顶管施工技术详解
顶管施工技术详解
顶管施工是一种非开挖施工方法，它不需要大面积挖掘地面，而是通过在工作坑内利用顶进设备产生的顶力，将管道按设计的坡度顶入土中。这种技术具有许多优点，如减少对城市建筑物的破坏、避免道路交通堵塞、保护环境等，因此在市政工程中得到了广泛应用。
顶管操作在工作坑内进行。工作坑位于检查井位置。管节下到坑内，用液压千斤顶顶入土体。管节前有“机头”导进，千斤顶后有后座支撑。接口在顶进操作中完成，不断重复顶进-接管工序，完成所有管节安装。
机头
机头也可以叫导头或工作管，主要作用是挖掘管节前的土壤，顶管时把管节导入设计位置，起到定向纠偏和埋设管节的作用，还可以防止管节前土体坍塌。
具体来说，顶管机头的结构包括以下几个部分：
- 刀盘：位于机头最前端，由大型齿轮系统驱动，负责破碎围岩和土壤，使之成为可运输的细颗粒物。
- 推进盘：通过链条等传动装置向前推进顶管机，并控制其转向。
- 密封装置：防止土壤和水进入机头内部，确保工作区域的干燥和安全。
- 液压系统：为机头提供动力，调节速度和力度以适应不同的挖掘场景。
- 电气系统：为机头提供电力支持，并确保其他系统的正常运行。
- 控制系统：对整个机头进行控制和监测，确保各部分的协同工作和高效运转。
工作坑
工作坑平面呈矩形，一般沿管道方向较长，深度较深。坑壁支撑一般采用钢板桩；若竣工后坑位无需覆土，可采用钢筋混凝土沉箱，箱壁应预留位置正确、大小合适的管孔，竣工后沉井可改建成检查井。坑的前后壁在管道顶进时受力巨大，均应加固。
接收井平面一般也呈矩形，沿管道方向较长，其长度应满足顶管机头可被取出的条件。在管道转折处设置的接收井，其平面为圆形，内径也应满足机头被取出的条件。接收井的深度也比较深，所以井壁支撑一般也采用钢板桩。
若竣工后坑位无需覆土，可采用钢筋混凝土沉箱，箱壁应预留位置正确、大小合适的管孔，竣工后沉井可改建成检查井。
管节顶进与接长
顶进技术多种多样，主要包括以下几种方法：
手掘式顶管：适用于短距离、小管径的管道铺设。工人直接进入管道内部挖掘土体并向前推进。
挤压式顶管：利用挤压头将土壤挤压密实并向前推进管道。这种方法对覆土厚度有一定要求且施工效率较高。
泥水平衡式顶管：通过注入泥水以平衡土压力和地下水压力来保持稳定挖掘面。该方法施工速度快且地表沉降小但成本相对较高。
土压平衡式顶管：利用刀盘切削土体并通过螺旋输送机将土体排出以保持挖掘面稳定。该方法适用于多种地层条件且成本适中。
在顶管过程中，必须经常观测顶进的管节位置是否符合设计。在一个管节顶进以后，另一管节下到工作坑里时，将两节管子的管口对齐，并在凸缘处填塞一圈浸过沥青的麻絮；管内壁的接口处用金属内胀圈将管子撑紧，使顶管过程中管子接口处不致产生错口。
管节全部顶进后，拆除内胀圈，再在接口处填水泥砂浆并与管内壁抹平，接口就完成。为加强管节接口，常在管口外侧安装外套环，再安放橡胶圈，增加防渗效果。