顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。作为一种非开挖施工方法，有很多优点，是继盾构施工后大力发展起来的一种非开挖施工方法。该技术在我国沿海经济发达地区广泛用于城市地下给排水管道、天燃气石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设。它能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物。采用该技术施工，能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境污染和道路的堵塞，具有显著的经济效益和社会效益。对于顶管施工的相关内容，很多人了解的并不是太清楚，下面贤集网小编来为大家介绍顶管施工工艺、施工主要设备及其作用、施工特点。一起来看看吧！

顶管施工工艺
一、施工工艺
施工顺序为：工作井施工→顶进设备安装调试→吊装砼管到轨道上→连接好工具管→装顶铁→开启油泵顶进→出泥→管道贯通→拆工具管→砌检查井。
二、施工方案
（一）、施工测量方案
1、施工放线工作准备
根据管线铺设走向，用全站仪在现场地面上准确放出管道铺设的中线控制桩，并确定顶坑位置，桩点必须是所顶管道的中心点。如遇障碍物，操作井位置应根据现场情况予以适当调整。控制桩放好后必须用砼保护好，待工作坑开挖后将中线和中心点引至工作坑内，便于随时检查和复查，并进行保护，以利于安装导轨和管道在顶进过程中检查复核之用。
（二）、开挖工作坑
1、工作坑开挖与支护
（1）竖井工作坑施工前必须完成降水，管井深度20米，泵站段计划布设4口降水井。
（2）工作坑的开挖采用人工开挖配合吊车使用吊框出土，每次下挖深度不大于1.2米。护壁方式与隧道主体相同，采用挖孔灌注桩配合网喷护壁。
（3）按设计工作竖井断面尺寸开挖，清理井壁、喷浆、土钉打入、内层钢筋网片安装焊接、喷射砼、外层网片安装焊接，喷射混凝土封闭，完成一个循环。施工采用单班制作业，组织2个班，单井每班12人；地表水防治处理：沿竖井主体周围设置排水明沟，控制地表水流入井内。并使得井内土体得到一定的疏干和固结。
2、顶管工作坑允许偏差

3、顶管工作井内设备安装
导轨设置是顶管工程的关键，要求牢固可靠，轨距、高程、流水方向必须准确。导轨方向应绝对和管轴线方向平行，且导轨中心间距轴线和所要顶进管道轴线的垂直投影线完全重合一致，导轨标高偏差应符合规范要求，不得大于3mm。 
（1）导轨安装：
A、严格控制导轨的中心位置和高程，确保顶入管节中心及高程能符合设计要求。
B、由于工作井底板设置了单层双向钢筋网，并浇注了20cm的砼，地基稳定，导轨安装枕木上，枕木放置在工作井的底板上。
C、严格控制导轨顶面的高程，其纵坡与管道纵坡一致。
D、导轨必须直顺。严格控制导轨的高程和中心。
（2）千斤顶安装
采用2台双作用活塞式液压千斤顶，主顶站千斤顶选用油缸，固定在型钢制作的千斤顶支架上，并与管道中心的垂线对称，安装高度宜使千斤顶的着力点位于管端面垂直径的1/4处，支架焊在井底横梁上，千斤顶着力点应在与水平直径成45°的顶管圆周上，即与管道中心的垂线对称，其合力作用点在管道圆心上，每个千斤顶的纵坡尖与管道设计坡度一致。
（3）顶铁安装
顶铁安装必须顺直，无歪曲斜扭曲现象。加放顺铁时，应尽量使用长度大的顶铁，减少顺铁连接的数量。顶进施工时，顶铁上方及侧面不得站人，并应随时观察有无异常迹象，以防崩铁伤人。
（4）后座墙与后背
后座墙与后背是千斤顶的支撑结构，在顶进过程中始终承受千斤顶顶力的反作用力，该反作用力称为后座力。顶进时，千斤顶的后坐力通过后背传递给后座墙。因此，后背和后座墙应有足够的强度和刚度，以承受此荷载。 后背由横排方木、立铁、和横铁构成。

（三）、顶管施工方法
1、引入测量轴线及水准点
（1）将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上（两个点），作为顶管中心的测量基线。
（2）将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方，作为顶管高程测量的临时水准点。
2、下管
（1）下管前，要严格检查管材，不合格的不能使用。
（2）第一节管下到导轨上时，应测量管的中线及前后端管底高程，以校核导轨安装的准确性。
（3）要安装户口铁或弧形顶铁保护管口。
3、千斤顶和顶铁的安装
千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程拟采用100t液压千斤顶。
（1）千斤顶的高程及平面位置：千斤顶的工作坑内的布置采用并列式，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，采用机械挖运土方，管上部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4~1/5处为宜。
（2）安装顶铁应无歪斜、扭曲现象，必须安装直顺。
（3）每次退千斤顶加放顶铁时，应安放最长的顶铁，保持顶铁数目最少。
（4）顶进中，顶铁上面和侧面不能站人，随时观察有无扭曲现象，防止顶铁崩离。
4、顶进施工
顶进施工应遵循“先挖后顶，随挖随顶”的原则，连续作业，避免中途停止，顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进。工作坑内设备安装完毕，经检查各部分处于良好状态。即可进行试顶。首先将工具头下到导轨上，就位以后，装好顶铁，连接好各系统并检查正常后，校测工具水平及垂直标高是否符合设计要求，合格后即可顶进工具头，然后安放混凝土管节，再次测量标高，核定无误后进行试顶，待调整各项参数后即可正常顶进施工。接口在顶进前先用粘的牢胶水将遇水膨胀止水圈贴在钢筋混凝土管口上，止水圈偏于管厚度中间偏外放置，使管与管顶紧后管里缝有2-3cm的深度，利于顶机顶力将其压实，管里缝再用水泥砂浆勾缝填充密实，素水泥浆抹内带压光，防止渗水。为防止顶进过程中管与管错口，两管之间接口处安装钢内胀圈固定，或安装钢卡，将管与管控制在同一圆心上，同时防止顶管导致周围土体松动，在管壁外侧安装设置钻有蜂窝状小孔的压浆管（d50mm钢管），以便管道顶进完成后对土体与管道之间空隙压浆，使顶进管道与周围土体密实无空隙，防止管顶土层沉降。顶进施工时，主要利用风镐在前取土，千斤顶出镐在后背不动的情况下将管道向前顶进，其操作过程如下：
（1）安装好顶铁并挤牢，工具管前端破取一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作冲程，将管道推向前一定距离。
（2）停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。
（3）添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。
（4）卸下顶铁，下管，用环形橡胶环连接混凝土管，以保证接口缝隙和受力均匀，保证管与管之间的连接安全。
（5）测量：在顶第一节管时，及时校正顶进偏差过程中，应每顶进20～30cm，即对中心和高程测量一次；在正常顶进中，应每顶进50～100cm时，测量一次。中心测量：根据工作井内测设的中心桩、挂中心线，利用中心尺，测量头一节管前端的轴线中心偏差。高程测量：使用水准仪和高程尺，测首节管前端内底高程，以控制顶进高程；同时，测首节管后端内底高程，以控制坡度。工作井内应设置两个水准点，以便闭合之用，经常校核水准点，提高精度。一个管段顶完后，应对中心和高程再作一次竣工测量，一个接口测一点，有错口的测两点。
（6）设计坡度在导轨安装时做好调整，导轨坡度应与管道设计坡度一致，固定两侧测点，随时校正，正负高差不得大于10mm。
（7）管道纠偏
顶管施工比开槽施工复杂，容易产生偏差，因此对管道中心线和顶管的起点、终点标高等都应精确地确定，做好顶进过程中的偏差校正。 当测量发现偏差在10mm左右，即应进行校正。校正是逐步进行的，偏差形成后，应缓慢进行校正，使管道逐渐复位，禁止猛纠硬调。 可采用超挖纠偏法，即在偏向的反侧适当超挖，在偏向侧不超挖，甚至留坎，形成阻力，施加顶力后，使偏差回归。当偏差大于20mm时，采用千斤顶纠偏法，当超挖纠偏不起作用时，用小型千斤顶顶在管端偏向的反侧内管壁上，另一端斜撑在有垫板的管前土壁上，支顶牢固后，即可施加顶力。同时配合超挖纠偏法，边顶边支，直至使偏差回归。
（8）管前挖土要求
管前挖土是保证顶进质量和地上构筑物安全的关键，挖土的方向和开挖的形状直接影响到顶进管位的准确性，因此应严格控制管前周围的超挖现象，在一般顶管地段，如土制质较好，可超挖管端300～500mm；对于密实土质，在管端上面允许超挖15mm以内，以减少顶进阻力，管端下部135度范围内不得超挖，保持管壁与土基表面吻合。 
（9）接口的处理：由于顶管的管材为F型接口，顶管完毕后，对于管与管之间的缝隙，采用膨胀水泥砂浆压实填抹。选用硅酸盐膨胀水泥和洁净的中砂，配合比（重量比）为：膨胀水泥：砂：水=1:1:0.3，随拌随用，一次拌和量应在半小时内用完。填抹前，将接口湿润，再分层填入，压实抹平后，在潮湿状态下养护。

5、压注水泥加固浆
管外壁压浆：由于顶进钢筋混凝土管，管壁四周土层有松动，管壁与地层间有少量间隙，为使顶进管与地层间空隙密实，确保顶进管段不沉陷，纯土层顶进时，由于管道和土层之间没有间隙，所以，一般不做压浆处理。
（1）压浆管制作
使用φ50mm钢管，每节长度1.95m，将钢管按梅花型布置吹成眼孔，间距为30cm，管与管之间使用丝口连接。
（2）压浆管布置
根据所顶砼管道内径大小确定，管径为φ600mm、φ800mm，布设一根注浆管，每顶进一根管道安装两根，在砼管与砼管接缝处用钢片焊接成卡，随着管道顶进而带动前行，直到单侧顶进完毕为止。
（3）压浆
顶管完成后，利用拌浆机和高压注浆泵，通过该管压入水泥浆，压浆材料选用水泥和粉煤灰，按1∶4配置而成。分2-3次压入，压力从0.5MPa慢速调到2.0MPa，使压入的水泥浆包裹砼管外壁，达到无空隙，起到防沉防裂作用。
6、回填土
顶管完成后，应按设计要求进行井室施工。
（1）为保证井室四周不发生下沉现象，采用连砂石进行分层回填。
（2）回填土木夯夯实要求30cm一层，机械夯实要求20~25cm一层。回填密实度应符合质量标准。
7、闭水试验
为确保工程质量，砼管顶进完毕后，应对管道作闭水试验，按照规范要求进行，达到设计要求后，方为合格成功，若不能满足要求，则重新检查整修，直至合格为止。

顶管施工主要设备及其作用
1、顶管机
顶管机的作用：
①切削土体并搅拌均匀；
②控制顶进的方向。
2、主顶系统
主顶系统装置由：后座垫铁、导轨、千斤顶及千斤顶支架、后座泵站组成，其作用是完成管道的推进。
3、穿墙止水环
穿墙止水环安装在工作井预留洞口，具有防止地下水、泥砂和触变泥浆从管节与止水环之间的间隙流到工作井。地下水丰富、压力大，或管道埋深较深时，压板可加工成绞接，防止止水橡胶因地下水压力往外翻出。
4、泥水系统
（1）泥水式排泥系统的主要设备：包括进排泥浆泵、泥浆管、泥水处理装置、泥水箱等。
（2）排泥系统有两个作用：一排土，二平衡地下水。
5、触变泥浆系统
（1）主要设备：由拌浆、注浆和管道三部分组成。
（2）作用：减少顶进过程中的管节与土体的摩阻力。
6、测量系统
（1）测量系统的主要设备：激光经纬仪、测量靶和监示器组成。
（2）测量系统的作用：监示顶管施工过程中顶管机推进的轴线偏差。
7、纠偏系统
（1）主要设备：纠偏千斤顶、油泵站、位移传感器和倾斜仪组成。
（2）作用：控制顶管施工中的顶管机推进方向。
8、中继间
（1）主要设备：小千斤顶、液压泵站、外壳体组成。
（2）中继间的作用：将整段管道分段推进，减少主推顶力。

顶管施工的特点
1、在现有道路下进行管线铺设时，不影响交通。
2、施工时产生的噪音及振动很小，不扰民。
3、采用房下非开挖技术能节约一大笔征地拆迁费用，减少动迁用房，缩短管线长度，有很大经济和社会效益。
4、非开挖技术不开挖地面，故而被铺设管道的上部土层未经扰动，管道的管节端不易产生段差变形，其管道寿命亦大于开挖法埋管。

上述是贤集网小编为大家介绍的顶管施工工艺、施工主要设备及其作用、施工特点。其实，世界上第一个有据可查的关于顶管技术的记录是在1892年，最初的顶管施工作业是在1896～1900年间由美国北太平洋铁路公司完成。我国顶管施工技术 起步较晚，自从1954年在北京进行的第一例顶管施工以来，我国从国外引进顶管技术已经正好半个世纪了，早期发展较慢，是以人工手掘式为主，设备非常简陋，也无专门的从业人员，直至 1964年前后上海首次使用机械式顶管，上海的一些单位并进行了大口径机械式顶管的各种试验和相关的一些理论研究。在1998年，中国非开挖技术协会成立，标志着我国的顶管行业开始进入规范化发展。2002年中国非开挖技术协会批准成立北京、上海、广州和武汉四个非开挖技术研究中心，非开挖管线技术列入科技的研究进一步深入。