摘要：随着城市地下空间开发,地下工程不断向纵深方向发展。顶管法逐渐向大直径、长距离的方向发展，并广泛应用于地下工序。而目前随着地下空间的不断开发,可供顶管的空间非常的有限,施工环境越发狭小,同时对于周边土层的扰动以及对于周边建筑的影响越发受到了人们的重视。本文就施工过程中经常遇到管道穿越河流、公路、铁路等展开阐述。
关键词：顶管；穿越工程；液压千斤顶；套管
中图分类号：TU74文献标识码： A
一、施工工艺流程图
二、施工技术措施
2.1施工准备
（1）组织施工人员熟悉施工图，进行技术交底。
（2）了解穿越地段地下障碍物情况，并按要求设置相应的警示标志。
（3）现场确定超占地使用范围。
（4）必要时修筑一条从公路通往作业带的便道，便于设备、材料运输。
2.2测量放线
（1）根据交桩记录、测量成果表、施工图复测设计桩的位置和高程。
（2）确定入土点和出土点的位置，核实穿越长度。
（3）放出管道中心线、施工作业带边线、操作坑及接收坑开挖边线和超占地边界线，撒上白灰。
（4）将设计桩平移至施工作业带边线内1m的位置，并加予保护。
2.3场地平整及施工便道修筑
（1）清除施工作业带内影响施工机具通行或施工作业的石块、杂草、树木、构筑物等，沟、坎应予平整，有积水的地势低洼地段应排水填平。
（2）修筑从公路到施工作业带的便道，连接处应平缓，减少对公路路肩基础的损坏。
2.4作业坑开挖
（1）在公路两侧分别开挖操作坑和接收坑，其中操作坑置于地势较低的一侧。操作坑长5m，宽4m，深度由设计管底高程及基础厚度而定，即管底高程减去轨道及基础厚度即为操作坑坑底标高。接收坑长4m，宽3m，其深度比设计套管底标高低300mm。
（2）作业坑背部处理成垂直状，误差小于±5°，并根据土质情况，后背墙采取相应的支撑措施，用枕木排靠紧后背坑壁，枕木排与千斤顶之间用钢板作承力板，钢板面积不小于1.5m×1.5m。当作业坑背部承力土壤性能较差时，采用适当的加固措施，如增加混凝土靠背墙等。作业坑侧壁坡比依地质状况而定，坑底抄平夯实，平整度不超过50mm，坑底基面铺垫枕木，沿穿越轴线做成图纸要求的穿越坡度。
2.5设备安装
（1）千斤顶
千斤顶一般用两个千斤顶和轨道组合而成，确保轨道轴线和千斤顶轴线平行。
（2）工具管
工具管置于首节套管端部，由外筒节、环梁和肋板三部分组成，外筒节套于套管外部，端部呈20°～30°，宽度150～200mm。
（3）顶铁
顶铁包括环形顶铁和U型顶铁两种。环形顶铁安放在套管端面处，其内、外径尺寸要与管端面尺寸相适应，厚度300～500mm。
（4）设备安装
用吊车将套管轻放在导轨上，使液压顶管器活塞的中心线与套管的中心线在一条直线上，中间加上环形顶铁和U型顶铁，套管端部加工具管，套管端面垂直顶管中轴线，液压顶管机与后背墙靠紧。
2.6顶管作业
（1）顶进即把套管沿导轨推顶到已挖好的土洞内的作业，顶进操作要坚持“先挖后顶，随挖随顶”的施工原则。
（2）挖土：顶管方向和高程的控制，主要取决于挖土操作，要求必须对挖土进行严格控制。
（3）工具管接触或切入土层后，应自上而下分层开挖。
（4）在允许超挖的稳定土层中正常顶进时，管下部135°范围内不得超挖；管顶以上超挖量不得大于15mm。
（5）根据土质情况，工作面向前挖至0.1～0.2m时，顶进一次，挖出的土要及时外运。
（6）开挖后要及时顶进，及时测量，可使顶力限制在较小的范围内。
（7）千斤顶顶进一个冲程后，千斤顶复位，在环形顶铁和千斤顶间加入适当的U型顶铁，然后继续顶进。顶铁安装应平直，顶进时严防偏心，以免使顶铁崩出伤人。顶进时注意油压变化，发现不正常时立即停止顶进，并检查原因。千斤顶活塞伸出长度应在规定范围内，以免损坏千斤顶。在整个顶进操作中应坚持连续作业，若顶进间隔时间过长，土拱容易下塌，使顶力增大。
2.7设备吊拆
套管顶至接收坑后，穿越完毕，吊拆设备，清除管内余土，经测量合格后进行主管穿越。
2.8主管的穿越
（1）将已试压合格的管段用两台吊管机吊入沟内，按设计图纸要求安装好套管与主管之间的支撑管卡，缓慢地穿入套管中。
（2）按设计要求进行套管与主管之间的封堵工作和阴极保护工作。
2.9回填、恢复地貌
（1）在穿越主管工程完毕后，应进行回填，靠近公路侧的回填土应夯实，恢复边沟、排水沟等道路设施。
（2）将穿越施工中留下的废钢铁、防腐材料、污水、油迹及其它废弃物等全部清除。
三、质量控制
3.1顶管的质量要求
（1）上下偏差：钻进长度在30m以内的套管，偏差不应大于100mm；钻进长度在30～42m以内的套管，偏差不应大于150mm；钻进长度在42m以上的套管，偏差不应大于200mm。
（2）水平偏差不应大于套管长度的2%。
（3）顶管中心线允许偏差不得超过顶进长度的1.5%，顶进位移纠偏时，每次纠偏角度不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况确定，一般在5～20′之间为宜。
3.2顶管质量的检测
顶管时的中线容易产生方位和高程上的偏差。其原因有以下几个方面：
（1）由于两侧千斤顶的顶力不对称，或后背发生倾斜，造成中线左右偏离。
（2）由于顶力作用点和管中线不一致，造成中线左右偏差。在前方挖土时，管底超挖而使高程起伏的不均现象。
（3）顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。
（4）导轨安装有较大误差。
（5）顶铁制造质量差，受力后变形。
根据设计要求，工作坑的方位、高程、标定管道中心线、设定临时水准点等，都要进行精心测量。
3.3顶管质量控制
（1）顶管高程的控制，可在顶坑中悬空固定水准仪，在顶管首端设立十字架。每次测量时，若十字架在管首端的相对位置不变，水准仪的高程亦固定不变，只要量出十字架交点偏离的垂直距离，就可读出顶管的高程偏差。若水准仪从坑外引进绝对高程，那么顶进管段的各点高程也可推测出来。顶管时的方位偏差，可在坑上面引出中线，在中线方位的两点向坑内吊设两根垂球线，若管首端通过中心点的垂球线和上两垂球线在一条直线上，则顶管方位是准确的，否则存在偏差。
（2）对管内工作面已挖成形，要由专检人员进行质量检验符合要求后，方准进行顶进作业。
（3）对含水量大的粉土、砂土、砂砾土挖土后不能形成土拱，可采取润滑处理，以减少管壁与土壤的摩擦。采用触变泥浆可减少顶管顶力达2/3左右，同时在松散的土层中顶进，用它可对管周围土质起到加固作用。防止土拱的坍塌。
3.4顶管偏差校正
（1）挖土校正法：在管子偏向设计中心的一侧适当超挖，而在相对的一侧不超挖或留坎，使管子在继续顶进中，逐渐回到设计位置，校正中不得猛纠硬调，以防产生相反结
（2）顶木校正法：当偏差大于20毫米或者用挖土法校正无效时，可用圆木或方木一端顶在管子偏离设计中心的一侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固后开动千斤顶，利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力，使管子得到校正。
（3）千斤顶校正法：这种矫正法基本上同顶木校正法，即用小千斤顶接一短顶木，利用小千斤顶的顶力使管位得到校正。
（4）加垫块校正法：即在顶管末端与顶铁间的适当位置垫上一块相应厚度的楔形钢板，使顶铁和管间形成一角度，顶进时可使被顶管得到纠正。
参考文献
[1]罗永新.顶管施工法的试验研究[J].国外公路,1997年06期
[2]马博如,王文华,宋文华.顶管施工中的安全管理要点[J].建筑安全,2007年10期