人工頂管法施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的地下管道施工方法，早于6年美國(guó)北太平洋鐵路鋪設(shè)工程中應(yīng)用，已有百年歷史。20世紀(jì)60年代在世界各國(guó)推廣應(yīng)用；近20年，日本研究開發(fā)土壓平衡、水壓平衡人工頂管機(jī)等先進(jìn)人工頂管機(jī)頭和工法。
從50年代從北京、上海開始試用。
1986年上海穿越黃浦江輸水鋼質(zhì)管道，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制，激光導(dǎo)向等先進(jìn)技術(shù)，單向頂進(jìn)距離1120m，頂進(jìn)軸線精度：左右﹤±m(xù)m，上下﹤±50mm。
1981年浙江鎮(zhèn)海穿越甬江管道，直徑2.6m，單向頂進(jìn)581m，采用5只中繼環(huán)，上下左右偏差﹤10mm。
頂進(jìn)速度快：美國(guó)1980年，9.5小時(shí)頂進(jìn)49m。
頂進(jìn)距離長(zhǎng)：
國(guó)外一次頂進(jìn)距離1200m，1970年，德國(guó)漢堡下水道混凝土人工頂管，直徑為2.6m。
創(chuàng)造混凝土人工頂管世界記錄：一次頂進(jìn)距離為2050m，2001浙江嘉興污水人工頂管，鋼筋砼管直徑2m。
創(chuàng)造鋼管人工頂管世界記錄：一次頂進(jìn)距離為1743m，1997年上海黃浦江上游引水工程的長(zhǎng)橋支線人工頂管，鋼管直徑3.5m。

頂管施工工藝流程
1、機(jī)頭選型：
根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，并結(jié)合本公司的施工經(jīng)驗(yàn)，頂管機(jī)頭決定采用氣壓平衡網(wǎng)格（水沖）式機(jī)頭進(jìn)行施工。該機(jī)頭在頂進(jìn)過程中，通過氣壓平衡正面土壓穩(wěn)定機(jī)頭，減少外部土體對(duì)周圍地面的影響。
2、頂進(jìn)設(shè)備及頂進(jìn)工藝
（1）主頂：
采用4臺(tái)200噸/臺(tái)千斤頂作為主頂，千斤頂行程為1.4米。千斤頂動(dòng)力由油泵提供。千斤頂后端用道木和分壓環(huán)將反力均勻作用于工作井，前端頂進(jìn)分壓環(huán)，頂鐵將頂力傳至管節(jié)。分壓環(huán)制作具有足夠的剛性，與管端面接觸相對(duì)平整，無變形。
（2）中繼間：
在長(zhǎng)距離頂進(jìn)過程中，當(dāng)頂進(jìn)阻力過容許總頂力時(shí)，無法一次達(dá)到頂進(jìn)距離時(shí)，須設(shè)置中繼間分段接力頂進(jìn)。本頂管工程在頂進(jìn)長(zhǎng)度過100米時(shí)，考慮在機(jī)頭后設(shè)置一只中繼間，并采用觸變泥漿注漿工藝。
中繼間由前殼體、千斤頂及后殼體組成。前殼體與前接管連接，后殼體與后接管連接，前后殼體間為承插式連接，兩者間依靠橡膠止水帶密封，防止管道外水土和漿液倒流入管道內(nèi)。
每只中繼間安裝10個(gè)、每個(gè)頂力為30噸的千斤頂，千斤頂沿圓周均勻布置。千斤頂?shù)男谐虨?8厘米，用扁鐵制成的緊固件將其固定在前殼體上。鋼殼體結(jié)構(gòu)進(jìn)行精，其在使用過程中不發(fā)生變形。中繼間殼體外徑與管節(jié)外徑相同，可減少土體擾動(dòng)、地面沉降和頂進(jìn)阻力。
當(dāng)管道頂通以后，拆除千斤頂及各種輔件，外殼與管節(jié)內(nèi)壁之間的間隙用細(xì)石混凝土填充。
穿越施工現(xiàn)場(chǎng)布置圖

1． 入土點(diǎn)是定向鉆施工的主要場(chǎng)所，鉆機(jī)就布置在該側(cè)，所以施工占地比較大，DD330鉆機(jī)的小占地為30×30M，當(dāng)然也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況作相應(yīng)調(diào)整，DD60、DD-5的占地相應(yīng)要小得多。

2．出土點(diǎn)一側(cè)主要作為管道焊接場(chǎng)地，在出土點(diǎn)應(yīng)有一塊20×20M的場(chǎng)地作為預(yù)擴(kuò)孔、回拖時(shí)接鉆桿和安裝其他設(shè)備時(shí)使用；在出土點(diǎn)之后有一條長(zhǎng)度與穿越長(zhǎng)度相等的管線焊接作業(yè)帶。

穿越實(shí)例

大沽沙穿越鉆機(jī)場(chǎng)地布置

1998年9月到10月之間，在天津塘沽大沽沙海河，我公司僅用45天時(shí)間完成了兩條Φ219×8，一條Φ426×9，長(zhǎng)度為960米的管道穿越。

大沽沙穿越焊接場(chǎng)地（只顯示了兩條管道）
水平定向鉆穿越施工工藝流程圖

使用水平定向鉆技術(shù)穿越河流和其它障礙物的施工方法在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的運(yùn)用。水平定向鉆穿越承包商協(xié)會(huì)認(rèn)為：在工程項(xiàng)目招投標(biāo)過程中，水平定向鉆承包商應(yīng)設(shè)法獲取盡可能多的相關(guān)信息以提出完整并具競(jìng)爭(zhēng)力的報(bào)價(jià)，承包商在開工前應(yīng)該獲得以下信息，以日后的工作可以順利進(jìn)行，并在此條件下完成工程項(xiàng)目的施工，同時(shí)足夠的施工前的各類信息還可以施工過程安全，減少對(duì)周圍環(huán)境的破壞，使工程進(jìn)行的順利。

按照偏差的大小和方向，頂鐵的一側(cè)可以楔緊，頂鐵的另一側(cè)可以楔松或留有1-3厘米的間隙。頂起開始后，楔形側(cè)將開始。楔形面不移動(dòng)。這一種方法特別有效，但頂起時(shí)必須嚴(yán)格把控楔緊度，管道因應(yīng)力不均勻而開裂。非開挖作為一種新產(chǎn)的工程技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在硬件設(shè)施和技術(shù)理論方面亟待深入發(fā)展。遵照非開挖發(fā)展的戰(zhàn)略要求，建立了非開挖技術(shù)研究所。多年來，長(zhǎng)期堅(jiān)持不懈地致力于非開挖技術(shù)的科學(xué)研究和產(chǎn)品開發(fā)，并了可喜的成果。經(jīng)過這些年工程實(shí)踐的一直探索和改進(jìn)，TL系列鉆機(jī)的性能日益提升，達(dá)到了國(guó)內(nèi)水平，得到了顧客的一致認(rèn)可。建立頂管中部線樁:在中部線控制樁上放置經(jīng)緯儀，將中間線引向坑壁并打入樁中，作為頂管時(shí)校正套管的線樁。沿管道縱向的這些地方會(huì)導(dǎo)致額外的阻力來限制管道的偏轉(zhuǎn)。以上所述原因直接導(dǎo)致頂管頂力偏心。頂進(jìn)施工時(shí)，應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)頂進(jìn)管接頭接頭處的不均勻壓縮，以計(jì)算接頭端面的應(yīng)力分布和頂進(jìn)力的偏心率。對(duì)應(yīng)地調(diào)整偏差校正范圍，以禁止管接頭的接頭壓力損失或出于偏心過大而導(dǎo)致的管接頭的周向裂紋。頂進(jìn)方向控制可采取如下措施:(1)嚴(yán)格把控土方開挖，均勻開挖兩邊土體，保持左右兩邊的鋼刀角度在10厘米，普遍情況下不挖；(2)研發(fā)設(shè)計(jì)偏差。可以通過調(diào)整糾偏千斤頂?shù)姆纸M操作實(shí)施糾偏，逐步糾偏，不能急于完成。要不然，將有左右偏差，(3)通過挖掘?qū)嵤┢钚Ｕ诰蛟蕉嘁粋?cè)的阻力越小，挖掘越少一側(cè)的阻力越大，偏差校正通過使用土壤自身的阻力開展，(4)通過使用承壓壁的頂鐵實(shí)施調(diào)整，并換承壓壁的頂鐵。
我們的工程團(tuán)隊(duì)希望與電信、電力、污水等市政地下管網(wǎng)處理工程的同事一起創(chuàng)造和雙贏結(jié)果。與此同時(shí)，我們團(tuán)隊(duì)主要有資深頂管指導(dǎo)工程師，他們運(yùn)用充足的頂管施工經(jīng)驗(yàn)，工程成為優(yōu)質(zhì)工程，為社會(huì)服務(wù)。施工準(zhǔn)備:安裝連接導(dǎo)向鉆，檢查探頭的參數(shù)是否正常，探頭的電池容量是否充足，開洞:入射角的準(zhǔn)確性和協(xié)調(diào)性。鉆井流程中，應(yīng)保持連續(xù)鉆井至少2.5m，造斜器鉆井應(yīng)采用低鉆井速度、小泵排量、慢進(jìn)尺:將鉆具的面角調(diào)整到需求的角度，將鉆頭推入形成造斜器段，導(dǎo)航員應(yīng)跟蹤監(jiān)測(cè)鉆頭仰角的變化。按照有差別土層，頂進(jìn)應(yīng)與鉆孔相結(jié)合，以免仰角的變化過鉆桿的較小曲率半徑。應(yīng)開展直鉆:鉆頭應(yīng)勻速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度應(yīng)盡不一定快，使導(dǎo)向孔的直線段直
管道前，切勿過套管50厘米。挖出的土應(yīng)及時(shí)運(yùn)出管道。頂起進(jìn)程中，應(yīng)防范套管旋轉(zhuǎn)。頂進(jìn)暫停時(shí)，套管頭喇叭口應(yīng)切入土層。管道頂起應(yīng)連續(xù)實(shí)施。如遇套管前方有障礙物或后支架嚴(yán)重變形、頂鐵變形、管道所處地點(diǎn)偏離正常范圍、校正無效，應(yīng)暫停頂進(jìn)并及時(shí)處理。套管推入坑后，應(yīng)在套管和管端的下部放置枕墊或混凝土。公司承擔(dān)各類別建筑結(jié)構(gòu)改造、梁柱切割拆除、高架橋改造、水下切割拆除、水下切割拆除鋼筋混凝土墻等工作。公司業(yè)務(wù)全部替代北京、上海、江蘇、天津、河北、浙江、重慶、山西、遼寧、吉林、安徽、福建、河南、河北、湖南、湖北、陜西、四川、云南、黑龍江、內(nèi)蒙古、甘肅、廣東等市區(qū)。混凝土的切割和拆除不受施工現(xiàn)場(chǎng)、環(huán)境保護(hù)、工期和安全原因等條件的約束。
頂管中間線樁的設(shè)置:將經(jīng)緯儀連接到中部線控制樁上，將中部線引向坑壁，將樁打入樁內(nèi)，作為頂起時(shí)校正套管的線樁。此外，在工作坑內(nèi)臨時(shí)設(shè)置兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，依照研究發(fā)明標(biāo)高和坡度控制套管頂起。吊管:套管為鋼筋混凝土套管(企口)，由提高機(jī)吊起。在空中提高約10厘米時(shí)，檢查套管是否系緊，機(jī)械制動(dòng)性能是否良好。頂管工程招標(biāo)時(shí)，確認(rèn)頂管工程前端可以安全吊裝。頂管施工時(shí)，任何人不能站在坑內(nèi)。當(dāng)套管距導(dǎo)軌不到50厘米時(shí)，操作人員可以進(jìn)入坑內(nèi)工作。當(dāng)套管放在導(dǎo)軌上時(shí)，高級(jí)技工、質(zhì)量工程師和安全工程師應(yīng)在施工前檢查線、標(biāo)高、坡度和所有工程是否正確。頂起:套管頂起包含開挖、頂起、測(cè)量、糾偏等過程。頂起應(yīng)緩慢并逐步實(shí)施。施工人員應(yīng)隨時(shí)控制導(dǎo)軌上的中部線、坡度和標(biāo)高。假如有偏差，應(yīng)立刻停止頂升。我們的工程團(tuán)隊(duì)希望與電信、電力、污水等市政地下管網(wǎng)處理工程的同事一起創(chuàng)造和雙贏結(jié)果。在同一時(shí)間，我們團(tuán)隊(duì)具體有資深頂管指導(dǎo)工程師，他們運(yùn)用足夠的頂管施工經(jīng)驗(yàn)，工程成為優(yōu)質(zhì)工程，為社會(huì)服務(wù)。施工準(zhǔn)備:安裝連接導(dǎo)向鉆，檢查探頭的參數(shù)是否正常，探頭的電池容量是否充足，開洞:入射角的準(zhǔn)確性和協(xié)調(diào)性。鉆井進(jìn)程中，應(yīng)保持連續(xù)鉆井至少2.5m，造斜器鉆井應(yīng)采用低鉆井速度、小泵排量、慢進(jìn)尺:將鉆具的面角調(diào)整到需求的角度，將鉆頭推入形成造斜器段，導(dǎo)航員應(yīng)跟蹤監(jiān)測(cè)鉆頭仰角的變化。依據(jù)不相同土層，頂進(jìn)應(yīng)與鉆孔相結(jié)合，以免仰角的變化過鉆桿的較小曲率半徑。應(yīng)開展直鉆:鉆頭應(yīng)勻速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度應(yīng)盡一定能快，以使導(dǎo)向孔的直段直
在市政工程中，頂管施工技術(shù)一直以來比較受歡迎，進(jìn)行這一技術(shù)有人工頂管和機(jī)械頂管兩種方式，兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，下面就這個(gè)問題我們來進(jìn)行簡(jiǎn)單的剖析

　　從名字上我們可以了解到，這兩種方法的個(gè)不同之處就是施工方式的差異。一個(gè)是人工進(jìn)行的，一個(gè)是機(jī)械進(jìn)行的。

　　人工頂管施工加注重工人在整個(gè)施工過程中的作用，機(jī)械頂管則著重依賴機(jī)械等的幫助，所以人工頂管的勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較大，工人進(jìn)行施工的時(shí)候也存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。另外，使用這種方法還形成地面下沉，工作效率也比較低，還需要全面降水。但是，這種方法具有挖土保護(hù)和糾偏功能，這是它的優(yōu)點(diǎn)。

機(jī)械頂管施工的施工效率相對(duì)較高，勞動(dòng)強(qiáng)度也不大，安全性也高，但是它的造價(jià)比較高，這是部分工程不選擇它的主要原因。

　　頂管法是借助頂推設(shè)備將工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑（始發(fā)井）內(nèi)穿過土層一直推到坑（到達(dá)井）內(nèi)，依靠安裝在管道頭部的鉆掘系統(tǒng)不斷地切削土屑，由出土系統(tǒng)將切削的土屑排出，邊頂進(jìn)，邊切削，邊輸送，將管道逐段向前鋪設(shè)，與此同時(shí)，把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩坑之間的一種非開挖施工技術(shù)。

人工頂管技術(shù)關(guān)鍵
1、頂力問題：增加中繼環(huán)和泥漿潤(rùn)滑。
中繼環(huán)間距20—200m，越靠近工具管間距越小；
泥漿作用：潤(rùn)滑、減沉。泥漿材料：膨潤(rùn)土泥漿，穩(wěn)定、失水少。
注入孔設(shè)置：軸向——工具管相鄰3-4節(jié)為有孔管，之后每隔2-5節(jié)設(shè)有孔管。環(huán)向——周圈均勻設(shè)3-4個(gè)壓漿孔。
壓漿原則：先壓后頂，隨頂隨壓，及時(shí)補(bǔ)漿。
2、方向控制：計(jì)算機(jī)控制、激光導(dǎo)向或三段雙鉸管。
3、正面土體控制：局部加壓（沖泥倉(cāng)）、泥水平衡、土壓平衡頂管機(jī)應(yīng)用。
頂管設(shè)備
千斤頂1000t：行程200mm，6.5萬元/只，一般兩只。
油管20元/m，15KW電動(dòng)泵1.5萬元。
千斤頂500t：行程200mm，1.8萬元/只，一般兩只。
7.5KW電動(dòng)泵1.5萬元。

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