顶管工程是非开挖工程中的一个子科目或者说非开挖工程施工的一种工艺。顶管施工是凭借顶推设备将东西管或掘进机从作业坑（始发井）内穿过土层一向推到接纳坑（抵达井）内，依靠设备在管道头部的钻掘体系不断地切削土屑，由出土体系将切削的土屑排出，边顶进，边切削，边运送，将管道逐段向前铺设，与此一起，把紧随东西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能。在顶进的进程中经过激光导向体系纠偏来调理铺管方向。顶管工程施工的优点很多，在现有道路下进行管线铺设时，不影响交通。施工时发生的噪音及振荡很小，不扰民。选用房下非开挖技能能节省一大笔征地拆迁费用，削减动迁用房，缩短管线长度，有很大经济和社会效益。非开挖技能不开挖地上，故而被铺设管道的上部土层未经扰动，管道的管节端不易发生段差变形，其管道寿命亦大于开挖法埋管。
顶管工程施工工法分类
一、刃口式推动工法
1、刃口式推动工法的掘进机结构较简单，其刃口部分（即机头）加工简洁，能够依据土质条件加工满足敞开式、半敞开式或活瓣式，一般称之为敞开式掘进机。刃口式推动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。
2、刃口式推动工法的特色是施工成本低，在顶进进程中如遇前方障碍物可当即选用人工办法扫除；其缺陷是顶进管径应大于Φ800mm，否则不便于人员进出；顶进间隔不宜过长，一般对于Φ800mm顶管、其顶进间隔不宜超越150m，管径较大时可适当延长顶进间隔；一起在管内应设置照明、通风和通讯设备；由所以选用敞开式或半敞开式取土，顶进完结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上沉降要求不严厉的状况下或随新建市政道路工程一起施工的状况下选用。此种机型的缺陷是顶速慢、遇到流砂层时难以操控出土量，因而沉降也是大于以下所述几种顶管掘进机。
3、刃口式推动工法在我国东南沿海海相沉积的淤泥质粘土中运用较广泛，因为土质较软、孔隙比大，切削和顶进都较简单，其机头一般加工成半敞开式或活瓣式，让二分之一或更少的软土被取出，其余的土被揉捏至管径周边，这样可削减取土量、阻止地表沉降，并加速了顶进速度；再者在这类土中顶进可省去管壁注浆。
4、在黄土或强风岩中顶进时，因为土体摩擦力较大，为便于顶进，应选用全敞开式掘进机，并应在管壁周边进行注浆光滑。刃口推动工法适于顶进管径标准为Φ800~3000mm。
二、泥水推动工法
1、泥水推动工法有如下特色：
⑴经过刀盘以及顶速平衡正面土压力，调理循环水压力用以平衡地下水压力；
⑵选用流体运送切削入泥仓的土体，顶进进程中不间断，施工速度快；
⑶无需地基改进或降水处理，施工后地表沉降小。
2、泥水式推动工法所选用的掘进机常用的有刀盘可弹性式泥水平衡掘进机和偏疼破碎泥水平衡掘进机。
（1）刀盘可弹性式泥水平衡掘进机
如需穿越建筑物、结构物、埋设物等对地上沉降要求很小的状况下，可选用刀盘可弹性式泥水平衡掘进机，此种机头的刀盘是一个直径比掘进机前壳体略小的具 有必定刚度的圆盘。圆盘中还嵌有切削刀和刀架。刀盘和切削刀架之间能够同步弹性，也能够单独弹性。并且，不论刀盘停在哪一个方位上，切削刀架都能够把刀盘的进泥口关闭。刀盘加压设备是设备在主轴中的油缸，刀架弹性油缸则设备在刀盘加压设备的上方。刀盘可弹性式掘进机的作业原理如下：刀盘前土压力过小时，它就往前伸；刀盘前土压力过大时，它就往后退。刀盘前伸时，应减小进泥口开度并加速推动速度；刀盘后退时，应加大进泥口开度并下降顶速。这样，就可使刀盘前的土压力操控在设定的规模内。运用此种掘进机顶进施工时地上隆沉极小，优异的操作人员可使地上隆沉操控在10mm以内。因为选用了泥水作为运送介质，在顶进的进程中无需中止出泥，因而它的顶速也很快，24小时可顶进20-30米。缺陷也很明显：因为进泥口开度限制，在含有直径大于6cm卵石的地层中无法施工，一起需对泥浆进行二次别离处理。
（2）偏疼破碎泥水平衡掘进机
对于土质为强风化岩的状况下，我们可选用偏疼破碎泥水平衡掘进机。此机与普通泥水掘进机的最大不同点是其头部。壳体内的泥土仓是一个前面大、后边小的喇叭口，喇叭口的内壁是用耐磨焊条堆焊的一圈环形焊缝。设备在壳体泥土仓内的是一个前面小、后边大的锥体，锥体上也堆有一圈环形焊缝。切削刀呈辐条形焊接在该锥体上，且稍微向前歪斜。刀盘的正面焊有巩固并且耐磨的切削刀头，一切这些构成一个刀盘。这样，在掘进机作业时，刀盘一边旋转切削土体的一起还一边作偏疼运动把石块轧碎。被轧碎的石块只有比泥土仓与泥水仓联接的空隙小才干进入掘进机的泥水仓，然后从排泥管中被排出。别的，因为刀盘运动进程中，泥水仓和泥土仓中的空隙也不断的由最小变到最大这样循环改变着，因而，它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能确保进水泵的泥水能经过此空隙抵达泥土仓中，然后确保了掘进机不仅在砂土中，即使在粘土中也能正常作业。一般状况下，刀盘每分钟能旋转4-5转，每当刀盘旋转一圈时，偏疼的轧碎动作达20-23次。因为此机型有以上这些特别的结构，因而它的破碎能力是一切具有破碎功能的掘进机中最大的，破碎的最大粒径可达掘进机直径的40-45%之间，破碎的卵石强度可达200MPa。此机型在顶管掘进进程中有如下特色：
①它几乎是全断面全土质的掘进机。它能够在N值从0-15的粘土，N值1-50的砂土以及N值10-50的卵砾石层等地层中运用，并且推动速度不会有太大的改变；
②破碎粒径大，其破碎粒径可达掘进机直径的40-45%之间；
③施工精度高，施工后的误差极小；
④因为具有偏疼运动，进土的空隙又比较小，即运用清水作为进水，也能坚持挖掘面的稳定；
⑤能够进行长间隔顶进，也可用于曲率半径比较小的曲线顶进；
⑥施工速度快，每分钟可进尺100-180mm之间；
⑦机具结构紧凑、维修保养简单、操作便利。无论在作业坑中设备还是在接纳井中撤除都很便利；
⑧泥水式推动工法适于顶进管径标准为Φ600~3000mm。
三、土压式推动工法
1、土压式推动工法有如下特色：
⑴经过向切削仓内注入必定份额的混合资料，使得充溢泥仓的泥土混合体平衡 正面土压力以及地下水压力；
⑵无需泥浆泵等后部配套设备，整机造价低价；
⑶无需泥浆处理，施工成本低。
土压式推动工法所选用的顶管掘进机可依据机头所载刀盘数量分为单刀盘土压平衡掘进机和多刀盘土压平衡掘进机。
2、单刀盘土压平衡掘进机
单刀盘土压平衡掘进机有以下优点：
⑴适用的土质规模十分广，除岩石外的其他类土质均适用，且不需选用其他辅佐手段；
⑵施工后地上沉降小；
⑶弃土的处理比较简单
⑷可在复土层仅为管外径0.8倍的浅土层中施工；
⑸有完善的土体改进体系和具有良好的土体改进功能；
⑹开口率达100％，土压力更切合实际。
3、多刀盘土压平衡掘进机
多刀盘土压平衡掘进机把通常的全断面切削刀盘改成四个独立的切削搅拌刀盘，所以它尤其适用于软粘土层中顶管施工。假如在泥土仓中注入些粘土，它也能用于砂层中顶管施工。别的，因为此机选用了先进的土压平衡原理，选用此机进行顶管施工后，对地上及地下的建筑物、结构物、埋设物的影响较小。用它能够安全地穿越公路、铁路、河川、房子以及各种地下共用管线。其最小覆土深度能够相当于一倍管外径左右。从很多的施工实例证明，用此机进行顶管施作业业，不仅安全、可靠，并且施工进度快、功率高。与单刀盘土压平衡掘进机相比，此机具有价格低价、结构紧凑、操作简单、维修便利和质量轻等特色。别的，它排出的土能够是含水量很少的干土或含水量较多的泥浆。它与泥水式顶管施工相比，最大的特色是排 出的土或泥浆一般都不需求再进行泥水别离等二次处理。施工占地小，对周围环境污染也很少。如选用皮带运送机或螺旋出土机（如图4.2.2）办法出土，顶进功率会更高，均匀24小时可顶进15-20米。但是它的缺陷也很明显，因为不是全断面切削，切削不到的部分只能经过揉捏进入机头，因而迎面顶力较大。
4、土压式推动工法适用于施工管径标准为Φ1000~3000mm。
四、泥浓式推动工法
1、泥浓式推动工法具有如下特色：
⑴能够不加破碎的排出孔径约为掘进机直径1/3的卵砾石；
⑵选用了二次注浆办法，大大的削减了磨阻力，合适长间隔顶进。
2、泥浓式顶进工法所选用的顶进掘进机制造工艺较杂乱且精巧，在顶进进程中顶进操作人员处于顶进管道中，目前此施工工法在日本运用较广泛，在中国台湾也有运用报道。
3、此工法在顶进进程中，将废弃物分红两部分经过不同的办法排至地表后再外运处理。经过泥浆将顶进中所遇到的粘粒、砂砾等细小颗粒排至泥浆处理设备中，经泥浆处理设备二次别离处理后，粗颗粒部分由泥浆运送车外运，余下的优质泥浆再次循环利用；顶进中遇到的卵砾石、块石等粗大颗粒物贮存于贮存槽中，经管道运送至作业井内，再由门架吊至地表后外运。
因而泥浓式顶进工法适用的土质条件较广泛，除岩石外一切土质条件均可适用。它适用顶进管径标准为Φ700~2200mm。
顶管工程施工首要设备及其作用
1、顶管机
顶管机的作用：
①切削土体并搅拌均匀；
②操控顶进的方向。
2、主顶体系
主顶体系设备由：后座垫铁、导轨、千斤顶及千斤顶支架、后座泵站组成，其作用是完结管道的推动。
3、穿墙止水环
穿墙止水环设备在作业井预留洞口，具有避免地下水、泥砂和触变泥浆从管节与止水环之间的空隙流到作业井。地下水丰富、压力大，或管道埋深较深时，压板可加工成绞接，避免止水橡胶因地下水压力往外翻出。
4、泥水体系
（1）泥水式排泥体系的首要设备：包含进排泥浆泵、泥浆管、泥水处理设备、泥水箱等。
（2）排泥体系有两个作用：一排土，二平衡地下水。
5、触变泥浆体系
（1）首要设备：由拌浆、注浆和管道三部分组成。
（2）作用：削减顶进进程中的管节与土体的摩阻力。
6、丈量体系
（1）丈量体系的首要设备：激光经纬仪、丈量靶和监示器组成。
（2）丈量体系的作用：监示顶管施工进程中顶管机推动的轴线误差。
7、纠偏体系
（1）首要设备：纠偏千斤顶、油泵站、位移传感器和歪斜仪组成。
（2）作用：操控顶管施工中的顶管机推动方向。
8、中继间
（1）首要设备：小千斤顶、液压泵站、外壳体组成。
（2）中继间的作用：将整段管道分段推动，削减主推顶力。
顶管工程施工质量通病的防治
一、管道轴线误差过大
1、误差成果
管道轴线与规划轴线误差过大，使管道发生弯曲，乃至构成管节损坏，接口渗漏。
2、原因剖析
（1）地层正面阻力不均匀，构成导向误差，构成管道轴线误差。
（2）顶管后背发生位移或不平坦，使顶力合力线偏移，构成管道轴线误差。
3、预防办法
（1）顶管施工前对管道经过地带的地质状况仔细查询。经过仪器，指导纠偏。纠偏依照“勤丈量、勤纠偏、小量纠”的操作办法进行。
（2）加强顶管后背施工质量的操控，确保后背不发新疆顶管工程生位移，并使后背平坦，以确保顶进设备设备精度。顶进进程中随时绘制顶进曲线，以利指导顶进纠偏作业。
4、治理办法
（1）重新调整千斤顶行程、顶力、顶速，或重新调整千斤顶的设备精度。
（2）对顶管后背进行加固，避免位移进行发展，并确保后背平坦。
（3）纠偏前仔细剖析顶进曲线的发展趋势，采纳适当的纠偏量，循序渐进，切不可急于求成，拔苗助长。
二、地上冒浆
1、冒浆成果
顶管施工进程中，在管道轴线两边必定规模内发生地上冒浆，管道周围建筑物和道路交通及管道等共用设施受到影响，乃至危机到正常运用和安全。
2、原因剖析
顶进地层有空泛。
3、防治办法
施工前对工程地质条件和环境状况进行缜密细致的查询，拟定切实可行的施工计划，并对有问题地段采纳加固保护办法。
三、顶力忽然增大
1、顶力增大现象
在顶进进程中顶进压力忽然增大。
2、原因剖析
（1）土层塌方，或机头前端遇障碍物，使摩阻力增大。
（2）管道轴线误差构成弯曲，使摩阻力增大。
（3）膨润泥浆配比不妥或注入不及时，或注入量缺乏，减阻作用下降，使摩阻力增大。
（4）顶进设备油泵、油缸、油路发生毛病。
（5）顶进施工中，因故停顶时刻过久，光滑泥浆失水后，使减阻作用下降。
3、防治办法
（1）顶进进程中严厉执行“勤丈量、勤纠偏、小量纠”的操作要求，使管道轴线被操控在允许误差规模内。
（2）按不同地质条件配置适合的泥浆，确保足量的泥浆储藏与循环。
（3）顶进施工前对顶进设备进行仔细的检修保养。
（4）停顶时刻不能太久，发生毛病及时加以新疆顶管工程扫除。
4、治理办法
发生顶力过大的状况时，当即中止顶进，泥浆循环体系确保正常，查找原因，判明状况后采纳相应办法进行处理。
四、钢筋混凝土管道接口渗漏
1、渗漏现象
管道接口渗水、漏水。
2、原因剖析
（1）管节和密封资料质量不符合技能标准或运送、装卸、设备进程中管节被损坏。
（2）管道轴线误差过大，构成接口错位，空隙不均匀，填充资料不密实。
（3）接口或止水设备选型不妥。
3、预防办法
（1）严厉执行管节和接口密封资料的验收制度。
（2）严厉操控管道轴线，按技能标准和操作规程进行施工。
（3）在管节的运送、装卸、码放、设备进程中，做到吊（支）点正确，轻装轻卸，保护办法得当。
新疆顶管工程
（4）仔细进行接口和止水设备的选型。
4、治理办法
可选用环氧水泥砂浆或化学注浆的办法进行处理。
五、顶速忽然增大
1、现象
顶管机在推动进程中一向往下走，即使纠偏运用也不明显。
2、原因
（1）大多发生在粉细砂土中。因为泥水平衡顶管机比较重，且机器滚动起会引起轰动，这种轰动会使粉细砂土很快液化，然后下降了它的承载力，进而使顶管机发生往下沉的趋势。
（2）或许遇到了上下两层不同性质的土，因为下面一层土较软，而使顶管机往下偏。
（3）泥水压力操控不好。
3、防治办法
（1）首要仔细阅读土质资料，假如在粉细砂土层中顶进偏低，可调低进泥的泥浆浓度，减小顶进速度。
（2）假如是遇到两层软硬程度不相同的土，应注意让顶管机的头部稍微往上翘一些，一起把前三至四节管与顶管机后壳体联成一体。
六、泥水管内发生沉积、阻塞现象
1、现象
泥水管内泥水流动不畅通，构成顶管机推动不顺利。
2、原因
（1）在泥水管内发生沉积这种现象大多发生在砂土层中。一是因为排泥泵功率低下流量缺乏，在泥水管内的流速小于临界流速使泥砂发生了沉积。二是在顶管机中止推动以前对管内冲刷力度缺乏致使泥砂发生沉积。假如是粉细砂，一旦沉积在泥水管内，时刻持久后板结起来就比较难冲刷干净。
（2）在含水量少的粘土层中，粘土会变成如同鸡蛋相同的泥团，假如泥团过大，它在管道的弯头和阀门处会把管道阻塞。无论是哪一种管道阻塞，都会影响顶管机的正常推动，时刻拖长，顶管机就会往下沉，然后影响到顶管的质量。
3、防治办法
（1）假如排泥泵达不到所需的流量要求时，就应该更换。
（2）中止推动前有必要对排泥管道新疆顶管工程进行较为彻底的清洗。
（3）假如是在含水量小的粘土中推动，应减小刀盘每转一圈时所切削泥土的厚度，一起适当加大送水量。别的在排泥管道与基坑旁通之间加一只沉积箱，可让土块或卵石在该箱里沉积下来，过一段时刻只需打开箱底排出。
七、地上沉降
1、现象
在顶管机往后或顶管施工完结今后，在管机中心线左右两边的地上发生沉降。并且跟着时刻的推延，沉降槽的宽度与深度均与日俱增。
2、原因
（1）泥水浓度过低，构成超挖塌方。
（2）顶管进程中对土的扰动而发生的沉降。
（3）光滑浆套内的浆液丢失。
（4）采纳了辅佐的降水施工。
3、防治办法
（1）操控好进尺与出土量之间的关系，做到不超挖。
（2）光滑浆要有必定的稠度，不能太稀。假如对沉降要求很高的状况新疆顶管工程下顶完全程后，有必要用充填浆把光滑浆完全置换出来；尽量少选用降水这一铺助施工手段。
八、地上沉降超支（或过大）
1、现象
在顶管机头方位呈现地上沉降超支（或过大）。
2、原因
（1）填土较为松懈.
（2）泥水压力过高构成机头前方土体冲刷成空泛。
（3）排泥量过大，使机头前方新疆顶管工程不能构成压力。
3、防治办法
（1）顶管施工前知道阅读地质勘测报告，土质对顶管施工有影响的地段进行加固注浆处理。
（2）在顶管施工进程中，顶管机操作手要严厉依照顶管操作标准进行操作，避免进水压力忽然添加或忽然减小，严厉操控进排泥量，达到泥水压力平衡。
