❶ 顶管施工施工方案
顶管施工是一种在地下工作坑内通过顶力将管子逐渐顶入土中的方法。这种方法能够减少大量土方开挖，节约施工用地，特别是在需要穿越建筑物时更为有效。随着城市建设的发展，顶管法在地下工程中的应用越来越广泛。顶管所使用的管子通常为钢筋混凝土管或钢管，管径范围从700毫米到2600毫米不等。
顶管施工主要包括作业坑设置、后背修筑与导轨铺设、顶进设备布置、工作管准备、降水与排水、顶进、挖土与出土、下管与接口等步骤。根据工程特点、设计要求和施工环境的不同，顶管法可以分为对顶法、对拉法、中继法、后顶法、牵引法和深覆土减摩顶进法等多种类型。
在采用顶管施工方案前，施工单位需要组织人员学习了解勘察报告中的地质情况，包括土壤种类、物理力学性质、含石量及粒径分析、渗透性以及地下水位等信息。同时，必须调查清楚顶管沿线的地下障碍物情况，确保管道穿越地段上部的建筑物和构筑物的安全防护措施得到落实。
在施工准备阶段，要编制顶管施工组织设计方案，明确安全技术措施和专项方案。同时，需要建立各类安全生产管理制度，落实有关规范和标准，明确安全生产责任制，确保责任落实到具体人员。
施工准备工作还包括对钢筋混凝土管、钢管及其他辅助材料的检查和保养，确保其合格。顶管机具如油泵车、千斤顶等必须经过检查和保养，确保完好后才能投入使用。顶管工作坑的位置、水平与纵深尺寸、支撑方法与材料平台的结构与规模等均应符合规定要求，尤其是后背在承受最大顶力时必须具有足够的强度和稳定性。
顶进千斤顶的安装必须符合相关规定，千斤顶个数一般以偶数为宜，且需按照理论计算或经验选定的总顶力的1.2倍来配备。所有作业人员必须严格执行工程技术人员的安全技术交底，熟知地上、地下的各种建筑物和构筑物的位置、深度、走向及发生危害时所必须采取的劳动保护措施。
在顶管施工过程中，应注意多个事项。顶管前需制定专项安全技术方案和措施，顶管后座安装时发现后背墙面不平或顶进时枕木压缩不均匀，必须调整加固后方可顶进。工作坑采用机械挖上部土方时，现场应有专人指挥装车，堆土不得损坏构筑物和预埋立撑。吊装顶铁或钢管时，严禁在扒杆回转半径内停留。插管及止水盘根处理必须按操作要求进行，工具管就位后应严格复测管子中线和前后端管底标高，确认合格后方可开封插扳管顶进。
垂直运输设备的操作人员需对卷扬机等设备各部分进行安全检查，确认无异常后方可作业。顶管施工期间，导轨应牢固，不得在使用中产生位移，两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致。在拼接管段前或因故障停顿时，应加强联系，及时通知工具管头部操作人员停止冲泥出土，防止塌方。顶进过程中，油泵操作工应严格注意观察油泵车压力，若发现压力骤然上升，应立即停止顶进。
顶管施工过程中，一切操作人员不得在顶铁两侧操作，以防发生崩铁伤人事故。顶进不是连续三班作业时，应在中班下班时保持工具管头部有足够多的土塞。管道内的照明电信系统应采取安全电压，每班顶管前电工要仔细检查线路，确保安全施工。工具管中的纠偏千斤顶应绝缘良好，操作电动高压油泵应戴绝缘手套。顶进中应有防毒、防燃、防爆、防水淹的措施，顶进长度超过50米时，应有预防缺氧、窒息的措施。
氧气瓶与乙炔瓶（罐）不得进入工作坑内。顶管施工是一项复杂且细致的工作，需要严格遵守各项安全和技术规范，确保施工过程的安全和顺利进行。
❷ 顶管法施工工艺
顶管法敷管的施工工艺类型很多，按照开挖工作面的施工方法，可以分为敞开式和封闭式两种。
一、敞开式施工工艺
敞开式施工工艺一般适用于土质条件稳定，无地下水干扰，工人可以进入工作面直接挖掘而不会出现大塌方或涌水等现象。因其工作面常处于开放状态，故也称为开放式施工工艺。
根据工具管的不同可分为手掘式、挤压式、机械开挖式、挤压土层式掘进顶管。
1.手掘式顶管
手掘式顶管机也即是非机械的开放式（或敞口式）顶管机，适用于能自稳的土体中。在顶管的前端装有工具管，施工时，采用手工的方法来破碎工作面的土层，破碎辅助工具主要有镐、锹以及冲击锤等。如果在含水量较大的砂土中，需采用降水等辅助措施。
工人可以直接进入工作面挖掘，施工人员可随时观察土层与工作面的稳定状态，造价低、便于掌握，但效率低，必须将水位降低至管基以下0.5m后，方可施工。当土质比较稳定的情况下，首节管可以不带前面的管帽，直接由首节管作为工具管进行顶管施工，也是常用的一种顶管施工方法，也称为人工掘进顶管。手掘式顶管施工示意如图9-1 所示。
图9-1 手掘式顶管施工示意图
2.挤压式掘进顶管
挤压式掘进顶管一般适用于大中口径的管道，对潮湿、可压缩的黏性土、砂性土较为适宜。该方法设备简单、安全，又避免了挖装土的工序，比人工挖掘提高效率 1～2倍。它是将工作面用胸板隔开后，在胸板上留有一喇叭口形的锥筒，当顶进时将土体挤入喇叭口内，土体被压缩成从锥筒口吐出的条形土柱。待条形土柱达到一定长度后，再用钢丝将其割断，由运土工具吊运至地面。其结构形式如图9-2 所示。
图9-2 挤压式顶
3.机械开挖式顶管
机械开挖式顶管是在工具管的前方装有由电动机驱动的刀盘钻进挖土，被挖下来的土体由皮带运输机运出，从而代替了人工操作。一般适用于无地下水干扰、土质稳定的黏性土或砂性土层。其结构形式如图9-3 所示。
图9-3 机械开挖式顶管
4.挤压土层式顶管
挤密土层式顶管前端的工具管可分为锥形和管帽形，仅适用于潮湿的黏土、砂土、粉质黏土，顶距较短的小口径钢管、铸铁管，且对地面变形要求不甚严格的地段。这种工具管安装在被顶管道的前方，顶进时，工具管借助千斤顶的顶力将管子直接挤入土层里，管子周围的土层被挤密实，常引起地面较大的变形。其结构形式如图9-4 所示。
图9-4 挤压土层式顶管
二、封闭式施工工艺
封闭式施工工艺一般适用于土质不稳定、地下水位高，工人不能直接进行开挖的施工条件。为防止工作面塌方、涌水对人身造成危害，常将机头前端的挖掘面与工人操作室之间用密封舱隔开，并在密封舱内充入空气、泥浆、泥水混合物等，借助气压、土压、泥水混合物的压力支撑开挖面，以达到稳定土层、防止塌方、涌水以及控制地面沉降的目的。
1.水力掘进顶管法
水力掘进顶管的挖土是利用高压水枪的射流将顶进前方的土冲成泥浆，再通过泥浆管道输送至地面储泥场。整个工作是由装在混凝土管前端的工具管来完成的，其结构形式如图9-5 所示。
工具管的前端为冲泥舱。掘进时，先开动千斤顶，由刃脚将土切入冲泥舱，然后用人工操纵水枪操作把，将土冲成泥浆。泥浆经过格栅进入真空室由泥浆管吸入工作坑，再由泥浆泵排至储泥场。冲泥舱是完全密封的，其上设有观察孔和小密封门，用于操作和维修。
管道的掘进方向由中间部位的校正管控制。工具管的后端是气闸室。气闸室是作为维修人员进出高压区时的升压和降压之用。当前端工具管出现故障时，维修人员可通过小密封门进入冲泥舱，为防止小密封门打开后涌入大量泥水，可先封闭气闸室，经升压后再进行操作，保证气压和泥水压力的平衡。维修完毕后，再逐渐降压，恢复正常掘进。
图9-5 水力掘进顶管机示意图
1—刃脚、2—格栅、3—水枪、4—吸气格栅、5—水枪操作把、6—胸板、7—吸泥管进口、8—吸泥管、9—水平铰、10—垂直铰链、11—上下纠偏油缸、12—左右纠偏油缸、13—气闸门、14—大水密门、15—小水密门
水力切削式机头生产效率高，其冲土、排泥连续进行，可改善劳动条件，减轻劳动强度，但需耗用大量的水，且需要有较大的存泥浆场地，故在某些缺水地区受到限制。
2.土压平衡式顶管法
土压平衡就是将刀盘切削下来的土、砂中注入流动性和不透水性的“作泥材料”，然后在刀盘强制转动、搅拌下，使切削下来的土变成流动性的、不透水的特殊土体使之充满密封舱，并保持一定压力来平衡开挖面的土压力。此法的密封舱设置在工具管的前方，工作人员可在密封舱外，通过操作电控开关来控制刀盘切削和顶进速度。螺旋输送器的出土量和顶进速度，应与刀盘的切削速度相配合，以保持密封舱内的土压力与开挖面的土压力始终处于平衡状态。
土压平衡式顶管法常用于含水量较高的黏性、砂性土以及地面隆陷值要求控制较严格的地区。其结构形式如图9-6 所示。
图9-6 土压平衡式顶管机示意图
1—大刀盘；2—大刀盘驱动装置；3—前壳体；4—加泥（水）装置回转接头；5—纠偏油缸组；6—刀盘驱动电动机；7—螺旋输送机驱动电动机；8—带式螺旋输送机；9—顶管操纵台；10—后壳体；11—螺旋输送机出土门装置
3.泥水平衡式顶管法
泥水平衡顶管常用于控制地面变形小于3cm，工作面位于地下水位以下，渗透系数大于 1 0～1cm/s的黏性土、砂性土、粉砂质土的作业条件。其特点是挖掘面稳定，地面沉降小，可以连续出土，但因泥水量大，弃土的运输和堆放都比较困难。
此法和土压平衡式顶管法一样，都是在前方设有密封舱、刀盘、螺旋输送器等设备。施工时，随着工具管的推进，刀盘不停地转动，进泥管不断地进泥水，而抛泥管则不断地将混有弃土的泥水抛出密封舱。在密封舱内，常采用护壁泥浆来平衡开挖面的土压力，即保持一定的泥水压力，以此来平衡土压力和地下水压力。
管道顶进方法的选择，应根据管道所处土层的性质、管径、地下水位、附近地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素确定。本章将重点介绍手掘式顶管法的施工工艺。
三、顶管机类型的选择
管道顶进方法的选择，应根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上与地下建（构）筑物和各种设施等因素，经技术经济比较后确定，并应符合下列规定：
（1）在黏性土或砂性土层，且无地下水影响时，宜采用手掘式或机械挖掘式顶管法；当土质为砂砾土时，可采用具有支撑的工具管或注浆加固土层的措施。
（2）在软土层且无障碍物的条件下，管顶以上土层较厚时，宜采用挤压式或网格式顶管法。
（3）在黏性土层中必须控制地面隆陷时，宜采用土压平衡顶管法。
（4）在粉砂土层中且需要控制地面隆陷时，宜采用加泥式土压平衡或泥水平衡顶管法。
（5）在顶进长度较短、管径小的金属管时，宜采用一次顶进的挤密土层顶管法。
合理选择顶管机的型式，是整个工程成功的关键。顶管机选型可参照表9-1。
表9-1 顶管机选型可参照表
注：表中所指地层变形量指D＝2.4m，H＝1.5D的顶管。
❸ 顶管施工施工方案
顶管施工工艺顶管法施工是在地下工作坑内，借助顶进设备的顶力将管子逐渐顶入土中，并将阻挡管道向前顶进的土壤，从管内用人工或机械挖出。这种方法比开槽挖土减少大量土方，并节约施工用地，特别是要穿越建筑物时，采用此法更为有利。随着城市建设的发展，顶管法在地下工程中普遍采用。顶管法所用的管子通常采用钢筋混凝土管或钢管，管径一般为700-2600MM,顶管施工主要包括：作业坑设置、后背（又称后座）修筑与导轨铺设、顶进设备布置、工作管准备、降水与排水、顶进、挖土与出土、下管与接口等。
1．10．1顶管法施工的分类目前顶管法施工可分为对顶法、对拉法、中继法、后顶法、牵引法、深覆土减摩顶进法等。在地下工程采用顶管法施工时，可按照地下工程的特点、设计要求、技术标准、有关规程，工程环境的实际情况、施工的力量和经济效益采取不同的顶管法施工。
1．10．2顶管法施工准备工作确定采用顶管施工方案前：
（1）、施工单位应组织有关人员，对勘察、设计单位所提供的顶管施工沿线的工程地质及水文情况，以及地质勘察报告进行学习了解;尤其是对土壤种类、物理力学性质、含石量及其粒径分析、渗透性以及地下水位等的情况进行熟悉掌握。
（2）调查清楚顶管沿线的地下障碍物的情况，对管道穿越地段上部的建筑物、构筑物所必须采取的安全防护措施。
（3）编制工程项目顶管施工组织设计方案，其中必须制订有针对性、实效性的安全技术措施和专项方案。
（4）建立各类安全生产管理制度，落实有关的规范、标准，明确安全生产责任制，明确安全生产责任制，职责、责任落实到具体人员。
1．10．3物资、设备的施工准备工作（1）采用的钢筋混凝土管、钢管、其他辅助材料均须合格。
（2）顶管前必须对所用的顶管机具（如油泵车、千斤顶等）进行检查，保养完好后方能投入使用。
（3）顶管工作坑的位置、水平与纵深尺寸、支撑方法与材料平台的结构与规模、后背的结构与安装、坑底基础的处理与导轨的安装、顶进设备的选用及其在坑底的平面布置等均应符合规定要求。尤其是后背（承压壁）在承受最大顶力时，必须具有足够的强度和稳定性，必须保证其平面与所顶钢管轴线垂直，其倾斜允许误差+-5MM /M
（4）在顶进千斤顶安装时必须符合有关规定、规程要求，尤其是要按照理论计算或经验选定的总顶力的1.2倍来配备千斤顶。千斤顶的个数，一般以偶数为宜
（5）开挖工作坑的所有作业人员都应严格执行工程技术人员的安全技术交底，熟知地上、地下的各种建筑物、构筑物的位置、深度、走向及可能发生危害所必须采取的劳动保护措施
1.10.4顶管法施工应注意事项（1）顶管前，根据地下顶管法施工技术要求，按实际情况，制定出符合规范、标准、规程的专项安全技术方案和措施
（2）顶管后座安装时，如发现后背墙面不平或顶进时枕木压缩不均匀，必须调整加固后方可顶进
（3）顶管工作坑采用机械挖上部土方时，现场应有专人指挥装车，堆土应符合有关规定，不得损坏任何构筑物和预埋立撑;工作坑如果采用混凝土灌注桩连续墙，应严格执行有关项的安全技术规程操作；工作坑四周或坑底必须有排水设备及措施；工作坑内应设符合规定的和固定牢固的安全梯，下管作业的全过程中，工作坑内严禁有人
（4）吊装顶铁或钢管时，严禁在扒杆回转半径内停留；往工作坑内下管时，应穿保险钢丝绳，并缓慢地将管子送入导轨就位，以便防止滑脱坠落或冲击导轨，同时坑下人员应站在安全角落
（5）插管及止水盘根处理必须按操作要求，尤其待工具管就位（应严格复测管子的中线和前、后端管底标高，确认合格后）并接长管子，安装水力机械、千斤顶、油泵车、高压水泵、压浆系统等设备全部运转正常后方可开封插扳管顶进
（6）垂直运输设备的操作人员，在作业前要对卷扬机等设备各部分进行安全检查，确认无异常后方可作业，作业时精力集中，服从指挥，严格执行卷扬机和起重作业有关的安全操作规定
（7）安装后的导轨应牢固，不得在使用中产生位移，并应经常检查校核；两导轨应顺直|、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致。
（8）在拼接管段前或因故障停顿时，应加强联系，及时通知工具管头部操作人员停止冲泥出土，防止由于冲吸过多造成塌方。并应在长距离顶进过程中，加强通风。
（9）当因吸泥莲蓬头堵塞、水力机械失效等原因，需要打胸板上的清石孔进行处理时，必须采取防止冒顶塌方的安全措施。
（10）顶进过程中，油泵操作工应严格注意观察油泵车压力是否均匀渐增，若发现压力骤然上升，应立即停止顶进，待查明原因后方能继续顶进。（
11）管子的顶进或停止，应以工具管头部发出信号为准。遇到顶进系统发生故障或在拼管子前20MIN ，即应发出信号给工具管头部的操作人员，引起注意。
（12）顶进过程中，一切操作人员不得在顶铁两侧操作，以防发生崩铁伤人事故。
（13）如顶进不是连续三班作业，在中班下班时，应保持工具管头部有足够多的土塞；若遇土质差、因地下水渗流可能造成塌方时，则应将工具管头部灌满以增大水压力。
（14）管道内的照明电信系统应采取安全电压，每班顶管前电工要仔细检查各种线路是否正常，确保安全施工。
（15）工具管中的纠偏千斤顶应绝缘良好，操作电动高压油泵应戴绝缘手套。
（16）顶进中应有防毒、防燃、防爆、防水淹的措施，顶进长度超50M时，应有预防缺氧、窒息的措施。
（17）氧气瓶与乙炔瓶（罐）不得进入坑内。