市政工程施工中的顶管施工技术要点

市政工程，包括市政管道、市政隧道等施工都经常会遇到需要顶管施工的，现在国内顶管施工的工法工艺都已经相当成熟，精准施工也做的很好，分享一下施工技术要点：

施工要点

1. 概述

1.1 城市地下管线

在城市现代化与信息化高速发展的背景下发展迅速，并且，当前其作用与功能越来越重要，城市中迫切需要兴建大量的新管线。如果采用传统的开挖施工技术，则不仅经济负担大，而且对社会和环境都具有不利的影响。所以，为了保护城市的道路，我们应该尽量采用非开挖技术。

1.2 顶管技术

1.2.1 顶管技术的优点

顶管技术并不需要开槽铺设管道，是非开挖施工方法中的一项。它用一种硬制管道在土层下面穿过以形成给排水或者其他作用的设施。该项技术的使用时间较早，优点多，例如：

（1）施工精度高；

（2）综合成本低：只需要排除地下土层中的土体，使工期缩短、工程量减少；

（3）对环境的破环小：能使周围建筑设施保持其功能，不被破坏；

（4）可穿越障碍物等。

正是凭借这些优点，顶管技术得到了较广泛的应用，当前，它已经被应用在污水管道的铺设、天然气管道、雨水管道、自来水工程等多项民生工程中，消除了以往开挖技术所造成的社会影响和经济影响。

1.2.2 顶管技术的缺陷

因为顶管技术常被应用于地下的隐蔽性工程中，隐蔽性工程的复杂程度是难以预料的，所以，顶管技术也就有了复杂性和多边性的特点。

并且，顶管技术的安全隐患大，在施工中存在着一定的危险，若是失败了，则会带来巨大的经济损失。但是，我国的顶管技术比其他国家起步晚，至今还没有形成一套完整的理论体系，所以，我们应该加强市政工程施工中的顶管技术的研究。

1.2.3 研究顶管技术的意义

当前，人们越来越关注环境保护的问题，所以，也逐渐加大了顶管施工技术的应用范围。加强对顶管技术的研究能够改进和完善顶管技术，提高设管道施工的技术标准和质量标准，提高管道的利用率，减少经济损失，同时能够使工程更加科学、规范，所以，加强对顶管技术的研究具有十分重要的意义。

2. 市政工程施工中顶管施工技术要点分析

2.1 纠正错误认识，明确顶管施工概念

由于顶管施工技术是一种非开挖施工技术，人们普遍认为非开挖施工技术就是一种地表不开挖或不挖沟的施工方式。

2.2现场勘查与调查，做好施工准备工作

第一，勘察清楚施工现场或邻近施工现场地下管网情况，对给水、煤气、通讯、电力等管道进行现场定位，并严格分析那些管道需要停止工作或搬走，之后将其清楚标注出来；

第二，考察施工现场路面车流、人流等交通情况，必要时在路口设计交通导向牌、安排专人指挥，并根据道路交通情况合理安排施工路线；

第三，清楚掌握施工现场及附近排水管道情况，规划与设计最佳排污路线，必要时还可搭建临时排污管道，避免施工污水流入其他位置；第四，如果施工现场有桥梁或其他建筑物，设计人员一定要摸清楚桥墩、桥台基础、建筑物基础桩等情况，避免管道施工为其带来破坏性影响等等。

2.3 施工技术准备工作

经过系统而周详勘测与调查后，设计人员应分析相关资料信息得出施工现场的一些施工技术条件，并根据勘察情况与技术分析确定合理的施工组织设计。具体内容如下：

第一，掌握施工现场地质情况，比如，含水量、透水性质等。如果土层中含有砂层或岩层，设计人员则需要进一步摸清砂层及岩层具体情况，然后选择符合地质条件的顶管施工技术；

第二，分析与总结地下水位变化规律，并将其来源、水面高度及潮汐情况清楚描述出来；

第三，掌握各种顶管施工技术的相关要点。

2.4 设计施工线路与井位施工

经过详细勘察与技术分析之后，设计人员便可以此为依据设计施工方式、线路及井位。然后，施工单位人员按照设计图上管道平面位置，利用测量仪器清楚标注出管道的具体位置，即水平高度及作业方向。

2.5钻进导向孔轨迹施工

导向孔轨迹设计与施工是否合理，直接影响着管道施工的精度，对管道施工成功与否有着至关重要的影响。完成测量放线工作后，施工人员便可以在管道平面位置按照深度要求操作定向钻机作业。

2.6 扩孔施工要点

导向孔施工完成后，施工人员便可利用钻扩口对导向孔进行回扩工序。进行回扩工序时，应始终保持适当的泥浆量，并根据实际需要合理控制钻进速度，以便排渣。回扩工序一般分为几次完成，并在最后一次中采用挤扩式钻头，以便使孔壁定型和稳定。

2.7 顶进施工要点

导向孔施工完成、孔壁具有一定强度后，则进入顶进施工工序。

顶进施工过程中应严格注意以下内容：顶进时，顶铁上不准站人；顶进就位后，应立即回复施工线路；顶进施工完成后，施工人员必须对管道线路进行全面修整与巩固，并进行相关实验。

3. 顶管施工需注意的事项

3.1 千斤顶的着力点

着力点一般位于管子总高的1/4到1/3的地方。

3.2 顶进方向控制

管道的方向应用经纬仪校核，管子每顶30cm需用经纬仪校核一次，若管道顶进的方向和设计轴线方向不对应，应该用工作管内的调节千斤顶进行校正。管道的水平方向用水准仪进行测量纠偏，同样是管子每顶进30cm，用水准仪测量管子两端的高程，若有偏差需进行纠偏直到达到施工要求。

纠偏的方法：

（1）挖土校正法：就是在管子偏向一侧少挖土，但在另一侧多超挖些，使得管节在顶进时向另一侧偏移。这种适用于偏差在10到20mm时。

（2）木杠支撑法：若管端下陷或管节发生错口，那么采取木杠支撑法进行校正。

3.3 地下水位

地下水位距离管底不能小于0.5m，不然需要根据现场情况及实地勘测，应做好打井降水工作，这对保证工程质量和安全起着非常重要的作用，井点必须布置在中轴线的两端，凿井深度应做准确的计算。

3.4 施工障碍

如果遇到挖土工作面塌方或遇到障碍物、后背变形或倾斜、管位偏差超限、顶力突然增大时应停止工作，处理后再施顶。

举例子

在珠海对澳供水60周年之际，被列入《粤澳合作框架协议》的珠海“西水东调”二期项目再传捷报：过磨刀门水道的米超长顶管工程于8日正式贯通，比原计划的贯通时间提前4个月。

当日，粤澳两地的水务部门负责人共同见证了这一历史时刻。澳门特别行政区水资源管理厅厅长表示：“没有祖国对澳门的关心和珠海对澳门的支持，就没有今天如此规模和繁华的澳门。”

珠海自年启动对澳门供水工作以来，日供水能力和供水质量逐年提升，尤其是年启动珠海“西水东调”一期工程以后，年珠海对澳供水管道达3条，日对澳供应原水能力达50万立方米（实际供应量约30万立方米），承担了澳门96%的原水使用量。为了支持澳门的进一步发展，年粤澳两地再次合作，投资8.5亿元人民币启动“西水东调”二期工程建设，并将该工程列入《粤澳合作框架协议》中的项目之一。

西水东调工程迎来新进展，“亚洲第一顶管”成功穿越磨刀门水道

“西水东调”二期工程包括新建竹银水库至平岗泵站输水隧道1.8公里、铺设平岗泵站至广昌泵站管道约21公里、新建广昌泵站一座。其中，磨刀门水道超长顶管工程系平岗泵站至广昌泵站管道的控制性工程， 因一次性顶管管径为2.4米、长达米，被誉为截至目前的“亚洲第一顶”，于年11月19日正式顶推。“为了确保工程进度，除了优化施工程序、现场制作顶管管节外，春节期间，项目部83名建设者没有一人请假回家，全员坚守岗位坚持24小时连续施工，顶管速度平均以每小时不小于2米的速度推进。”珠海西江水务建设管理有限公司项目经理称。

8日上午11时许，磨刀门水道东侧顶管施工的36号工作井彩旗飘展。在30多米深的井底下，刚刚完成顶管贯通的建设者仍然在忙着收尾工作。项目经理表示，项目投产后，原水输送管道由单管变为双管，珠海西水东调的输送能力可从每天最高100万立方米提高到每天200万立方米，有效解决珠海西水东调输水能力不足，同时供水系统调度的灵活性将大幅增加。“一旦珠澳供水第四管道投入使用，珠海对澳门的供水能力将从现在的每天近50万立方米提高到70万立方米。”

再举个例子

淞沪路-三门路下立交工程

该工程由上海市杨浦区立项、管理和投资，上海市隧道工程轨道交通设计研究院设计，隧道股份承建。

工程采用“Y”型双层结构，下层隧道全长约860m，为沿淞沪路北-淞沪路南方向布置的下立交主线隧道；上层隧道全长约770m，为沿淞沪路-闸殷路方向布置下立交匝道隧道。双层结构隧道从空间上分离“到发”和“过境”两类交通，有效降低交通干扰。地下主线采用双向四车道形式，地下立交设计车速40km/h。

整个工程采用明挖方式施工，其中主线隧道有一段长163m的路段因下方建有合流污水箱涵而必须采用暗挖法施工。

采用大断面矩形顶管机下穿合流污水箱涵

采用大断面矩形顶管机下穿合流污水箱涵。在长163m的路段采用大断面矩形顶管机施工2条隧道。大断面顶管机“创新杨浦号”设计采用中央大刀盘+偏心刀盘相结合的组合刀盘形式，尺寸为9.8m×6.3m×6.5m。

该段工程紧临地铁10号线，区域边界离东侧的轨交10号线仅1.5m，且需近距离下穿合流污水箱涵，存在着风险高、环境复杂等特点。

目前，矩形顶管机已正式下井安装调试，预计不久将在井底进行始发推进。据悉，该工程建成后将极大地缓解江湾城及五角场地区的交通拥堵状况，更大程度地提升地区的整体活力，促进江湾、五角场地区的一体化发展。

施工现场顶管机下井动图欣赏

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顶管施工是如何进行的呢？下面，用最通俗易懂的方式给大家“涨姿势”！

顶管施工不容易

顶管施工可不是件简单的事情哦！因为管线一般是在地下，所以我们还要充分了解地下世界。地下一般是由很复杂的岩土构成的。

地质构造与勘察（工程地质勘察，让我们有了透视眼）

可是我们没有透视眼，怎样弄清楚地下的情况呢？这时就要依靠工程地质勘察了。

钻孔取样勘探使用地质钻机在地表下钻出深深的孔，然后用空心钻头将岩土样带出地面进行取样分析。一般钻孔间距为几十米，遇到地下溶洞、孤石等复杂地质，钻孔间距缩减为几米。静力触探指利用压力装置将有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测土的贯入阻力，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。工作井的确定

施工地点尽量设在空旷区，不占用综合管线管位。

工作井施工（安全又经济的施工）

开挖前，需要处理影响施工的建筑、绿化和管线，以减少施工时对交通出行的影响。

A、绿化迁移施工范围内的绿色植物，需要进行迁移，在施工完成后进行恢复。B、交通疏解为保障交通顺畅，原道路进行拓宽或改道，以保障车辆和行人正常通行。施工完成后再进行道路恢复。C、管线迁改城市地下埋藏了错综复杂的管线，如电力、通信、燃气、自来水管道等，在施工前需要进行保护或迁改。“钢铁穿山甲”钻洞神器

顶管的钻洞神器称之为“顶管机”，它可以像穿山甲一般在地底下畅通无阻！

王家塘泵站出水压力管工程大部分都是用顶管施工

这种非常特殊的机器，就叫做顶管机。

Step1制管厂将管材预制好，运送到施工现场Step2通过吊车，将管道吊入工作井Step3管道就位Step4顶管机顶进顶管机就像一只“钢铁穿山甲”

顶管机就像一只“钢铁穿山甲”，它顶进的地方，长长的管道就完成了。

A、控制室控制顶管机顶力、顶进速度、顶进方向、顶进压力等掘进参数的操作室。B、进水排泥系统主要由进水阀、排泥阀、旁通阀和管路组成。该系统将刀盘切削下来的泥土通过高压水流化成泥浆后，通过泥浆管道输送至地面，经沉淀后，运送至指定地点处理。C、管道安装管道就位后，安放止水橡胶圈，每节管道长度一般为2-2.5m。“钢铁穿山甲”在漆黑的地下前进不迷路

顶管机在漆黑的地下顶进会迷路吗？

当然不会，先进的顶管机安装了高精度的测量系统，能够动态确定当前位置，操作人员可及时调整顶进状态，使顶管机沿着正确的方向掘进。

消灭地下各种各样的障碍“拦路虎

地下有各种各样的障碍

上软下硬地层当遇到上面软弱、下面坚硬的地层时，由于受力不均，易造成刀盘损坏及地面塌方，需要谨慎推进或提前处理。有毒有害气体遇到地下有毒有害气体，需小心检测，排出后方可施工。保护地面建筑同样重要

顶管机施工时，除了要解决地下的难题，也要保护地面上的建筑，如房屋、高速、高铁等。

下穿高铁顶管机在穿越高铁时要求很高，为防止地面沉降而影响线路运输，需对隧道上方地层进行加固。重要管线保护王家塘泵站出水管道需要穿过中石油、西气东输的管线，为了不与重要管线交叉，在精准勘探、测量后，将管道埋深再下降5米，确保与重要管线保持3米以上的安全距离，并同步准备了应急预案等系列保护措施。基础设施都建完啦

污水管道是不是就可以投运了呢？ 还不行哦！我们还要验收和试运行。

来源：龙城排水、岩土新鲜事儿

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顶管施工是如何进行的呢？今天用最通俗易懂的方式给您“涨姿势”，请大家仔细阅读哦~

顶管施工不容易

顶管施工可不是件简单的事情哦， 因为管线一般是在地下，所以我们还要充分了解地下世界。地下一般是由很复杂的岩土构成的。

地质构造与勘察

工程地质勘察， 让我们有了透视眼。如果没有透视眼，我们怎样弄清楚地下的情况呢？这时就要依靠工程地质勘察了。

钻孔取样勘探

使用地质钻机在地表下钻出深深的孔，然后用空心钻头将岩土样带出地面进行取样分析。一般钻孔间距为几十米，遇到地下溶洞、孤石等复杂地质，钻孔间距缩减为几米。

●静力触探

指利用压力装置将有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测土的贯入阻力，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。

工作井的确

地点尽量设在空旷区，不占用综合管线管位。

工作井施工

安全又经济的施工：开挖前，需要处理影响施工的建筑、绿化和管线，以减少施工时对交通出行的影响。

●绿化迁移：施工范围内的绿色植物，需要进行迁移，在施工完成后进行恢复。

●交通疏解：为保障交通顺畅，原道路进行拓宽或改道，以保障车辆和行人正常通行。施工完成后再进行道路恢复。

●管线迁改：城市地下埋藏了错综复杂的管线，如电力、通信、燃气、自来水管道等，在施工前需要进行保护或迁改。

“钢铁穿山甲”钻洞神器

顶管的钻洞神器称之为“顶管机”，它可以像穿山甲一般在地底下畅通无阻！

王家塘泵站出水压力管工程大部分都是用顶管施工。这种非常特殊的机器，就叫做顶管机 。

●制管厂将管材预制好，运送到施工现场。

●通过吊车，将管道吊入工作井。

●管道就位。

●顶管机顶进。

顶管机就像一只“钢铁穿山甲”，它顶进的地方，长长的管道就完成了。

●控制室：控制顶管机顶力、顶进速度、顶进方向、顶进压力等掘进参数的操作室。

●进水排泥系统：主要由进水阀、排泥阀、旁通阀和管路组成。该系统将刀盘切削下来的泥土通过高压水流化成泥浆后，通过泥浆管道输送至地面，经沉淀后，运送至指定地点处理。

●管道安装：管道就位后，安放止水橡胶圈，每节管道长度一般为2-2.5m。

“钢铁穿山甲”在漆黑的地下前进不迷路，先进的顶管机安装了高精度的测量系统 ， 能够动态确定当前位置，操作人员可及时调整顶进状态，使顶管机沿着正确的方向掘进。

消灭地下各种各样的障碍“拦路虎”

地下有各种各样的障碍

●上软下硬地层：当遇到上面软弱、下面坚硬的地层时，由于受力不均，易造成刀盘损坏及地面塌方，需要谨慎推进或提前处理。

●有毒有害气体：遇到地下有毒有害气体，需小心检测，排出后方可施工。

保护地面建筑同样重要

同样重要顶管机施工时，除了要解决地下的难题，也要保护地面上的建筑，如房屋、高速、高铁等。

●下穿高铁：顶管机在穿越高铁时要求很高，为防止地面沉降而影响线路运输，需对隧道上方地层进行加固。

●重要管线保护：王家塘泵站出水管道需要穿过中石油、西气东输的管线，为了不与重要管线交叉，在精准勘探、测量后，将管道埋深再下降5米，确保与重要管线保持3米以上的安全距离，并同步准备了应急预案等系列保护措施。

基础设施都建完啦

污水管道是不是就可以投运了呢

还不行哦，还需要验收和试运行

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今天聊工程之顶管工程--顶管施工安全、质量要点及部分问题解决办法

十八、顶管施工安全、质量要点及部分问题解决办法一、顶管施工面临的风险要素

（1）水文地质、工程地质方面的因素。在施工之前资料掌握不准，将会造成施工事故；

（2）施工方面的因素。施工方法的选择，施工设备的选用，人员的配备及人员的素质水平等，都将会影响到施工安全；

（3）监理、业主方面的因素。如果相关的管理人员专业知识不足，管理能力差，在施工过程中瞎指挥、冒险蛮干，也将会影响到施工的安全；

（4）设计方面的影响因素。设计方案的可靠性、科学性、针对性与否也会影响到施工过程的安全；

（5）经济方面的影响因素。如工程的造价及资金的到位情况等都会影响到施工单位的组织管理，为了降低成本、减少安全方面的投入、存在侥幸心理等也会影响到施工安全。

二、顶管施工前安全要点

（1）了解地质条件

顶管施工中的一个重要问题就是地层适应性问题，针对不同的土质、不同的施工条件和不同的要求，必须选用与之适应的顶管施工方式以及合理的顶管掘进参数，才能达到事半功倍的效果。施工前的场地勘察主要是了解地层地质情况、施工现场地形、地下水情况、地下管线的分布、可能出现的地下障碍物以及考虑在施工过程中对挖掘出的土渣堆放和清运等工作，是工程施工设计、确定施工工艺和选择施工设备的主要依据。

（2）有毒气体的检测与防护

顶管施工一般会通过淤泥层，在地下可能会形成有毒有害气体，常见的如一氧化碳、硫化氢、甲烷等，也可能会出现缺氧环境。如果不及时采取有效措施，可能会引起作业工人急性中毒甚至死亡。

有害气体事故的预防措施：

①顶管施工应安装送风装置向工作面送风，顶进过程中发现不明管道时应通知有关人员，禁止私自处理。当地层中有异味时应马上撤离现场。

②当需要进入现状给水检查井、排水检查井施工作业时，应先打开检查井盖通风，15分钟后用明火检查井内空气含量，必要时工作人员戴防毒面具进入井内作业。

（3）超前探查地下管线

在城市建设和地下管线铺设的过程中，盲目地顶管施工往往造成非常严重的后果。由于城市内地下管线众多，埋深等信息也各有差异，所以顶管施工前期的地下管线探测就显得尤为重要。

要特别注意隐蔽点埋深的探测，务必要保证埋深误差在限差范围内。要避免某类管线或管线上下翻等深度变化节点的侧漏情况发生。对于地下管线较密集、相互重叠的区域，要根据现场情况采用多种方法进行探测，比如：旁侧感应法、水平压线法等。

（4）穿越建筑时对基础的探查

顶管在建筑物基础下施工时，需要明确施工路线上所遇到的基础类型，对于部分基础在顶管顶进前可采取脱换、加固措施。

①汛期施工问题。汛期施工，应做好防汛防台工作，尤其是要防止井内进水，机头被淹、停电等情况的发生，以免影响正常的工程进度。应做好已施工沉井顶部预留筋的防潮工作减少不必要的人工投入。

②管材供应问题。管材的质量，必须随时抽查，防止在施工期有不合格的管材进场。在施工期间，应保证管材的连续供应。同时要根据顶管施工的特点来选用管材，例如在大口径、长距离的顶管施工中，一般顶进力都非常大。在选用管材时，一方面要求所选管材轴向抗压强度要大；另一方面，所选管材需在顶进过程中不会额外地增加阻力。

三、顶管施工过程质量控制及防治措施

1、顶管施工过程质量控制

顶管施工工艺技术综合性较强，复杂程度较高，一旦出现安全质量问题，后果比较严重。在施工前期做好施工地段地下管线、障碍物的调查，根据设计图纸结合实际地质和施工现场条件合理布设监测点，结合类似地质工程实例优化各项技术参数，顶管掘进时实时监测沉降量，根据特殊地层允许沉降要求，采取注浆加固的方式控制好后期沉降。严格控制顶管施工质量标准，确保顶管施工顺利进行。

2、顶管施工常见问题防治措施

①管道轴线偏差过大

由于地层正面阻力不均匀，工具管受力不均，会使得管道轴线偏差过大，出现管道发生弯曲问题，对工程的安全性造成严峻影响。因此，在顶进施工之前，施工团队就要做好地质调研工作，设置测力装置。另外，也可以使用同一规格的液压千斤顶，使得顶力、速度保持相同，实现顶力合力线与管道中心心线的重合。最后，顶进过程中应随时绘制顶进曲线，指导顶进纠偏工作。

②地面沉降与隆起

在顶管施工过程中，以及施工完成之后，管道轴线两侧一定单位中，可能会出现地面沉降或者隆起的问题，导致周边的建筑物和道路交通受到严重影响，甚至直接影响到施工安全。出现这一现象的原因可以归结为3个：

一是开挖端面的取土量过多或者过少，导致工具管推进压力和开挖土体压力失衡；

· 二是管道轴线出现偏差，导致地层土体出现一定程度的损失；

· 三是管道接口不够严密，存在水土流失问题。

· 正因如此，在施工之前，有必要对地质条件和周围环境进行详细的调研，设计出可靠的施工方案，选择合适的工具管。施工期间，还要高度关注顶管的轴线偏差，积极做好测量和纠正工作。最后，关注管道接口的密封质量，防止出现水土流失的问题。

③顶力突然增大

顶力突然增大的原因有4个：首先是土层塌方或者工具管前段遇到障碍物，导致阻力迅速增大；其次，管道轴线偏差，导致摩阻力增加；再次，顶进设备发生故障；针对这些问题，在顶进过程中必须要关注测量工作，及时纠正不合格的数据，确保管道轴线控制在允许偏差范围中。

④钢筋混凝土管道接口渗漏

一般来说，导致钢筋混凝土管道接口渗漏的原因是：管节的密封材料质量不符合要求，或者在运输、装卸过程中已经出现损坏。另外，管道轴线的偏差过大，接口错位也是导致这一问题的重要原因。对此，可以采用环氧水泥砂浆或化学注浆的方法进行处理。

⑤钢筋混凝土管节裂缝

管节纵向和环向出现明显的裂缝，出现管道漏水、渗水的问题。结合实践经验来看，其原因有3个：一是管节本身的质量不符合要求；二是顶进过程中顶力超过管节的承压强度，或者轴线的偏差过大，导致管节出现一定程度的损坏；三是运输、装卸和码放的方法不妥，致使管节损坏。

⑥顶管前端正面土体坍塌

顶管施工过程中，实际出土量远超过理论出土量，地面出现明显的塌陷。造成这一现象的原因主要有3个：一是前段土层的性质发生了显著的变化，导致顶进量过小，没有起到防护和平衡的作用；二是敞开式顶进时，人工一次挖土量远超预期值；三是出现流砂。对此，在顶管施工中，应该采取“短开挖、勤顶进”的操作方法，严禁超挖，并且时刻关注土质的变化，及时采取应对措施。

四、可能遇到的4个难题

1、管道轴线偏差过大

1、原因分析：

①地层正面阻力不均匀，使工具管受力不均匀，形成导向偏差；

②顶管后背发生位移或不平整，使顶力合力线偏移；

③千斤顶不同步，或顶力相差较大，或安装精度不够，造成顶力合力线偏差。

2、预防措施：

①顶管施工前应对管道通过地带的地质情况认真调查，设置测力装置，指导纠偏纠偏应按照勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法进行；

②采用同种规格的液压千斤顶，使其顶力、行程、速度一致，保持顶力合力线与管道中心线相重合；

③加强顶管后背施工质量的控制，确保后背不发生位移，并应使后背平整，以保证顶进设备的安装精度；

④顶进过程中应随时绘制顶进曲线，指导顶进纠偏工作。

2、地面沉降与隆起

1、原因分析：

①掘进机正面土压失衡引起的沉降与隆起；

②管道外周空隙引起的沉降与隆起；

③管道与周围土体摩擦引起的沉降与隆起；

④管道接口渗漏引起的沉降与隆起。

2、防治措施：

①施工前应对工程地质条件和环境情况进行周密细致的调查，制定切实可行的施工方案，正确选用工具管，并对距离管道较近的建筑物和其他设施采取相应的加固保护措施；

②设置测力装置，掌握顶进压力，保持顶进力与前端土体压力的平衡；

③施工时尽量采取小幅度的纠偏，尽可能的保证管道的直顺，减小管道绕曲造成土层移动引起的沉降。避免急度纠偏造成管道接口密封失效和管端碎裂，发生水土和触变泥浆的流失，引起地面沉降；

④在顶进过程中应及时足量地注入符合技术标准的润滑支承介质，填充管道外围空隙。施工结束后及时用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆；

⑤严格控制管道接口的密封质量，防止渗漏。

3、顶力突然增大

1、原因分析：

①土层塌方或工具管前端遇障碍物，使阻力增大；

②管道轴线偏差形成弯曲，使阻力增大；

③减阻介质膨润泥浆配比不当或注入不及时，或注入量不足，减阻效果降低，使摩阻力增大；

④顶进设备油泵、油缸或油路发生故障；

⑤顶进施工中因故停顶时间过久，润滑泥浆失水使减阻效果降低。

2、防治措施：

①顶管在正常顶进施工过程中，必须密切注意顶进轴线的控制，使管道轴线被控制在允许偏差范围以内；

②按不同地质条件配制适宜的泥浆，并采取同步注浆的方法，及时足量地注入泥浆；

③顶进施工前应对顶进设备进行认真的检修保养；

④停顶时间不能过久，发生故障应及时加以排除。

4、顶管前端正面上体坍塌

1、原因分析：

①前端土层性质发生变化，顶进量过小，没有起到防护和平衡的作用；

②敞开式顶进时挖土量过大，或封闭式顶进时推进力小于上体压力；

③顶进过程中顶力超过管节的承压强度，或轴线偏差过大，致使管节压力集中而损坏；

④遇有流砂情况。

2、防治措施：

①顶进施工中应采取短开挖、勤顶进的方法，严禁超挖，并随时注意到土质的变化情况，以便采取相应措施防止坍塌；

②认真做好土体的降水工作。

二、其他情况管控措施

1、顶管法施工基本方法

本工程顶管管道内径为800mm钢筋砼水泥管，管道穿越地层为砂卵石层。综合考虑本工程施工特点和地质条件，决定采用手掘式液压顶管法。

采用该种施工方法时，需要在顶管一侧设置工作坑和接收坑，方便设备安装和顶升作业。顶管动力使用800mm液压顶管机由2台液压千斤顶组成，每台顶力400t。顶管机背负挡墙，面顶砼管，砼管放置在轨道上面，砼管前端安装切土工具管。通过用切土工具管切屑土体，接着人工利用小车在切土工具管内取出土石方，当人工挖取土时，每次挖取土的深度都不能超过顶铁的长度，以确保挖土时不会在套管周围20mm以外形成空洞或坍塌，每次顶入100~300mm，每一次顶管后都要进行测量，以防偏差过大后难以纠正。

2、顶管施工安全风险分析

2.1复杂的地质条件

地质和水文条件对顶管施工影响较大，做好地勘是顶管施工作业的前提和基础。施工前如果对地质和水文条件掌握不准确，轻则管道难以顶通，重则在管道顶进过程中可能会引起涌沙涌泥涌水，严重时还容易造成淹溺等事故。

2.2深基坑作业

顶管工作井一般是深基坑工程，如果开挖和支撑方法不符合相关规范标准，可能导致地基沉降甚至发生坍塌。顶管工作完成后，如果没有及时设置邻边防护或上下护笼爬梯搭设不达标，易引发高出坠落事故。

2.3下穿构筑物

顶管处在地面构筑物之下临构筑物基础时，假如施工前没有确定构筑物基础的位置、结构和大小等相关参数，也没有采取相应的加固、支撑措施，顶进过程中也没有精准控制顶进力、方向和角度等参数，易造成构筑物开裂甚至倒塌。

2.4复杂的市政管线

在城区进行顶管作业时，顶管管道一般被纵横交错的市政管线包围，如电力管道、通信管道、天然气管道等。若破坏管道，尤其是天然气管道或电力管道，轻则影响城市居民日常生活，重则引发人身伤亡事故。

2.5有限空间作业

顶管施工中不可避免地会出现有限空间作业，在穿过深埋的淤泥层或腐烂的动植物时，可能会释放出有毒有害的气体。在顶管施工中，如果管道工作空间内没有通风，也没有按要求检测有毒有害气体，容易发生中毒。

3、顶管施工安全风险管控措施

顶管施工中存在较多全风险，在多重危险因素共同作用下，可能会导致安全事故，必须对风险加以控制，从组织措施、技术措施、安全教育措施、安全检查措施和应急处置措施等方面出发，防止发生安全事故。

3.1组织措施

（1）成立顶管工作组。成立具有顶管施工经验的顶管工作小组，专门负责顶管施工，招选专业的顶管施工单位。在施工现场成立安全生产领导小组，项目经理亲任组长，对顶管施工安全负总责。依据工程规模和危险性配备专业技术人员和专职安全管理人员，全程盯控。明确每个岗位的安全职责，形成“横向到边，纵向到底”无死角的安全管理架构，为施工安全提供保障。

（2）优化施工组织。实行7个专业作业班组白天同时作业的方式，在成都7月主汛期到来前完成施工。积极响应绿色文明施工的要求，设置施工围挡对现场实行全封闭管理。严格控制施工噪声，夜晚不施工，避免施工扰民。

3.2技术措施

（1）组织专家论证。严格按照《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》编制安全专项方案并组织了专家论证。细化顶管工程在砂卵石层中的顶进施工工艺，严格控制顶管接头姿态，保证接头防水效果；控制超挖，工具管内合理加设格栅装置保证掌子面稳定，做好顶进施工的减阻纠偏等施工措施。

（2）探明地质水文条件。开工前，技术人员对顶管路径进行了地毯式的地质水文勘探，并结合现场实际情况对勘探报告进行精确地研究，缜密分析，为制定顶管工程设计方案和施工方案奠定可靠的基础。

（3）严控深基坑作业。做好开挖、锁口圈梁、垂直出土、及时封闭暴露面、支护等关键工序的安全施工措施，完善工作井设施（导轨、千斤顶、后背墙）的布设，完善模板架设及混凝土浇筑养护的相关内容。在深基坑施工过程中，应严格按照审批过施工方案组织施工，实际地质情况与地勘报告有重大不同时，应立即停止施工，依据实际情况重新编制方案后再施工。在工作井基坑完工后应立即做好临边防护和护笼爬梯，防止人员坠落。

（4）做好下穿构筑物保护工作。施工前应从产权单位得到构筑物的基础图纸，再通过人工探挖确定构筑物的位置、基础结构和大小，结合现场实际情况和产权单位的要求，制定构筑物基础保护方案。在顶管施工过程中，精确控制其设备，尤其是其顶进方向、角度和力度，确保对构筑物的影响降到最低。规范布置沉降观测点，受影响的构筑物周围遵照《建筑基坑工程监测技术规范》（GB7-）等技术规范布置沉降观测点，并动态观察，依据沉降情况及时调整保护措施"。

（5）做好市政管线保护。进一步核实顶管工区范围内管线的类型、位置和标高，细化顶管穿越各种类型管线的控制措施和应急预案。编制管线保护手册，设置两名管线保护专员，严格贯彻执行“先探后挖，双确认”作业程序。采用管线探测仪，同时辅以人工开挖探孔、探槽（沟）方式进行探测。土方开挖区前需沿开挖边界线人工开挖环形探槽（沟），探孔及探槽（沟）须挖到地面3m以下。管线产权单位到现场确认，技术人员测量放线后坐标确认。管线实行分级管理，根据重要性、影响范围等分为三级，即一般管线、重要管线、特别重要管线。分级组织动土前施工安全条件确认，管线施工前安全条件验收需要填写确认单。

（6）严格有限空间作业。进入有限空间作业的所有人员应严格执行“先通风、再检测、后作业”的原则，进入前应按规定测定氧气、有害气体、可燃性气体、粉尘浓度，检测仪器应采用防爆型。氧气浓度应在19.5%~23.5%内，一氧化碳浓度应<25×10，易燃、可燃气体浓度应小于最低爆炸极限的10%，粉尘浓度应<20g/m°。未经通风和检测合格，任何人员严禁进入有限空间作业。检测的时间不得早于施工开始前30min。除了使用气体检测仪，还可以采用鸽子等动物进行辅助试测。进洞人员佩戴应急逃生安全带与管外保险绳连接，并随身携带对讲机等应急通信设备。进入有限空间作业场所的照明灯具电压应符合《特低电压限值》（GB/T-）等国家标准或行业标准的要求。

（7）保工期，控降水。根据地勘报告，顶管工区地下水稳定水位7.2~12.1m，在顶管最大开挖深度以下，再加上本次施工为枯水期施工，基本不需要降水。因此只要抢抓施工黄金期，，在成都市7月主汛期到来前完成施工，就能确保顶管施工作业安全。因而实行7个专业作业班组同事白天作业的方式，抢在主汛期前完成顶管施工。

3.3安全教育措施

进入有限空间的人员必须身体健康，进场前进行健康体检。体检合格后，作业人员必须进行专项安全教育培训，重点培训有限空间安全操作规程、高处作业安全管控要点、地下管线安全卡控红线等安全知识。创新培训方式，通过安全体验式教育和VR安全教育，理论与实践相结合。使所有成员都具备实际认知能力与实际操作的动手能力。

3.4安全检查措施

严格执行危险作业项目领导全程带班生产检查制度，重点检查支撑有无较大变形或松动、开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异、地面有无沉降或隆起、周边道路（地面）有无裂缝、沉陷、隆起、后背墙有无异常等。专职安全员全程盯岗，重点检查现场有无“三违作业”、有限空间作业有无执行“先通风、再检测、后作业”程序、高处作业人员有无系好安全带等，及时制止施工现场的违章作业，将安全隐患消除在初始阶段。在施工的全过程中应加强现场安全风险的辨识、分析和评价，明确管控重点与难点。现场安全管理人员应针对主要风险点，实行清单化管理，建立安全隐患台账。牢固树立“隐患就是事故”的理念，针对存在的安全隐患，在每周的隐患分析会上应认真分析，仔细研究管控措施，逐个落实。

3.5应急处置措施

顶管施工属于危险性较大的作业，做好应急处置工作显得尤为重要。项目部制定了专项应急预案，成立了应急处置领导小组，项目经理亲任组长。明确了第一时间向项目经理报告现场紧急事件，由项目经理启动应急预案的应急处置流程。为现场人员发放应急处置卡，使作业人员熟知应急处置流程、牢记应急逃生通道、掌握基本的应急技能，极大地提高了应急处置能力。

六、长距离顶管施工顶力不足

1、设置中继间

中继间是长距离顶管中必不可少的设备，是解决长距离顶管施工顶推力不足的有效措施之一。当顶进阻力超过容许总顶力，无法一次达到顶进距离时，必须设置中继间分段接力顶进，通过加设中继间的方法，把原来需要一次连续顶进几百米的长距离顶管分成若干短距离的小段分别顶进，从而避免长距离顶进造成管材的损坏。简单点说，中继间起着传递顶力的作用。

2、注浆减阻

目前实现长距离顶管施工的技术方法，除了设置中继间外，使用比较广泛的方法还有顶管注浆减擦技术，以此来减小管材与土壤的摩擦阻力。长距离顶管施工中应用注浆减阻工艺，可以有效降低顶进阻力，能使大口径长距离的顶管不断延伸，且成本低、技术易实施、减阻效率高。

具体方法是在顶进过程中，通过注浆环管向节外壁压注一定数量的减阻泥浆，采用多点对称压注使泥浆均匀的填充在管节外壁和周围土体间的空隙，来减少管节与土体间摩阻力，起到降低顶进阻力的效果。

另外，在长距离顶管施工中，由于施工工期较长，泥浆的失水将会将会导致触变泥浆失效，因此必须在管道沿程，工具管开始每隔一定距离设置补浆孔，及时补充新的触变泥浆。

一般情况下，长距离顶管施工相对于短距离顶管施工，所面临的阻碍和突发情况更加多，因此需要的技术手段也更加多样化。这也要求我们在长距离顶管施工前，提前规划好非开挖管道施工过程中所必需的顶管设备和顶管施工方案。

3注浆减摩工艺

3.1长距离顶进的方法、减阻材料及工艺效果

目前，实现长距离顶管施工的技术保证措施包括设置中继室，值得重视的是采用注浆技术降低了管材和土壤之间的管土摩阻。通过使用注浆技术，在减阻和润滑之后顶距可提升40%~70%。膨润土和水为减阻的主要材料，当膨润土与水混合时，膨润土在水中的溶胀量可突破膨润土初始重量的600%~700%。在通过对两者进行搅拌，贮存成凝后，在外力作用下凝结流动。将其夹在管外壳与土壤之间，从而使管节推动的摩擦力大程度上减少，即可形成有效地泥浆套。

（1）泥浆套的形成及减阻机理。注浆时，首先要将管接头与周围土体之间的空隙填充，避免地层的开展受到损失，这样才能更好地将注浆孔注入的泥浆。当泥浆与土壤融合时，在充分发挥注浆压力的作用的同时，注入的泥浆会渗入并扩散到地层中，首先是水渗入土壤颗粒的孔隙中，然后是渗透到泥浆与土壤颗粒之间的孔隙。当泥浆渗透达到一定的深度后就会保持静止，泥浆会在短时间内变成凝胶，填充土壤孔隙，变为混合泥浆土。随着浆液入渗量的增加，浆液与混合料之间会产生致密的渗块。随着渗块的增多，在注浆压力的挤压作用下，大量的渗块会相互黏结，变成一个较为密实、不透水的类似套管形状，也可以称为泥浆套。

泥浆套管可防止泥浆再度渗入土层，要是注入的润滑泥浆可以在管道周围产生一个较为完整的泥浆套，那么在下一次注人的泥浆就可以不用向外渗透并停留在管道和泥浆套间的空隙。随着自重作用，泥浆首先到达的是管道底部，然后上升。当管孔内都填满泥浆时，顶进管圆周都会被膨润土悬浮液覆盖。在浮力的作用下，管道会形成部分漂浮，其有效重量将持续下降，更甚的还会为负值。在实际施工中，因为受到多方面的影响，如环空的不连续性、不均匀性、泥浆损失、地下水和压力灌浆技术，减摩效果也会产生影响。

（2）注浆系统。注浆管路分为总管和支管。总管采用镀锌钢管，以减小触变泥浆在管中的阻力，支管采用胶管。每根支管与总管连接处应设置球阀，在每个注浆孔处也应设置球阀和单向阀，以便对泥浆套的质量控制。在整个顶进过程中，要不断地压注触变泥浆，并使其均匀分布于管壁周围。因此，注浆孔必须沿管壁周围均匀布置。

（3）将搅拌好的浆液放到储浆罐，储存时间一定要达到3h~4h，等到膨润土颗粒充分吸收膨胀后（吸水率为2h，430%）才能运用。对于这种地层，泥浆性能的几个指标如下：黏度50s~60s，pH值为0.8~10，比重约1.17，静剪切力为21mg/cm2，黏度适中，观察标准为使用木棒插入液中能立住。

3.2注浆工艺中的顶力、摩擦力确定

顶力在顶管施工中是一个不可忽视的原因。后主顶进千斤的顶力要想推动前进，有必要克服不同的阻力，如管重、顶进惯性阻力、摩擦阻力、管道上的纵横向、程度测压力等。而突然特征、覆土深度、顶进管径大小长度、管材表面光滑度、土壤含水量、土压、环境等因素造成的摩擦阻力往往是影响顶力值施工质量的多方面因素。在这些复杂因素的情况下，很难对施工现场进行精准的计算。通过总结、归纳、综合、特殊情况下使用安全系数法，可以将影响施工的重要因素在复杂的情况下标出，编制出工程中常用的经验公式，这样一来可简单地计算顶力和摩阻力。

顶力计算经验公式如下：

P=10×K×μ×π×LD+P迎

式中:

P——主顶推力（kN）；

K——安全系数（1~1.3，一般取1）；

μ——摩擦系数（根据地方地质情况，取平均值，洛阳黏土地层取值0.9）；

π——圆周率；

L——顶进长度（m）；

D——管材外径（m）。

封闭式顶进包括两个方面：一个是泥水平衡式顶管，另一个是土压平衡式顶管。因为在掘进机中封闭式顶进期间会形成迎面阻力P（kN/M），因此，土压力平衡或泥水平衡式的摩擦系数为：

P迎（kN/m）=（π/4）D×Rs×Hs

式中：

D1——机头开挖外径，取2.44m；

Rs——土容重,砂岩取19.5kN/m3；

Hs——管中覆土深，取平均埋深7m；

3.3注浆工艺及改良效果

（1）顶管注浆操作：①顶管机头直径要比管道外径稍长一些。如果机头与管材外径一致，那么可将钢筋焊补在机头壳体上，在顶管机机头后方和中盾位置加焊一圈钢筋箍，可以起到拓孔作用，刮掉外侧的一层泥浆，对后期注膨润土的减阻效果会好点。（选用钢筋厚度不得大于刀盘切削直径）；②根据灌浆量规划，浆液厚度约为管道外径周围1cm乘以长度，根据厚度的1～2倍考虑；③在机头在沙土中封闭掘进时，通过使用土压平衡顶管施工，在此之前适量的注浆能够对沙土质的状况进行改善。土压平衡可使用干式排泥，方便螺旋机开挖，促进开挖效率；④注浆后，采用置换方式用水泥和粉煤灰配比浆液对触变浆液，拆除管线后，灌浆孔应及时封堵。

（2）顶管注浆操作效果：本区间段全线长460m，属于中长距离顶管，经有效地注浆和推进控制，推力得到了有效控制。

注浆减阻技术在顶管施工中的应用，可有效减轻工程阻力，使大口直径、长距离顶管能够延伸，技术实施简便，成本较低，有效提升减阻。