室外管道不開槽法施工

第3節(jié)室外管道的不開槽法施工

鋪設(shè)城市排水管道，當(dāng)管線穿越障礙物，如鐵路、車輛來往頻繁的公路、建筑物、

河流，或在城市干道下鋪設(shè)管道時(shí)，為加快施工進(jìn)度，減少對環(huán)境的污染，不影響城

市交通，所以采用不開西槽法施工。同時(shí)管道的不開槽法施工可以大大減少開挖和回

填土方量，不拆或少拆地面建筑物，一般不會影響地面的正常交通，管道不需設(shè)置基

礎(chǔ)和管座，不受季節(jié)影響，不利于文明施工。

管道不開槽施工法可歸納為頂管法、盾構(gòu)法和暗挖法。

4.3..1掘進(jìn)頂管法

掘進(jìn)頂管的工作過程如圖4.1所示，首先開挖工作坑，在工作坑內(nèi)安裝后背，再按

照設(shè)計(jì)管線的位置和坡度在工作坑修筑基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)上設(shè)置導(dǎo)軌，將管子放在導(dǎo)軌上,

利用管子和后背之間的千斤頂（頂鎬）進(jìn)行頂進(jìn)。頂進(jìn)前，先在管子前端開挖土方，

形成坑道，然后操縱千斤頂將管子頂入土中。而后再退鎬，向管道與千斤頂之間放入

頂鐵，重復(fù)上述操作，直到管端與千斤頂之間能放入一節(jié)管子后，撤去頂鐵，再下另

一節(jié)管子繼續(xù)上述方法頂進(jìn)。

圖4.1掘進(jìn)頂管過程示意

1一后座墻；2—后背；3—立鐵；4—橫鐵；5-千斤頂；6一管子;

7—內(nèi)脹圈；8—基礎(chǔ)；9—導(dǎo)軌；10—掘進(jìn)工作面

一、人工掘進(jìn)頂管

人工掘進(jìn)頂管就是依靠人工在管內(nèi)前端挖土用小車將士從管中運(yùn)出，然后借助千

斤頂將管子頂進(jìn)土中的方法。這一方法設(shè)備簡單，操作方便，被廣泛應(yīng)用于頂管施工

中。為了保證人工挖土的工作環(huán)境，人工掘進(jìn)頂管多用于管徑大于800mm的管道頂進(jìn)。

1、工作坑的設(shè)計(jì)

工作坑又稱豎井，是頂管工作的關(guān)鍵。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括工作坑的位置、形式和

尺寸；工作坑的基礎(chǔ)和導(dǎo)軌；工作坑的后背等。下面分別介紹。

(1)工作坑的種類及設(shè)置原則

根據(jù)工作坑頂進(jìn)方向，可分為單向坑、雙向坑、交匯坑和多向坑等形式，如圖4.2

所示。其中單向坑一般用于穿越障礙，雙向坑用于長距離連續(xù)頂管，多向坑用于管道

交匯處。

工作坑的位置根據(jù)地形、管線位置、管徑大小、障礙物種類、頂管設(shè)備能力來決

定。排水管道頂進(jìn)的工作坑通常設(shè)在檢查井位置，單向頂進(jìn)時(shí)，應(yīng)選在管道下游端，

以利排水；根據(jù)地形和土質(zhì)情況，盡量利用原土后背；工作坑與穿越的建筑物應(yīng)有一

定的安全距離，并應(yīng)盡量在離水電源較近的地方。

圖4.2工作坑類型

1一單向坑；2一雙向坑；3—交匯坑；4■—多向坑

(2)工作坑的尺寸

工作坑應(yīng)具有足夠的空間和工作面，方能保證頂管工作順利進(jìn)行。其尺寸和管徑

大小、管節(jié)長度、埋置深度、操作工具及后背形式有關(guān)。工作坑的尺寸可按圖14-3所

示由公式進(jìn)行計(jì)算。

圖14-3工作坑尺寸圖

1—管子；2—掘進(jìn)工作面；3—后背；4一千斤頂；5一頂鐵；6—導(dǎo)軌；7—內(nèi)漲圈；8—基礎(chǔ)

1）工作坑的寬度：

W=D1+2B+2b（4.1）

或中W——工作坑底部寬度（m）；

D1——管道外徑（m）;

2B+2b——管道兩側(cè)操作空間及支撐厚度，可取2.4?3.2m。

2）工作坑的長度：

L-Ll+L2+L3+L4+L5（m）（4.2）

式中L——矩形工作坑的底部長度（m）;

L1——工具管和長度（m）,當(dāng)采用管道第一節(jié)管作為工具管時(shí)，鋼筋混凝土管不宜

小于0.3m,金屬管不宜小于0.6m。

L2——管節(jié)長度（m）;

L3——出土工作間長度（m）;

L4——千斤頂長度（m）;

L5--頂管后背的總厚度（m）

3）工作坑的深度：當(dāng)工作坑為頂進(jìn)坑時(shí)，其深度按公式（4.3）計(jì)算

Hl=hl+h2+h3（4.3）

當(dāng)工作坑為接收坑時(shí)，其深度按式（4⑷計(jì)算。

H2=hi+h2（4.4）

式中Hl——頂進(jìn)坑面至坑底的深度（m）;

H2——接收坑地成至高底的深度（m）;

hl——地面至管道底部外緣的深度(m);

h2——管道外緣底部至導(dǎo)軌底面的高度(m);

h3——基礎(chǔ)及其墊層的厚度。但不應(yīng)小于該處井室的基礎(chǔ)及墊層厚度(m)o

(3)工作坑的基礎(chǔ)

為了防止工作坑地基沉降，影響管道頂進(jìn)位置的準(zhǔn)確性，應(yīng)在坑底修筑基礎(chǔ)，常

用基礎(chǔ)形式為混凝土基礎(chǔ)和枕木基礎(chǔ)。

含水弱土層通常采用混凝土基礎(chǔ)，混凝土基礎(chǔ)的尺寸根據(jù)地基承載力和施工要求

而定。一般混凝土的寬度比管徑大40cm為宜，長度至少為管長的1.2?1.3倍，通常采

用2節(jié)管長，基礎(chǔ)的厚度為20?30cm、強(qiáng)度等級為CIO?C15。當(dāng)?shù)叵滤S富、土質(zhì)很

差時(shí)，混凝土基礎(chǔ)可鋪滿全基坑，基礎(chǔ)厚度和強(qiáng)度等級也可適當(dāng)增加。

當(dāng)土質(zhì)密實(shí)、管徑較小、無地下水、頂進(jìn)長度較短時(shí)，可采用枕木基礎(chǔ)，枕木基

礎(chǔ)用方木鋪成，其平成尺寸與混凝土基礎(chǔ)相同。根據(jù)地基承載力的大小，枕木基礎(chǔ)又

分疏鋪和密鋪兩種。枕木一般采用15cmX15cm的方木，疏鋪枕木的間距為40?80cm。

(4)導(dǎo)軌

導(dǎo)軌設(shè)置在基礎(chǔ)之上，其作用是引導(dǎo)管子按照設(shè)計(jì)的中心線和坡度頂進(jìn)，保證管

子在頂入土中之前位置正確。導(dǎo)軌有鋼導(dǎo)軌和木導(dǎo)軌兩種，其長度以滿足施工要求為

準(zhǔn)，一般等于基礎(chǔ)的長度。

1)軌道距離：施工中應(yīng)首先選用鋼導(dǎo)軌，鋼導(dǎo)軌一般采用輕型鋼軌，管徑較大時(shí),

也可采用重型鋼軌，如圖14-4所示。兩根鋼軌的距離控制在管徑的0.45?0.6倍之間。

圖14-4

2)導(dǎo)軌的安裝方法及技術(shù)要求：由于導(dǎo)軌是一個(gè)定向軌道，其安裝質(zhì)量對管道頂

進(jìn)工作影響很大。因此安裝后的導(dǎo)軌應(yīng)當(dāng)牢固，不得在使用中產(chǎn)生位移；并且要求兩

導(dǎo)軌應(yīng)順直、平行、等高或略高于該處管道的設(shè)計(jì)高程，其縱坡應(yīng)與管道設(shè)計(jì)坡度相

一致。安裝導(dǎo)軌時(shí)，應(yīng)首先利用垂球和直尺確定導(dǎo)軌的間距和平面位置，然后測出導(dǎo)

軌各點(diǎn)的實(shí)際高程，并與設(shè)計(jì)高程相比較，確定導(dǎo)軌的高程調(diào)整量后進(jìn)行安裝。當(dāng)鋼

軌安裝在混凝土基礎(chǔ)上時(shí)，可在澆筑混凝土基礎(chǔ)時(shí)，在混凝土基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋作為軌枕的

方木，如圖14-6所示。導(dǎo)軌用道釘固定在方木上，或者在混凝土基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋工字鋼或

槽鋼，將鋼軌放在預(yù)埋件上，用電焊接鋼軌與預(yù)埋件焊牢；也可以在澆筑混凝土?xí)r，

在道釘周圍預(yù)留孔洞，鋼軌穩(wěn)好后，穿上魚尾地腳螺栓，澆筑二次混凝土。

導(dǎo)軌的安裝精度必須滿足施工要求。其允許偏差為：軸線3mm；頂面高程0?+3mm；

兩軌內(nèi)距±2mm。

圖14-6基礎(chǔ)預(yù)埋方木穩(wěn)軌

(5)后背與后座墻

后背是千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)，承受著管子頂進(jìn)時(shí)的全部水平頂力，并將頂力均勻地

分布在后座上。后背應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，當(dāng)最大頂力發(fā)生時(shí)，不允許

產(chǎn)生相對位移和彈性變形，此外要考慮后背是臨時(shí)結(jié)構(gòu)，應(yīng)力求節(jié)約。

1）后背形式：常用的后背形式有原土排木后背、剛板樁后背、管后背和人造重力

式后背。當(dāng)管道埋置較深，頂力較大時(shí)，也可采用沉井后背或地下連續(xù)墻后背。

后座墻主要采用原土座墻，這種后座墻造價(jià)經(jīng)濟(jì)、修建方便。一般的粘土、亞粘

土、砂土都可做原土后座墻。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，原土后座墻的長度一般不小于7m,選擇

工作坑的位置時(shí)，應(yīng)盡量考慮利用原土后座墻。

a、原土排木后背：當(dāng)頂力較小，土質(zhì)良好，無地下水或采用人工降低地下水效果

良好時(shí)，可采用原土排木后背，其結(jié)構(gòu)形式如圖14-8所示。該后背緊貼垂直的原土后

座墻密排15cmXI5cm或20cmX20cm的方木，其寬度和高度不小于所需的受力面積，

排木外側(cè)立2?4根立鐵，一般為40號工字鋼，放在千斤頂作用點(diǎn)位置，在立鐵外側(cè)放

一根大剛度橫鐵，千斤頂作用在橫鐵上。

b、鋼板樁后背：當(dāng)頂力較大，土質(zhì)較好，且有地下水或降水效果不理想時(shí)，可采

用鋼板樁后背，其形式如圖14-9

圖14-8原土排木后背圖14-9鋼板樁后背

1一方木；2一立鐵；3—橫鐵；4—基礎(chǔ)；5—導(dǎo)軌1一鋼板樁；2—橫鐵；3一封閉框架支撐;

4—導(dǎo)軌；5—基礎(chǔ)

板樁式后背的修筑在工作坑開挖以前，先用型鋼（槽鋼、工字鋼）打入土中，以

免開挖工作坑時(shí)擾動板樁后壁土座。工作坑開挖一定深度后，在靠近工作坑頂部及擬

頂管上部一定距離用封閉框架進(jìn)行支撐，這樣既能保證結(jié)構(gòu)安全，也不影響下管和出

土。工作坑開挖完畢后，在鋼板樁外側(cè)放一根大剛度橫鐵，以便千斤頂作用在橫鐵上。

2）后背受力：為了保證頂管后背的穩(wěn)定，后座墻土體不發(fā)生破壞，應(yīng)使頂管發(fā)生

的最大頂力小于后座土體的允許抗力，故應(yīng)對頂力和后座墻土抗力進(jìn)行計(jì)算。以保證

后背和后座墻土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2工作坑的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

1、在工作坑內(nèi)外設(shè)置中心控制樁。

2、將地面的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)用水準(zhǔn)儀（精度指標(biāo)不低于3mm）引入工作坑的底部，設(shè)

置兩點(diǎn)，選擇不易碰撞及不遮擋測量視線的地方設(shè)置。

3、工作坑的中心樁與水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置必須牢固可靠，要經(jīng)常校對并保證準(zhǔn)確。

4、中心樁應(yīng)設(shè)可靠的延長柱。

5、管道中心樁的位置，要考慮到后背中基礎(chǔ)變形的影響。

項(xiàng)管工作坑的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表13-1-7

檢驗(yàn)頻率

序號項(xiàng)目允許偏差

范圍點(diǎn)數(shù)檢驗(yàn)方法

1工作坑每側(cè)寬度，長度不小于設(shè)計(jì)規(guī)定每座2

垂直度0.1%H1掛中線用尺量

2后背每座

水平線與中心線的偏差0.1%L1用垂線角尺

+3mm

高程1用水平儀測

0

3導(dǎo)軌每座

左3mm

中線位移1用經(jīng)緯儀測

右3mm

注：表內(nèi)H為后背的垂直高度（單位：m）;

L為后背的水平長度（單位：m）.

二、頂管設(shè)備

1、液壓千斤頂

液壓千斤頂?shù)臉?gòu)造形式分活塞式和柱塞式兩種。其作用方式有單作用液壓千斤頂

及雙作用液壓千斤頂，由于單作用液壓千斤頂在頂管使用中回鎬不便(臥用回鎬時(shí)，

需用外力壓回)，所以一般采用雙作用活塞式液壓千斤頂。

液壓千斤頂由控制箱和千斤頂組成，有手動控制及電動控制。

(1)液壓控制箱：一般用電泵驅(qū)動，可將油箱、高壓油泵、液壓操縱箱安裝成一

個(gè)整體。

(2)千斤頂(頂鎬)

千斤頂?shù)纳a(chǎn)種類很多，其規(guī)格與性能可根據(jù)現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)廠的產(chǎn)品說明

選用。頂管一般采用頂力為2000kN-4000kN的千斤頂，行程有0.25、0.5、0.8、1.2、2.1m……

等。

(3)液壓工作用油在頂管施工中經(jīng)常采用的是普通液壓油。

2、頂鐵

頂鐵是頂管過程中傳遞頂力的工具，它可延長千斤頂?shù)男谐?，并且擴(kuò)大管節(jié)端部

的承壓面積。頂鐵由各種型鋼制成，其強(qiáng)度和剛度應(yīng)經(jīng)過核算。頂鐵根據(jù)安放位置與

使用作用的不同，可分成順鐵、橫鐵和立鐵。順鐵是在頂進(jìn)過程中與頂鎬的行程長度

配合傳遞頂力，在頂鎬與管子之間陸續(xù)安放。

頂鐵的形式一般有矩形、圓形、弧形等，其斷面參見圖13-212的(a)、(b)、(c)

(a)矩形頂鐵

(b)圓形頂鐵

(c)弧形頂鐵

圖13-2-1.2頂鐵示意圖

圓形或弧形頂鐵，主要用于保護(hù)管子端面，使端面?zhèn)髁鶆?，其材料可用鑄鋼或

用鋼板焊接成型內(nèi)灌注C28混凝土。圓形或弧形頂鐵端面必須與管子端面形狀吻合（企

口或平口）。

3、其他輔助設(shè)備及工具

（1）工作臺及棚架

1）工作臺：搭設(shè)在工作坑的頂面，主梁采用型鋼，上面鋪設(shè)15cmXl5cm方木，

作為承重平臺，中間留下管和出土的方孔為平臺口，在平口上設(shè)活動蓋板（裝有滾動

輪與導(dǎo)軌。）

承重平臺主梁必須根據(jù)荷載計(jì)算選用（管重、人重及其他附加荷載），主梁兩端伸

出工作坑壁搭地不得小于1.2m。

平臺口的尺寸（長X寬）為：

長度L=h+0.8（13.2.2-1）

寬度B=Dl+0.8（13.2.2-2）

式中h——管子長度（m）;

D1——管外徑（m）。

2）棚架：即起重架與防雨（雪）棚合成一體，罩以防雨棚布為工作棚。

起重機(jī)卷揚(yáng)機(jī)、滑輪或電葫蘆門式架，應(yīng)根據(jù)起重量核算配備，參見示意圖13-2-2.1、

13-2-2.2o

圖13-2-2.1卷揚(yáng)機(jī)起重臺與棚架示意圖

1一棚架；2一卷揚(yáng)機(jī)；3—活動蓋板；4一滾輪軌；5一方木；6一槽鋼；7—工字鋼；8-

工作坑撐木

圖13-2-2.2電動葫蘆門架示意圖圖13-2-2.3工具內(nèi)漲圈示意圖

(2)測量儀器

1)水準(zhǔn)儀一臺

2)經(jīng)緯儀或激光經(jīng)緯儀一臺

(3)常用工具

頂管用的工具有內(nèi)漲圈(參見圖13-2-2.3),硬木楔、水平尺、特制短高程尺、鋼

尺、垂球、小線、出土小車等。

(4)管道臨時(shí)聯(lián)結(jié)設(shè)備

為了保證管子頂時(shí)中不產(chǎn)生錯口和偏斜，提高管道的整體性，應(yīng)在第一節(jié)管子頂

完后，將擬頂?shù)牡诙?jié)管子和已入土的第一節(jié)管子進(jìn)行臨時(shí)聯(lián)結(jié)，所用設(shè)備稱為臨時(shí)

聯(lián)結(jié)設(shè)備。通常采用鋼板焊成的裝配式內(nèi)漲圈，如圖14-15所示。內(nèi)漲圈一般由10mm

左右厚的鋼板焊接而成，寬度300?400mm。為了提高剛度，可在裝配點(diǎn)附近焊肋加固。

安裝時(shí)，將漲圈放于相鄰兩節(jié)管口處，調(diào)整螺栓使?jié)q圈與管內(nèi)壁漲緊，從而將兩節(jié)管

子聯(lián)結(jié)起來。

除裝配式內(nèi)漲圈以外，有些地區(qū)使用鋼制圓環(huán)內(nèi)漲圈，如圖14-16所示。圓環(huán)現(xiàn)漲

圈的直徑略小于管子的內(nèi)直徑。安裝時(shí)，漲圈放于管口處，漲圈上部與管子的間隙用

木楔卡牢。

近年來，為了進(jìn)一步提高頂進(jìn)管道的整體性，保證接口質(zhì)量，在管道臨時(shí)聯(lián)結(jié)方

面，除了使用傳統(tǒng)的內(nèi)漲圈外，在管道的外壁增加了外套環(huán)，使物管道之間的連接更

加牢固，并為管道接口創(chuàng)造了更優(yōu)越的條件。安裝外套環(huán)的管子需做特殊處理，即在

管口外壁做成凹槽，如圖14-17所示。安裝外套環(huán)時(shí)，先將外套環(huán)放進(jìn)凹槽之外，擰緊

螺栓使套箍緊管子，然后對接口處進(jìn)行焊接，構(gòu)成封閉套環(huán)，最后再將螺栓及法蘭用

氣割切除，形成光滑表面。外套環(huán)可作為永久接口的一部分，管道就不再拆除。

圖14-17管口處理及外套環(huán)安裝

1一管口處理；2—外套環(huán)安裝

(5)運(yùn)土設(shè)備：一般采用雙輪手推車在和內(nèi)運(yùn)土。再由垂直運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)送至地面。

三、施工程序及操作方法

1、施工程序

(1)制定施工方案，主要內(nèi)容包括工作坑的位置和尺寸，頂管后背的結(jié)構(gòu)形式，

掘進(jìn)方式，下管和出土方法，頂進(jìn)設(shè)備的確定，降低地下水的措施，保證質(zhì)量及安全

的措施等。

(2)測量放線，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求，將頂管工作坑的位置測設(shè)到地面上，并引

測復(fù)試時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。

(3)降低地下水位，一般采用人工降低地下水位的方法并應(yīng)在工作坑內(nèi)設(shè)置排水

溝、集水井作為備用。

(4)開挖工作坑并進(jìn)行支撐。

(5)安裝設(shè)備。主要包括頂進(jìn)設(shè)備、出土和下管設(shè)備、測量設(shè)備、照明和通風(fēng)設(shè)

備等。

(6)頂進(jìn)操作。頂進(jìn)操作包括挖土、運(yùn)土、頂進(jìn)、更換頂鐵及測量校正等工作，

可按兩個(gè)循環(huán)進(jìn)行，如圖14-18所示。

(7)拆除漲圈，運(yùn)出工作坑，進(jìn)行管子接口。

(8)拆除設(shè)備。

(9)在工作坑內(nèi)砌筑檢查井。

(10)最后還土。

圖14-18頂進(jìn)操作圖

2、操作方法

（1）挖土與運(yùn)土：管前挖土是保證頂進(jìn)質(zhì)量及防止地面沉降的關(guān)鍵。由于管子在

頂進(jìn)中是順著已挖好的土壁前進(jìn)的，所以管前挖土的方向和開挖形狀，直接影響頂進(jìn)

管位的正確性，因此管前周圍超挖應(yīng)嚴(yán)格控制。在一般頂管地段，土質(zhì)良好，可超越

管端30?50m。在鐵路道軌下不得超越管端以外10cm,并隨挖隨頂，在道軌以外最大

不得超過30cm,同時(shí)應(yīng)遵守其管理單位的規(guī)定。在不允許土下沉的頂管地段（如上面

有重要構(gòu)筑物或其他管道），管子周圍一律不得超挖。在一般頂管地段，上面允許超挖

1.5cm,但在下面135。范圍內(nèi)不得超挖，一定保持管壁與土基表面吻合，參見圖13-3-2.1o

在土層松散或有流砂的地段頂管時(shí)，為了防止土方坍落，保證安全和便于挖土操作，

在首節(jié)前端可安裝管帽（帽檐伸出的長度取決于土質(zhì)，參見圖13-3-2.2）o將管帽頂入

土中后便可在帽檐下挖土。管前挖土深度，應(yīng)視土質(zhì)情況和千斤頂?shù)墓こ绦谐潭ǎ?/p>

一般為千斤頂?shù)某鲦€長度。如果超挖過大，土壁開挖形狀不易控制，容易引起管位偏

差和上方坍塌。特別松軟土層，應(yīng)對管頂上部土進(jìn)行加固，或在管前安裝管帽。操作

人員工作時(shí)，要警惕土方垮塌傷人，控出的士及時(shí)外運(yùn)。

圖13-3-2.1超挖示意圖圖13-3-2.1管帽示意圖

帽檐的長度（L）,應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況定，有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為:

D

L=taRH（13.3.2）

式中L——帽檐的長度（mm）；

D——管子的外徑（mm）；

----土壤的內(nèi)摩擦角（°）。

（2）頂進(jìn)：

1）頂進(jìn)開始時(shí)，應(yīng)緩慢時(shí)行，待各接觸部位密合后，再按正常頂進(jìn)速度頂進(jìn)。

2）頂時(shí)中若發(fā)現(xiàn)油路壓力突然增高，應(yīng)停止頂進(jìn)，檢查原因并經(jīng)過處理后方可繼

續(xù)頂進(jìn)，回鎬時(shí)，油路壓力不得過大，速度不得過快。

3）挖出的土方要及時(shí)外運(yùn)，及進(jìn)頂進(jìn)，使頂力限制在較小的范圍內(nèi)。

頂進(jìn)是利用千斤頂出鎬在后背不動的情況下，將管子推入土中。其操作過程如下:

4）安裝U型頂鐵或圓形并擠牢，待管前挖土滿足要求后，啟動油泵，操縱控制閥,

使千斤頂進(jìn)油，活塞伸出一個(gè)行程，將管子推進(jìn)一段距離。

5）操縱控制閥，使千斤頂反向進(jìn)油，活賽回縮。

6）安裝頂鐵，重復(fù)上述操作，直到管端與千斤頂之間可以放下一節(jié)管子為止。

7）卸下頂鐵，下管，在混凝土管接口處入一圈油麻辮、橡膠圈或其它柔性材料，

管口內(nèi)側(cè)留有10?20mm的間隙，以利接口和應(yīng)力均勻。

8）在管內(nèi)口安裝內(nèi)漲圈。如設(shè)計(jì)有外套環(huán)時(shí)，可同時(shí)安裝外套環(huán)。安裝工具脹圈

（臨時(shí)連接）時(shí)，為了防止鋼筋混凝土管在頂管中錯口，有利于導(dǎo)向，頂進(jìn)的前數(shù)節(jié)

管中，在接口處應(yīng)安裝內(nèi)脹圈，通過背楔或調(diào)整螺栓，使脹圈與管壁脹緊成為一個(gè)剛

體。脹圈一定要對正接口縫隙，安裝牢固，并在頂進(jìn)中隨時(shí)檢查調(diào)整（工具脹圈參見

13-2-2條的圖13-2-2.3）o

9）重新裝好U型頂鐵或環(huán)形頂鐵，重復(fù)上述操作。

頂時(shí)時(shí)就遵照“先挖后頂，隨挖K頂”的原則。應(yīng)連續(xù)作業(yè)，盡量避免中途停止。

程實(shí)踐證明，在粘性土層中頂進(jìn)時(shí)，因某種原因使連續(xù)施工中斷，重新起頂時(shí)，頂力

將會增加50%?100%。但在飽和砂土中頂進(jìn)中斷后，重新起頂時(shí)，頂力會比中斷前的

頂力小。這一點(diǎn)施工中應(yīng)引起注意。

另外在管道頂進(jìn)中，發(fā)現(xiàn)管前方坍塌，后背傾斜、偏差過大或油泵壓力表指針驟

增等情況，應(yīng)停止頂進(jìn)，查明原因，排除障礙后再繼續(xù)頂進(jìn)。

四、測量與校正

1、測量放樣

（1）在頂?shù)谝还?jié)管（工具管）時(shí)，以及在校正偏差過程中，測量間隔不應(yīng)超過30cm,

保證管道入土的位置正確；管道進(jìn)入土層后的正常頂進(jìn)，測量間隔不宜超過100cm。

（2）中心測量：頂進(jìn)長度在60m范圍內(nèi)，可采用垂球拉線的方法進(jìn)行測量，要求

兩垂球的間距可能地拉大，用水平尺測量頭一節(jié)管前端的中心偏差（參見圖13-3-3-3.1）。

一次頂進(jìn)超過60m應(yīng)采用經(jīng)緯儀或激光導(dǎo)向儀測量（即用激光束定位）。

圖13-3-3.1小線垂球延長線法測量中心示意

（3）高程測量：用水準(zhǔn)儀及特制高程尺（參見圖13-3-3.2）,根據(jù)工作坑內(nèi)設(shè)置的

水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高（設(shè)兩個(gè)），測頭一節(jié)管前端與后端管內(nèi)底高程，以掌握頭一節(jié)管子的走向

趨勢。測量后應(yīng)與工作坑內(nèi)另一水準(zhǔn)點(diǎn)閉合。

（4）激光測量：用激光經(jīng)緯儀（激光束導(dǎo)向）安裝在工作坑內(nèi)，并按照管線設(shè)計(jì)

的坡度和方向調(diào)整好，同時(shí)在管內(nèi)裝上標(biāo)示牌（接受靶，參見圖13-3-3.3）,當(dāng)頂進(jìn)的

管道與設(shè)計(jì)位置一致時(shí)，激光點(diǎn)即可射到標(biāo)示牌中心，說明頂進(jìn)質(zhì)量無偏差，否則根

據(jù)偏差量進(jìn)行校正。

（5）全段頂完后，應(yīng)在每個(gè)管節(jié)接口處測量其中心位置和高程，有錯口時(shí)，應(yīng)測

出錯口的高差。

2、校正(糾偏)

頂管誤差校正是逐步進(jìn)行的，形成誤差后不可立即將已頂好的管子校正到位，應(yīng)

緩緩進(jìn)行，使管子逐漸復(fù)位，不能猛糾硬調(diào)，以防產(chǎn)生相反的結(jié)果。常用的方法有以

下3種：

(1)超挖糾偏法：偏差為1?2cm時(shí)，可采用此法，即在管子偏向的反側(cè)適當(dāng)超

挖，而在偏向側(cè)不超挖甚至留坎，形成阻力，使管在頂進(jìn)中向阻力小的超挖側(cè)偏向，

逐漸回到設(shè)計(jì)位置。

(2)頂木糾偏：偏差大于2cm,在超挖糾偏不起作用的情況下可用此法。用圓木

或方木的一端頂在管子偏向的另一側(cè)內(nèi)管壁上，另一端斜撐在墊有鋼板或木板的管前

圖13-3-3.2管端高程尺圖13-333激光測量標(biāo)示牌

土壤上，支頂牢固后，即可頂進(jìn)，在頂進(jìn)中配合超挖糾偏法，邊頂邊支。利用頂進(jìn)時(shí)

斜支撐分力產(chǎn)生的阻力，使頂管內(nèi)阻力小的一側(cè)校正。

(3)千斤頂糾偏法：方法基本同頂木糾偏法，只是在頂木上用小千斤頂強(qiáng)行將管

慢慢移位校正。

3、對頂接頭

對頂施工時(shí)，在頂至兩管端相距約1m時(shí)，可從兩端中心掏挖小洞，使兩端通視,

以便校對兩管中心線及高程，調(diào)整偏差量，使兩管準(zhǔn)確對口。

五、觸變泥漿減阻頂進(jìn)

為了減少頂進(jìn)阻力，增大頂進(jìn)長度，并防止坍方，一般采用在管壁與土壁的縫隙

間注入觸變泥漿，形成泥漿套，減少管壁與土壁之間的摩擦阻力。這種泥漿除起潤滑

作用外，靜置一定時(shí)間泥漿固結(jié)，產(chǎn)生強(qiáng)度。

泥漿在輸送和灌注過程中具有流動性、可泵性。灌注主要從頂管前端進(jìn)行，頂進(jìn)

一定距離后，并應(yīng)從后端及中間進(jìn)行補(bǔ)漿。

1、應(yīng)用觸應(yīng)泥漿的設(shè)備

(1)泥漿封閉設(shè)備；包括前封閉管(前端刃腳工具管設(shè)封閉環(huán))及后封閉圈，主

要作用是防止泥漿從管端流出。

(2)調(diào)漿設(shè)備：包括拌合機(jī)及儲漿罐等。

(3)灌漿設(shè)備：包括泥漿泵(或空氣壓縮機(jī)、壓漿罐)、輸漿管、分漿罐及噴漿

管等。

前封閉管的外徑比所頂管子的包徑大40?80mm為宜，即管外形成一個(gè)20?40mm

厚的泥漿環(huán)。前封閉管前端應(yīng)有刃腳，頂進(jìn)時(shí)切土前進(jìn)，使管外土壤緊貼前封閉管的

外壁，以防漏漿，或者在前封閉管前另行安裝具有刃腳并有調(diào)向設(shè)備的頂進(jìn)工具管。

一般前端注漿工具管的形狀參見圖13-3-4.1o

工作坑內(nèi)管子的穿越面如土質(zhì)容易坍塌時(shí)，可灌筑混凝土擋土墻，同時(shí)代替后封

閉圈的作用。在混凝土墻中應(yīng)預(yù)埋噴漿管及為安裝封閉圈用的螺栓(參見示意圖

13-3-4.2)o混凝土墻預(yù)留洞的直徑比前封閉管的外徑大10?20mm為宜。

2、觸變泥漿的材料

(1)觸變泥漿的主要成分是膨潤土，摻入堿(碳酸鈉)和水配制而成。

（2）觸變泥漿的配合比參考表13-3-4.1。

圖13-3-4.1前注漿工具管示意圖圖13-342后封閉圈示意

觸變泥漿配比（重量比）表13-3-4.1

膨潤土的膠質(zhì)價(jià)膨潤土水堿（碳酸鈉）

60-701005242?3

70-801005241.5-2

80?901006142?3

90~1001006141.5-2

注：膨潤土的膠質(zhì)測定方法如下：

1）將蒸儲水注入直徑25mm,容量100ml的量筒中，至60?70ml刻度處；

2）稱膨潤土試料15g,放入筒中，再加水至95ml刻度，蓋上塞子，搖晃5min,使膨潤土與水

混合均勻；

3）加入氧化鎂1g,再加水至10ml刻度，蓋好塞子，搖晃Imin；

4）靜置24h使之沉淀，沉淀物的界面刻度即為膨潤土的膠質(zhì)價(jià)。

（3）為了在頂進(jìn)完畢后使觸變泥漿固結(jié)增強(qiáng)，可摻入凝固劑（石灰膏）。但為了

在施工使用時(shí)保持流動性，還必須摻入緩凝劑（工業(yè)六糖）和塑化劑（松香酸鈉）。以

上摻入劑的配比可參考表13-3-4.2o

觸變泥漿摻入劑配比（重量比，以膨潤土為100）表13-342

石灰膏工業(yè)六糖松香酸鈉（干重）水

4210.128

注：石灰膏的含水量為110%,實(shí)際石灰占膨潤土的比重為20%。

3、觸變泥漿一般拌合程序

(1)將定量的水放水?dāng)嚢韫迌?nèi)，并取其中一部分水溶化堿；

(2)在攪拌過程中，將定量的膨潤土徐徐加入攪拌罐內(nèi)，攪拌均勻；

(3)將溶化的堿水倒入攪拌罐內(nèi)(堿水必須在膨潤土攪拌均勻后加入)，再攪拌

均勻，放置12h后即可使用。

4、觸變泥漿摻入凝固劑時(shí)的拌合程序

(1)用規(guī)定比例的水分別將工業(yè)六糖及松香酸鈉溶化；

(2)將溶化的工業(yè)六糖放入石灰膏內(nèi)，拌合成均勻的石灰漿；

(3)再將溶化的松香酸鈉放入石灰漿內(nèi)，拌合均勻；

(4)將上述拌合好的摻入劑，按規(guī)定比例倒入已拌合好并放置12h的觸變泥漿內(nèi)，

攪拌均勻，即可使用。

5、觸變泥漿使用應(yīng)注意的事項(xiàng)

(1)注漿孔的布置宜按管道直徑的大小確定，一般每個(gè)斷面可設(shè)置3?4個(gè)，并

具備排氣功能。

(2)攪拌均勻的泥漿應(yīng)靜置一定時(shí)間后方可灌注。

(3)灌漿前，應(yīng)通過注水檢查灌漿設(shè)備，確認(rèn)設(shè)備正常后方可灌注。

(4)灌漿壓力可按不大于0.1MP開始加壓，在灌漿過程中再按實(shí)際情況調(diào)整。

(5)灌漿時(shí)，按灌漿孔斷面位置的前后順序依次進(jìn)行，并應(yīng)與管道和中繼間的頂

進(jìn)同步。

(6)灌漿遇有機(jī)械故障、管路堵塞、接頭滲漏等情況時(shí)，經(jīng)處理后方可繼續(xù)頂進(jìn)。

六頂管的接口

1、鋼筋混凝土管

（1）頂進(jìn)鋼筋混凝土管時(shí)，在兩管的接口處加襯墊，一般是墊麻辮或3?4層油

氈，企口管應(yīng)墊于外梯處，平口管應(yīng)偏于管縫外側(cè)放置，使頂緊后的管內(nèi)縫有1?2cm

的深度，以便頂進(jìn)完成后進(jìn)行填縫。

（2）內(nèi)接口

頂進(jìn)完畢后，拆除臨時(shí)連接的內(nèi)脹圈，進(jìn)行內(nèi)接口，其接縫處理應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定，

如設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)，可采用以下方法：

1）平口管，填打石棉水泥或填塞膨脹水泥砂漿（其配比同鑄鐵管的此種接口）參

見圖13-3-5.1o

填^前先清理接縫，并用清水濕潤，填縫完畢及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

2）企口管：填打油訂石棉水泥或打油麻填塞膨脹水泥砂漿（其配比同鑄鐵管的此

種接口）參見圖13-3-5.2o

圖13-3-5.1平口管的接口形式圖13-3-5.2企口管的接口形式

填縫前先清理接縫，填打油麻（深度的1/3）然后用清水濕潤縫隙，填打石棉水泥

或塞搗膨脹水泥砂漿，填縫完畢及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

3）內(nèi)套環(huán)接口：一般用于污水管道，內(nèi)接口采用鋼套環(huán)石棉水泥或膨脹水泥砂漿

接口。鋼套環(huán)外露面應(yīng)刷防腐涂料，鋼套環(huán)接口處與管內(nèi)底應(yīng)用細(xì)混凝土找平（135。

范圍內(nèi)），此種接口費(fèi)用較高應(yīng)與設(shè)計(jì)具體商定。

七頂進(jìn)管道的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

1、外觀質(zhì)量

(1)目測直順、無反坡、清潔、不積水、管節(jié)無裂縫。

(2)鋼筋混凝土管道內(nèi)接口

1)填料飽滿、密實(shí)，且與管節(jié)接口內(nèi)側(cè)表面齊平；

2)內(nèi)套環(huán)接口應(yīng)對正管縫，填料密實(shí)、均勻，每側(cè)凹進(jìn)套環(huán)邊緣1?2mm。

(3)頂管中如遇塌方或超挖空隙必須進(jìn)行處理。

2、頂進(jìn)管道的允許偏差

(1)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)《市政排水管渠工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ3—90)中規(guī)定的頂

管允許偏差見表13-3-6.1。

頂管允許偏差表13-6-6.1

序允許偏差檢驗(yàn)頻率

項(xiàng)目檢驗(yàn)方法

號(mm)范圍點(diǎn)數(shù)

150每節(jié)管1測量并查閱測量記錄

+30

管內(nèi)D<1500mm每節(jié)管

-40

2，慶1口J1用水準(zhǔn)儀測量

+40

程1500mm每節(jié)管

-50

3相鄰管間錯口15%管壁厚，且不大于20每個(gè)接口1用尺量

4對頂時(shí)管子錯口50對頂接口1用尺量

注：表內(nèi)D為管徑。

八頂管施工記錄與管理

在一個(gè)施工段的管子頂進(jìn)過程中，管道一直處于動態(tài)，對于加強(qiáng)頂進(jìn)施工中的動

態(tài)管理，是提高頂進(jìn)質(zhì)量的首要保證。頂進(jìn)施工記錄則是反映管道在頂進(jìn)過程中動態(tài)

情況的依據(jù)。因此，應(yīng)認(rèn)真填寫頂進(jìn)施工記錄，做好交接班，掌握頂進(jìn)的動態(tài)，做到

情況明、問題清、有對策、處理及時(shí)。

1、頂進(jìn)記錄與交接班

(1)填寫頂進(jìn)施工記錄必須真實(shí)、清晰、完整。

（2）交接班時(shí)，當(dāng)班的負(fù)責(zé)人必須向接班負(fù)責(zé)人交清記錄，并說明在頂進(jìn)操作中

所出現(xiàn)（發(fā)現(xiàn)）的問題及處理情況（包括工作坑的情況、設(shè)備情況、頂進(jìn)的質(zhì)量情況

等）。

2、問題及時(shí)處理

對于影響頂進(jìn)質(zhì)量與安全的問題，必須及時(shí)處理，減少停滯，不得不停下來研究

解決原始記錄（交接班記錄），只反映了當(dāng)班的情況，但頂進(jìn)的管道在動態(tài)過程中的變

化情況則應(yīng)掌握，所以每頂進(jìn)10?20m宣全面檢驗(yàn)一次施工質(zhì)量，存在的問題應(yīng)在繼

續(xù)頂進(jìn)中得到解決。

4、提高施工素質(zhì)

提高施工及操作人員的素質(zhì)，加強(qiáng)在頂管施工中的動態(tài)管理，是保證頂進(jìn)施工質(zhì)

量的關(guān)鍵。頂進(jìn)施工必須認(rèn)真制定并貫徹執(zhí)行施工方案及有關(guān)規(guī)定，把握頂進(jìn)動態(tài)中

的情況，才能提高頂進(jìn)后的施工質(zhì)量。

4.3.2中繼間頂管

—中繼間的工作原理

應(yīng)用中繼間是長距離頂管采取的主要技術(shù)措施。

隨著頂進(jìn)長度的增加，管壁與土層的摩阻力則隨之增大，雖然利用觸變泥漿可以

減阻，加長頂進(jìn)距離，但有一定限度。因?yàn)轫斶M(jìn)長度增加以后，管壁的施工應(yīng)力也將

越來越大，管壁承受的施工應(yīng)力，以及工作坑后背結(jié)構(gòu)和頂進(jìn)設(shè)備承受的頂力，都有

一定的限度，所以長距離頂管應(yīng)設(shè)置中繼間，采用接力技術(shù)，來提高一次頂進(jìn)的長度,

減少工作坑。

中繼間頂管是將預(yù)頂?shù)墓艿婪指畛蓴?shù)段，設(shè)置中繼間，總頂力分散在數(shù)管段之間，

減少工作坑后背所承受的反力，見圖13-4-1。

圖13-4-1中繼間頂管示意圖

圖中管道分成了3段，設(shè)置了兩個(gè)中繼間，管段1,2,3可分別由中繼間I、H及

工作坑后背的頂力承擔(dān)頂進(jìn)。2,3管段是中繼間I的后座，3段管段和工作坑后背是中

繼間H的后座，最后第3段管段的后座仍是工作坑后背。施工時(shí)，各管段先后依次向

前推進(jìn)，當(dāng)工作坑前的一段頂進(jìn)完成后，再從最前1段開始新的一輪循環(huán)推頂、直至

全部管段頂入。

二中繼間的布置數(shù)量

由于一次頂進(jìn)的管材尺寸是一致的，因此力求所設(shè)中繼間和工作坑后背墻的頂力

布置盡可能相等。因?yàn)榈贗個(gè)中繼間不僅要克服管外壁摩阻力，同時(shí)要克服工具管正

面的阻力，所以第I段管段的長度必須小于其余各段的長度。

中繼間的數(shù)量及其在頂進(jìn)管段軸線上的位置，應(yīng)根據(jù)管道與土層的摩阻力計(jì)算來

決定，當(dāng)頂進(jìn)阻力接后背的設(shè)計(jì)頂力時(shí)，就應(yīng)設(shè)置中繼間。

在正常頂進(jìn)的情況下，設(shè)備的頂力使用應(yīng)按頂力設(shè)計(jì)值的70%?80%考慮，即留出

儲備力，以便遇到特殊情況時(shí)頂力增大而不致使管材及頂進(jìn)設(shè)備超載。

三中繼間的組成

中繼間主要是由殼體（鋼板制）與千斤頂組裝成的一種接力頂進(jìn)設(shè)備。千斤頂分

布固定的殼體內(nèi)，可裝獨(dú)立的油路系統(tǒng)和電氣

系統(tǒng)，或者與工作坑頂進(jìn)油路系統(tǒng)并用。示意

圖見圖13-4-3o

設(shè)計(jì)中繼間設(shè)備應(yīng)考慮以下幾方面因素：

1、殼體(機(jī)身)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；

2、沿周邊千斤頂?shù)牟贾茫?/p>

3、中繼間與其前后管子的連接防水；

4、中繼間設(shè)備拆裝要方便。

四中繼間操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

1、中繼間安裝與工作

(1)中繼間使用前，應(yīng)事先將中繼間拼裝好，并試驗(yàn)其液壓系統(tǒng)與電器系統(tǒng)，保

持完好。

(2)中繼間開始頂進(jìn)時(shí)，工作坑內(nèi)的千斤頂要緊頂在導(dǎo)軌上接好的管子上，防止

中繼間向工作坑方向退移。

(3)中繼間要與前后的管壁接牢，以防中繼間內(nèi)因設(shè)備布置重量的不平衡，在工

作中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。

(4)中繼間工作時(shí)，操作人員必須站在千斤頂?shù)臒o油壓側(cè)(活塞桿頂頭側(cè))，以

防油壓側(cè)出現(xiàn)事故。

(5)中繼間工作的順序是：第一個(gè)中繼間頂完后，卸油壓，開始第二個(gè)中繼間頂

進(jìn)，同樣再開第三個(gè)中繼間，依次開動下去，在最后開動工作坑千斤頂?shù)耐瑫r(shí)，又可

開動第一個(gè)中繼間，開始新一輪的循環(huán)頂進(jìn)。

(6)中繼間采用自動控制時(shí)，也需有專人巡視，以防萬一發(fā)生突然故障，便可立

即切斷操縱箱電源。

2、中繼間的拆除

(1)頂管到達(dá)終點(diǎn)后，應(yīng)立即開始中繼間的拆卸工作。由第一個(gè)中繼間開始往后

拆，拆除的空間由后面的中繼間繼續(xù)向前頂進(jìn)，使管口相連接。

(2)中繼間的拆除工作應(yīng)事先制定拆卸方法與安全措施，保證安全工作和設(shè)備完

好。

(3)拆卸中繼間應(yīng)先將千斤頂、油路、油泵、電器設(shè)備等拆除。拆下的油路與輔

助接頭嘴，都應(yīng)用棉絲擦凈封堵。拆除的零部件等要保管好。

(4)中繼間拆除的順序是：先頂部、次兩側(cè)、后底部。

(5)拆除后的部件與輔助件應(yīng)立即運(yùn)回車間，清潔整理，如近期繼續(xù)使用應(yīng)立即

組裝，保證完好。

4.3.3機(jī)械掘進(jìn)頂管

頂管時(shí)采用人工挖土勞動強(qiáng)度大、效率低，勞動環(huán)境惡劣，且受到管道直徑的限

制。而機(jī)械掘進(jìn)頂管可避免上述缺點(diǎn)。

機(jī)械掘進(jìn)頂管與人工掘進(jìn)頂管除了挖土和運(yùn)土方法不同外，其余部分基本相同。

機(jī)械掘進(jìn)頂管是由裝在管前端的機(jī)械鉆進(jìn)挖土設(shè)備挖土，再由傳送帶或車輛反復(fù)循環(huán)

運(yùn)土，從而代替了人工操作。

目前機(jī)械掘進(jìn)設(shè)備有兩個(gè)安裝方式。一種為機(jī)械固定在工具管內(nèi)，工具管被安裝

在被頂進(jìn)混凝土管前端，如圖14-27所示。另一種是將設(shè)備安裝在頂進(jìn)的第一節(jié)管中，

頂進(jìn)時(shí)安裝，竣工后拆除，故被稱為裝配式。由于工具管的機(jī)械構(gòu)造簡單，現(xiàn)場安裝

方便，工程上較多采用。

圖14-27工具管裝置示意圖

掘進(jìn)設(shè)備按挖土方式不同分水平鉆機(jī)式和縱向挖土式。圖14-28所示為水平鉆機(jī)式

掘進(jìn)設(shè)備，鉆機(jī)前端安裝刀架和刀齒，刀架由減速電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切土，切土掉

入刮泥板由鏈條輸送器轉(zhuǎn)運(yùn)到運(yùn)土小車或由皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出管外。在機(jī)殼與管子之間

對稱布置四個(gè)校正千斤頂，用于管道的糾偏。為了在坑壁與管壁間留有間隙，管中心

與鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)中心有一距離，因此這種掘進(jìn)設(shè)備也叫做偏心水平鉆機(jī)。

4.3.4水力掘進(jìn)頂管

水力掘進(jìn)頂管的挖土是利用高壓水槍的射流將頂進(jìn)前方的土沖成泥漿，再通過泥

漿管道輸送至地面儲泥場。整個(gè)工作是由裝在混凝土管前端的工具管來完成的。工具

管內(nèi)部的主要設(shè)備包括封板、噴射管、真空室、高壓水管、排泥系統(tǒng)等。

工具管的前端為沖泥艙。掘進(jìn)時(shí)，先開動千斤頂，由刃腳將士切入沖泥艙，然后

用人工操縱水槍操作把，將土沖成泥漿。泥漿經(jīng)過格柵是防止粗顆粒進(jìn)入泥漿管道。

管道的掘進(jìn)方向由中間的校正管控制。在校正管內(nèi)的水平和鉛垂軸線上分別裝一

對校正千斤頂，可使前端工具管向方向轉(zhuǎn)動，從而調(diào)整掘進(jìn)方向。

工具管的尾管是氣閘室。當(dāng)前端工具管出現(xiàn)故障時(shí)，維修人員可通過小密封門進(jìn)

入沖泥艙，為防止小密封門打開后涌入大量泥水，可先封閉氣閘室，經(jīng)升后再進(jìn)行操

作，保證氣壓和泥水壓力的平衡。維修完畢后，再逐漸降壓，恢復(fù)正常掘進(jìn)。所以氣

閘室是作為維修人員進(jìn)出高壓區(qū)時(shí)的升壓和降壓之用。

水力掘進(jìn)頂管生產(chǎn)效率高，其沖土、排泥連續(xù)進(jìn)行，可改善勞動條件，減輕勞動

強(qiáng)度，但需耗用大量的水，且需要有較大的存泥漿場地，故在某些缺水地區(qū)受到限制。

四、擠密土層頂管法

擠密土層頂管法也稱為穿刺頂管法，適用于小管徑頂管。使用這種方法頂管時(shí)，

無需掏土，只用千斤頂將管子直接頂入土層內(nèi)，管周圍土層被擠密。為了便于頂進(jìn),

可在頂管前端裝一錐形頭。錐形頭用鋼板焊成，底部直徑比管子外徑大25?30mm。錐

形頭可以同心，也可以偏心地套在頂管頭上，如圖14-31所示。

為了減小錐形頭刺入土壤時(shí)所受的阻力，應(yīng)嚴(yán)格控制錐形頭的中心角。中心角的

最大值隨土壤性質(zhì)而易，對于砂性土層，不大于60。；粉質(zhì)粘土，不大于50°;粘土不

大于40%

用穿刺法頂管時(shí)，應(yīng)考慮把土擠緊后的影響，即是否會破壞地下或地面的構(gòu)筑物,

故應(yīng)控制與鄰管間的凈距尺寸及距地面的深度。

穿刺頂管的工作坑與施工操作，大體和人工挖土頂管法相同，但不需要挖土與運(yùn)

土，從而避免了清理土壤時(shí)的復(fù)雜工序。

4.3.5盾構(gòu)法施工

盾構(gòu)又稱盾甲，是在不破壞地面情況下，進(jìn)行地下掘進(jìn)和襯砌的施工設(shè)備?？捎?/p>

于地下鐵道、水度隧道、城市地下綜合管廊及地下給排水管溝的修建工程。

盾構(gòu)法施工的主要優(yōu)點(diǎn)是：

1、盾構(gòu)施工時(shí)所需要頂進(jìn)的是盾構(gòu)本身，故在同一土層頂進(jìn)時(shí)，頂力不變，因此

盾構(gòu)法施工不受頂進(jìn)長度限制。

2、操作安全，可在盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的支撐下挖土和襯砌。

3、可嚴(yán)格控制正面開挖，加強(qiáng)襯砌背面空隙的填充，可控制地表的沉降。

一、盾構(gòu)構(gòu)造

盾構(gòu)結(jié)構(gòu)一般為一鋼筒，共分三部分，前部為切削環(huán)，中部為支撐環(huán)，尾部為襯

砌環(huán)，如圖14-32所示。

（一）切削環(huán)

切削環(huán)位于盾構(gòu)的最前端，為了便于切土及減少對地層的擾動，在它的前端做成

刃口型，稱為刃腳，在其內(nèi)部可安裝挖掘設(shè)備。

盾構(gòu)開挖分開放式和密封式。當(dāng)土質(zhì)穩(wěn)定，無地下水，可用開放式；而對松散的

粉細(xì)砂，液化土等不穩(wěn)定土層時(shí)，應(yīng)采用封閉式盾構(gòu)；當(dāng)需要支撐工作面，可使用氣

壓盾構(gòu)或泥水加壓盾構(gòu)。這時(shí)切削與支撐環(huán)之間設(shè)密封隔板分開。

（二）支撐環(huán)

支撐環(huán)位于切削環(huán)之后，處于盾構(gòu)中間部位，是盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的主體，承受著作用在

盾構(gòu)殼上的大部分大壓力，具有較大的剛度，在它的內(nèi)部，沿殼壁均勻地布置千斤頂,

如圖14-33所示。每個(gè)千斤頂連接進(jìn)油和回油管路。進(jìn)油管與分油箱相連，高壓油泵向

分油箱提供高壓油。為了便于頂進(jìn)和糾偏，可將全部千斤頂分成若干組，裝設(shè)閘門轉(zhuǎn)

換器，用來分組操作。另外在每要進(jìn)油管上裝設(shè)閥門，可分別操縱每個(gè)千斤頂。

圖14-32盾構(gòu)構(gòu)造圖14-33千斤頂及液壓系統(tǒng)圖

1刀刃；2千斤頂；3導(dǎo)向板；1高壓油泵；2總油箱；3分油箱；4閥門轉(zhuǎn)換器;

4灌漿口；5砌塊5千斤頂；6進(jìn)油管；7回流管；8盾構(gòu)外殼

此外，大型盾構(gòu)還將液壓、動力設(shè)備、操作系統(tǒng)、襯砌機(jī)等均集中布置在支撐環(huán)

中。在中小型盾構(gòu)中，也可把部分設(shè)備放在盾構(gòu)后面的車架上。

（三）襯砌環(huán)

襯砌環(huán)位于盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的最后，它的主要作用是掩護(hù)襯砌塊的拼裝，并防止水、土

及注漿材料從盾尾間隙進(jìn)入盾構(gòu)。襯砌環(huán)應(yīng)具有較強(qiáng)的密封性，其密封材料應(yīng)耐磨、

耐拉并富有彈性。常用的密封形式有單純橡膠型、橡膠加彈簧鋼板型、充氣型和毛刷

型，但效果均不理想，故在實(shí)際工程中可采用多道密封或可更換的密封裝置。

二、盾構(gòu)施工

（一）施工準(zhǔn)備工作

盾構(gòu)施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和有關(guān)資料，對施工現(xiàn)場進(jìn)行全面勘查，根據(jù)地形、

地質(zhì)、周圍環(huán)境及設(shè)備情況編制盾構(gòu)施工方案，并按施工方案進(jìn)行準(zhǔn)備。

施工方案所包括的內(nèi)容有：盾構(gòu)的選型、制作與安裝；工作坑的結(jié)構(gòu)形式、位置

的選擇及封門設(shè)計(jì)；管片的制作、運(yùn)輸、拼裝，防水及注漿等；施工現(xiàn)場臨時(shí)給排水、

供電、通風(fēng)的設(shè)計(jì)；施工機(jī)械設(shè)備的選型、規(guī)格及數(shù)量；垂直運(yùn)輸及水平運(yùn)輸布置；

盾構(gòu)進(jìn)出土層情況及挖土、出土方法；測量監(jiān)控；施工現(xiàn)場平面布置；安全保護(hù)措施

等。

（二）盾構(gòu)工作坑

盾構(gòu)施工也應(yīng)設(shè)置工作坑。用于盾構(gòu)開始頂進(jìn)的工作坑叫起點(diǎn)井。施工完畢后，

需將盾構(gòu)從地下取出，這種用于取出盾構(gòu)設(shè)備的工作坑叫做終點(diǎn)井。如果頂距過長，

為了減少土方及材料的地下運(yùn)輸距離或中間需要設(shè)置檢查井、井站等構(gòu)筑物時(shí)，需設(shè)

中間井。

工作坑的形式及尺寸的確定方法與頂管工作坑相同，既要滿足頂進(jìn)設(shè)備的要求，

更要保證安全，防止坍方。一般工作坑較淺時(shí)，用板樁支撐；工作坑較深時(shí)，可采用

沉井或地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)。

（三）盾構(gòu)頂進(jìn)

盾構(gòu)設(shè)置在工作坑的導(dǎo)軌上頂進(jìn)。盾構(gòu)自起點(diǎn)井開始至其完全進(jìn)入土中的這一段

距離是借另外的液壓千斤頂頂進(jìn)的，如圖14-34(a)所示。

圖14-34始頂工作坑

(a)盾構(gòu)在工作坑始頂；(b)始頂段支撐結(jié)構(gòu)

1盾構(gòu)；2導(dǎo)軌；3千斤頂；4后背；5木環(huán)；6撐木

盾構(gòu)正常頂進(jìn)時(shí)，千斤頂是以砌好的砌塊為后背推進(jìn)的。只有當(dāng)砌塊達(dá)到一定長

度后，才足以支撐千斤頂。在此之前，應(yīng)臨時(shí)支撐進(jìn)行頂進(jìn)。為此，在起點(diǎn)井后背前

與盾構(gòu)襯砌環(huán)內(nèi)，各設(shè)置一個(gè)直徑與襯砌環(huán)相等的圓形木環(huán)，兩個(gè)木環(huán)之間用圓木支

撐，如圖1404(b)所示。第一圈襯砌材料緊貼木環(huán)砌筑。當(dāng)襯砌環(huán)的長度達(dá)到30?50m

時(shí)，才能起到后背作用，方可拆除圓木。

盾構(gòu)機(jī)械進(jìn)入土層后，即可起用盾構(gòu)本身千斤頂，將切削環(huán)的刃口切入土中，在

切削環(huán)掩護(hù)下挖土。當(dāng)土質(zhì)較密實(shí)，不易坍塌，也可以先挖0.6?1.0m的坑道，而后再

頂進(jìn)。挖出的土可由小車運(yùn)到起始井，最終運(yùn)至地面。在運(yùn)上的同時(shí)，將盾構(gòu)內(nèi)，待

千斤頂回鎬后，孔隙部分用砌塊拼裝。再以襯砌環(huán)為后背，啟動千斤頂，重復(fù)上述操

作，盾構(gòu)便不斷前進(jìn)。

(四)襯砌和灌漿

盾構(gòu)砌塊一般由鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土制成，其形矩形、梯形和中缺形

等，如圖14-35所示。砌塊的邊緣有平口和個(gè)口兩種，連接方式有用粘結(jié)劑粘結(jié)及螺栓

連結(jié)。常用的粘結(jié)劑有瀝青瑪王帝脂、環(huán)氧膠泥等。

襯砌時(shí)，先由操作人員砌筑下部兩側(cè)砌塊，然后用圓弧形襯砌托架砌筑上部砌塊,

最后用砌塊封圓。各砌塊間的粘結(jié)材料應(yīng)厚度均勻，以免各千斤頂?shù)捻敵滩灰唬斐?/p>

盾構(gòu)位置誤差。同一砌環(huán)的各砌塊間的粘結(jié)料厚度應(yīng)嚴(yán)格控制，否則將使封圓砌塊難

以頂入。

初砌完畢后應(yīng)進(jìn)行注漿。注漿的目的在于使土層壓力均勻分布在砌塊環(huán)上，提高

砌塊的整體性和防水性，減少變形，防止管道上方土層沉降，以保證建筑物和路面的

穩(wěn)定。

為了在初砌后便于注漿，有一部分砌塊帶有注漿也，通常每隔3?5個(gè)初砌環(huán)有一

個(gè)設(shè)有注漿孔，即為注漿孔環(huán)，該環(huán)上設(shè)有4?10個(gè)注漿孔，注漿孔直徑不小于36mm。

注漿應(yīng)多點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行。注漿量為環(huán)形空隙體各的150%,壓力控制在0.2?0.5Mpa之間，

使孔隙全部填實(shí)。

注漿完畢后，還需進(jìn)行二次初砌，二次襯砌隨使用要求而定，一般澆筑細(xì)石混凝

土或噴射混凝土，在一次襯砌質(zhì)量完全合格后進(jìn)行。

4.3.5淺埋暗挖法施工

的牢來，在一些地區(qū)修建地下鐵路、地下人行通道、熱力管溝及給排水管渠等經(jīng)

常使用淺埋暗挖法施工，該方法適于在土質(zhì)穩(wěn)定、無地下水的條件下施工，如遇在地

下水時(shí)，必須有完善可靠的降水措施，否則將會給施工增加很大困難，且無法保證施

工質(zhì)量。

淺埋暗挖施工方法的訂施工程序?yàn)椋贺Q井的開挖與支護(hù)、洞體開挖、初期支護(hù)、

二次襯砌及裝飾等過程。

一、豎井開挖與支護(hù)

豎井的作用與頂管施工的工作坑基本相同。施工時(shí)，它可作為隧洞的進(jìn)口和出口，

施工完畢后，可在其中修筑和軍費(fèi)開支檢查井、熱力管線小室、地下通道井出口等。

豎井的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)土層的性質(zhì)、地下水位的高低、豎井深淺以及周圍施工環(huán)

境等因素來選擇。但不論選擇哪種結(jié)構(gòu)形式，都應(yīng)盡量少用橫向加固支撐，以利施工

時(shí)的垂直運(yùn)輸。但是，這將使結(jié)構(gòu)的截面增大。為了滿足井壁所必須具有的強(qiáng)度和剛

度，常使用地下連續(xù)墻或噴射混凝土分步逆作法進(jìn)行施工。下面介紹噴射鋼筋混凝土

分步逆作支護(hù)法的施工要點(diǎn)。

施工前，先在豎井的開挖周界按一定間距將工字鋼打入土層中作為井壁的支撐骨

架。隨著挖土，將露出的工字鋼用橫拉筋焊聯(lián)，并放置鋼筋網(wǎng)片，然后向工字鋼間噴

射一定厚度的混凝土。如此不斷挖土，不斷焊聯(lián)鋼筋，不斷噴射混凝土，最后施工到

井底。形成一個(gè)完整的鋼筋混凝土支護(hù)井壁。在井底設(shè)置一定間距工字鋼底撐，然后

現(xiàn)澆300?400mm厚的混凝土，作為施工期間入時(shí)底板。

二、洞體開挖

豎井施工完畢后，可進(jìn)行洞體開挖，洞體開挖和步驟視洞體斷面尺寸在小、土

質(zhì)情況而定。一般每一循環(huán)掘進(jìn)長度控制在0.57.0范圍內(nèi)。為了防止工作面土壁

換穩(wěn)滑坡，每一循環(huán)掘進(jìn)均保留核心土不挖，其平均高度為1.5m,長度1.5?2.0m,

如圖14-36所示。如果洞體斷面大、凈空高、掘進(jìn)進(jìn)可采用微臺階法開挖，臺階長

度為洞高的0.8倍左右，一般掌握在0.3?0.4m以內(nèi)。

為了保證洞體開挖中絕對安全，應(yīng)及時(shí)封閉整環(huán)鋼框架，減少地表沉降。若開

挖斷面大，可在橫向分上、下兩個(gè)臺階開挖，每次挖土長度為0.5?0.6m,下臺階

每開挖0.6m,與支護(hù)鋼架整圈封閉一次。

圖14-36洞體開挖示意圖

三、初期支護(hù)

洞體邊開挖邊支護(hù)，初期支護(hù)是二次初砌作業(yè)前保證土體穩(wěn)定，抑制土層變形

和地筋格網(wǎng)拱架和1鋼筋網(wǎng)作骨架，然后噴射混凝土，也可根據(jù)現(xiàn)場特點(diǎn)，采用有

針對性的技術(shù)措施。

洞體支護(hù)一般分土層加固、噴射混凝土和回填注漿三個(gè)步躲進(jìn)行。

1、土層加固

(1)無注漿鋼筋超前錨桿加固法

加固錨桿可采用中22mm螺紋鋼筋，長度一般為2.0?2.5m,環(huán)向排列，其間距

視土壤的情況確定，一般為0.2?0.4m,排列至拱腳處為止。操作時(shí)，在每一循環(huán)掘

進(jìn)完畢后，用風(fēng)動鑿巖機(jī)將錨桿打入土層，錨桿末端要焊在拱架上。此法適用于拱

頂土壤較好的情況下，是防止塌坍的一種有效措施。

(2)小導(dǎo)管注漿加固法

當(dāng)拱頂土層較差工，需要注漿加固時(shí)，利用導(dǎo)管代替錨桿。導(dǎo)管可用直繁茂

32mm鋼管，長度為3?7m,不向排列間距為0.3m,仰角7。?12°。導(dǎo)管管壁設(shè)有出

漿孔，呈梅花狀分布。導(dǎo)管可用風(fēng)動沖擊鉆機(jī)或PZ75型水平鉆機(jī)成孔，然后推入

孔內(nèi)再注漿。

2、噴射混凝土

噴身混凝土是借助噴射機(jī)械，利用壓縮空氣或其它動力，將按一定配合比的拌

合料，通過管道輸送并以高速噴射到受噴面上凝結(jié)硬化而成的一種混凝土。根據(jù)噴

射混凝土拌合料的攪拌、運(yùn)輸和噴射方式一般分為干式和濕式兩種，常采用干式。

圖14-37和圖14-38為干式和濕式噴射混凝土工藝流程圖。

干式噴射是依靠噴射機(jī)壓送干拌合料，在噴嘴處加水。在國內(nèi)外應(yīng)用較為普遍。

它的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，輸送距離長，速凝劑可在進(jìn)入噴射機(jī)前加入。

濕式噴射是用噴射機(jī)壓送濕拌合料（加入拌合水），在噴嘴處加入速凝劑，它

的主要優(yōu)點(diǎn)是拌合均勻，水灰比難準(zhǔn)確控制，混凝土質(zhì)量容易保證，而助粉塵少，

回彈較少。但設(shè)備較干噴機(jī)復(fù)雜，速凝劑加入也較困難。

3、回填注漿

在暗挖法施工中，在初期支護(hù)的拱頂上部，由于噴射混凝土與土層未密貼，再

加上拱頂下沉很容易形成空隙，為防止地面下沉，應(yīng)在噴射混凝土后，用水泥