度应在设计顶力的作用下不被破坏，并能充分发挥千斤顶的顶进效率。

后座墙表面平直，垂直于顶进管线的轴线，保证顶进方向。

后座墙有原土后座墙和人工后座墙。

原土后座墙主要由原状土承力。

原状土应有足够的厚度、高度，一般厚度不小于7米，以保证稳定性。

1前言本工法形成于昆明铁路枢纽改造站前一标工程K1078+820处1-1.5m增建圆管涵与K1079+980处1-1.5m增建圆管涵，增建圆管涵为电力线迁改而修建，下穿既有成昆线，与既有线垂直，圆管涵管顶距成昆线路肩以下4.1m。

顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。

根据顶管机的不同，顶管施工方式包括手掘式，挤压式，网格式，斗铲式，气压平衡式，土压平衡和泥水平衡式，本工法阐述的是手掘式施工工法。

2工法特点顶管法施工解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题，不开挖地面，不拆迁，不破坏地面建筑物，不影响交通，不破坏环境，施工中受气候和环境的影响小。

顶管法施工中最突出的特点就是适应性问题，针对不同的地质情况、施工条件和设计要求，选用与之适应的顶管施工方式，选择正确的顶管机和配套辅助设备，手掘式顶管适用于粘性或砂性土，在软塑和流塑粘土中慎用。

3适用范围适用于既有铁路线下电力电缆管道埋设。

4工艺原理顶管法施工就是先在管道入口前方开挖顶进工作坑，修筑后背墙，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，在保证周围地层的稳定性前提下，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。

5施工工艺流程和操作要点5.1．工艺流程5.2 操作要点5.2．1 施工准备1 了解运营线情况，了解列车通过次数及间隔时间，探明铁路路基中埋设的地下管线、电力电缆。

5.2．2 顶进坑1 按设计要求放出顶进坑的位置，坑底土层承载力应满足顶进要求，坑底采用混凝土垫层铺设，保证场地平整。

2 顶进坑四周挖一条200mm×200mm的排水沟，在背墙的一侧做一个集水井，如顶进坑内有集水就用抽水机即时抽走。

3 顶进坑边坡做好防护，如基坑过深应采用挡墙支护或加大放坡坡度。

4 工作坑侧边设置上下梯子一座供施工人员上下。

5.2．3 后背墙施工1 顶进坑开挖后立即进行后背墙施工，后背墙承受和传递全部顶力，必须有足够的强度和刚度。

顶管法施工的基本原理一、引言顶管法是一种常用的地下管道施工技术，它可以在不开挖地面的情况下完成管道的铺设。

该技术具有施工速度快、对环境影响小等优点，因此被广泛应用于城市建设中。

本文将详细介绍顶管法施工的基本原理。

二、顶管法概述顶管法是一种通过推动钢管或塑料管在地下穿行，并在其后方进行土层掏空，然后再将管道逐段推入土层中的方法。

这种方法可以避免挖掘大量土方和破坏地表，因此被广泛应用于城市建设中。

三、顶管法施工流程1. 钢板桩预制：首先需要在隧道两侧钻孔成孔并打入钢板桩，以便支撑隧道。

2. 推进钢套筒：然后在孔口处安装钢套筒，并通过液压缸将其推入土层中。

3. 掏空土层：当钢套筒达到预定位置时，开始掏空土层，以便为管道留出空间。

4. 推进管道：当土层掏空到足够的深度时，就可以将管道逐段推入土层中。

5. 固定管道：当管道推进到位后，需要进行固定，以保证其稳定性。

四、顶管法施工设备1. 推进机：用于推进钢套筒和管道。

2. 土层掏空机：用于掏空土层。

3. 管道固定设备：用于固定管道。

五、顶管法施工的基本原理1. 推力原理：顶管法的主要原理是利用推力将钢套筒和管道推入土层中。

在施工过程中，需要通过液压缸等设备提供足够的推力，以确保钢套筒和管道能够顺利推进。

2. 土层掏空原理：为了让管道能够顺利地被推入土层中，需要先掏空一部分土层。

这一过程通常使用挖掘机或其他专门的土层掏空机进行。

3. 管道固定原理：在完成管道的推进后，需要对其进行固定以确保其稳定性。

通常采用钢筋混凝土或其他材料对其进行加固。

六、顶管法施工的优点1. 施工速度快：顶管法可以在不开挖地面的情况下完成管道的铺设，因此施工速度快。

2. 对环境影响小：由于不需要大量挖掘土方，因此对周围环境的影响较小。

3. 施工成本低：相比于传统的开挖施工方式，顶管法的施工成本较低。

七、顶管法施工的局限性1. 适用范围有限：顶管法适用于直线段或较小弯曲半径的道路，对于复杂路线或大弯曲半径的道路则不太适用。

顶管施工应用方法技巧(1)份顶管施工应用方法技巧 11、顶管法1、1顶管法简介顶管施工主要应用于Ⅲ级以下土层。

在顶管施工中，通常采用大吨位的顶管机直接顶入管道或边排土边顶入，为了减小阻力，第一节管的前端一般制成楔形，对于大直径的管道施工时，人可直接进入前部进行排土作业，楔形面处于上部，有利于防止地层坍塌，保护作业人员安全。

如图1所示。

排土作业时，根据土层的稳定程度，可以进行一定程度的超挖，以减小顶入阻力和加快顶管速度。

对于小直径顶管，可以采用螺旋钻、水力等方法辅助排土。

该方法铺管精度较难控制，特别是管道较重时问题尤为突出。

1、2顶管法分类及比较根据顶进时的工艺方法，传统的顶管法可以分为以下几种：(1)静压式顶管，即单纯利用给进油缸顶推及后拉套管;(2)水力冲刺静压式顶管，即采用高压水力冲刺破土，油缸顶推套管，管外少量排渣;(3)回转式顶管，即钻头切削土层，套管同步跟进，管内排渣，它可分给水钻进和无水钻进两种，又可分套管回转和不回转两种。

静压式顶管工法最为简单，设备要求具有一定的顶推力和拔力即可。

静压式顶管一般顶进深度为50m～70m，还可以进行多级顶管。

其顶管力计算公式为：式中：F——顶管阻力(kN);T0——顶管端部起始阻力(kN);D——顶管外径(m);q——管周边均布荷载(KPa);μ——管与土层之间摩擦系数;c——管与土层之间的粘着力(kPa);L——顶管长度(m);从上式可以看出：顶管直径和顶管长度越大，顶管阻力越大;水平管埋设越深，顶管阻力越大。

此外，在工程实践中发现顶管速度与顶管阻力之间也存在有正比关系。

若取静压式顶管管径127mm，深20m，顶管长度20m，顶管阻力达720KN。

可见由于静压式顶管不排渣，对土层产生挤密压实作用，顶管的阻力较大。

水力冲刺静压式顶管施工，即钻头部位给高压水冲削土层，油缸给进推力顶进套管，水力冲削的土屑一部份从管外流入井内，套管内保持干净。

水力冲刺静压式顶管施工设备相对静压式顶管较为复杂。