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顶管工程

非开挖工程施工的工艺

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。它是把管道通过辅助的设备采用不开挖面层，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施工的工艺。

现状
我国顶管工程的设计与施工搞了很多，顶管管径之大，顶进长度之长均具世界领先水平。如上海市某水厂过江顶管工程：钢管，管道直径φ3.0m，单项一次顶进长度1120m，居世界第一。上海市奉贤开发区污水排海顶管工程：钢筋混凝土管，管径1.6m，一次顶进长度1511m，创顶管单向一次顶进长度世界首位。北京某排污水下管工程，穿越京包铁路，干管管线为双排声3.0m钢筋混凝土管，两管间净距7.0m，顶管顶进长度大于70m。这些顶管工程(含隧道法施工)，工程规模较大，技术难度较高，在同行业中水平领先。在给排水工程、煤气热力工程、电信电缆工程采用顶管施工的也很多，应用较普遍。
特点
一、顶管技术具有以下优点：
(1)施工面由线缩成点，占地面积少，与同管径的开槽施工法相比，可节约土地，
(2)施工面移入地下，使地面活动不受影响，可保持交通运输畅通无阻；
(3)穿越铁路、公路、河流、建筑物等障碍时可减少沿线的拆迁工作量，节约资金和时间，降低工程造价；
(4)施工过程中易做到不破坏现有的管线和构筑物，不影响其正常使用；
(5)施工噪音低，减少对沿线环境的污染，
(6)顶管施工除工作面挖土尚多使用人工外，共他工序大部分实现了机械化，降低了劳动强度，
(7)在穿越河流时，既不需要导流，修筑围堰，也不影响正常的通航。
二、顶管技术的缺点是：
(1)土质不良或管顶超挖过多时， 竣工后地面下沉， 路表裂缝， 需进行修补处理；
(2)必须有详细的工程地质和水文地质勘察资料，否则顶进中遇到未估计到的恶劣土层，将出现不易克服的困难；
(3)遇到复杂的地质情况时，如松散的砂砾层、地下水位以下的粉土，施工困难，工程造价增高。
方法
管道顶进作业施工方法有手工掘进顶管法、机械掘进顶管法和水力掘进顶管法。
1．手工掘进顶管法
手工掘进顶管法是顶管施工中最简单的一种方法，也是广泛采用的方法。它是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．机械掘进顶管法
机械掘进顶管法与手工掘进顶管法大致相同，除了掘进和管内运土不同外。该法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。这种方法优点是效率高、成本低，缺点是顶进时方向不易控制。
工作内容
顶管工程包括工作坑土方、人工挖土顶管、挤压顶管，混凝土方(拱)管涵顶进，不同材质不同管径的顶管接口等项目，适用于雨、污水管(涵)以及外套管的不开槽顶管工程项目。
(1)工作坑、交汇坑土方及支撑安拆的工作内容包括：
1)人工挖工作坑、交汇坑土方：人工挖土、少先吊配合吊土、卸土，场地清理。
2)工作坑支撑设备安拆、接收坑支撑安拆：备料、场内运输、支撑安拆、整理、指定地点堆放。
(2)顶进后座及坑内平台安拆的工作内容包括：
1)枋木后座：安拆顶进后座、安拆人工操作平台及千斤顶平台、清理现场。
2)钢筋混凝土后座：模板制、安、拆，钢筋除锈、制作、安装，混凝土拌合、浇捣、养护，安拆钢板后靠，搭拆人工操作平台及千斤顶平台，拆除混凝土后座，清理现场。
(3)泥水切削机械及附属设施安拆的工作内容包括：安拆工具管、千斤顶、顶铁、油泵、配电设备、进水泵、出泥泵、仪表操作台、油管闸阀、压力表、进水管、出泥管及铁梯等全部工序。
(4)中继间安拆的工作内容包括：安装、吊卸中继间，装油泵、油管，接缝防水，拆除中继问内的全部设备，吊出井口。
(5)顶进触变泥浆减阻的工作内容包括：安拆操作机械，取料、拌浆、压浆、清理。
(6)封闭式顶进的工作内容包括：卸管、接拆进水管、出泥浆管、照明设备，掘进、测量纠偏，泥浆出坑，场内运输等。
(7)混凝土管顶进的工作内容包括：下管、固定胀圈，安、拆、换顶铁，挖、运、吊土，顶进，纠偏。
(8)钢管顶进的工作内容包括：修整工作坑、安拆顶管设备，下管、切口、焊口、安、拆、换顶铁，挖、运、吊土，顶进，纠偏。
(9)挤压顶进的工作内容包括：修整工作坑、安拆顶管设备，下管、接口，安、拆、换顶铁，挖、运、吊土，顶进，纠偏。
(10)方(拱)涵顶进的工作内容包括：
1)顶进：修整工作坑、安拆顶管设备，下方(拱)涵，安、拆、换顶铁，挖、运、吊土，顶迸，纠偏。
2)接口：熬制沥青玛碲脂、裁油毡，制填石棉水泥，抹口。
(11)混凝土管顶管平口管接口的工作内容包括：配制沥青麻丝，拌合砂浆，填、打(打)管口，材料运输。
(12)混凝土管顶管企口管接口的工作内容包括：
1)沥青麻丝膨胀水泥接口、沥青麻丝石棉水泥接口：配制沥青麻丝，拌合砂浆，填、打(打)管口，材料运输。
2)橡胶垫板膨胀水泥接口、橡胶垫板石棉水泥接口：清理管El，调配嵌缝及黏结材料，制粘垫板，打(抹)内管口，材料运输。
(13)顶管接口外套环的工作内容包括：清理接口，安放“O”形橡胶圈、安放钢制外套环，刷环氧沥青漆。
(14)顶管接口内套环的工作内容包括：配制沥青麻丝、拌合砂浆、安装内套环填抹(打)管口、材料运输。
(15)顶管钢板套环制作的工作内容包括：画线、下料、坡口、压头、卷圆、找圆、组对、点焊、焊接、除锈、刷油、场内运输等。
适用范围
顶管施工的适用范围甚广，遇到下面情况时可采用：
(1)管道穿越铁路，公路、河流或建筑物时；
(2)街道狭窄，两侧建筑物多时，
(3)在市区交通量大的街道施工，又不能断绝交通或严重影响交通时，
(4)现场条件复杂，上下交叉作业，相互干扰，易发生危险时，
(5)管道覆土较深，开槽土方量大，并需要支撑时，
(6)河道以下施工，采用隧道方式施工不经济或技术上有困难。
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