摘要：阐述了有关顶管技术的术语和应用范围，顶管技术的施工设计，同时对顶管技术在施工中的施工组织设计进行阐述。
关键词：顶管技术；施工设计；施工组织设计；市政工程；浅谈
中图分类号： TU99 文献标识码： A 文章编号：
引言：随着我国经济的迅猛发展以及城市化进程的进一步加快，国家及各省市对于基础设施的投资和建设力度逐步加大。市政配套管网工程是市政建设工程中的重要部分，主要包括给水管网、排水管网、热力管网、燃气管网及通讯管网等配套设施。传统的明开槽下管施工技术由于对交通影响较大，尤其在地下管线复杂、交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多以及一些重要设施不允许明开槽施工的地区而言，如何尽可能减少对人们日常生活的影响。已经成了一个迫切解决的问题。
一、顶管技术中的术语及应用范围
顶管施工技术是一种非开挖或者少开挖的管道施工技术，是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工技术，它不需要开挖沟槽，并且能够穿越公路、铁路、河流、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线设施等。
顶管技术施工方法主要包括：1.按挖土方式分为：普通顶管、机械化顶管、半机械化顶管、水射顶管、挤压顶管。2.按工作面土质稳定性情况可分为开放式顶管和密闭式顶管。密闭式顶管又分为气压式顶管、泥水平衡法及土压平衡法。3.按顶力装置的部位可分为前方牵引式、后方顶进式、盾头顶进式及中继间接力式。4.按施工人员能否进入管内操作分为大口径顶管和小口径顶管。小口径顶管又包括挤压式、牵引挤压式、爆破成型法、气冲法、扩孔法、真空震动法、水力冲孔法及水平钻进法。顶管技术要点在于纠正管道在顶进过程中的的偏差，一般来说，管的中心偏离轴线不超过30mm。特别适用于大中型管径的非开挖铺设，具有经济、高效、保护环境的效果。这种技术的优点是：施工面由线缩成点，占地面积小；地面活动不受施工影响，对交通干扰小；噪音和震动低，城市中施工对居民生活环境干扰小，不影响现有管线及构筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷设管道，可以安全穿越铁路、公路、河流、建筑物，减少沿线的拆迁工作量，降低工程造价。缺点是：地下水易渗入管道内、管径小时，工人不易操作，需要顶进套管、在土质条件不好时，容易产生偏差且不容易校正。
应用范围：1.管道需穿越铁路、公路、建（构）筑物及河流时。2.道路狭窄，道路两边建筑物较多时。3.现场情况比较复杂，地下管线比较密集，不适宜明开槽施工。4.在市区交通量较大，又不能断交施工或者对交通影响严重的地区。5.管道埋设较深，开槽土方量较大，现场不具备开槽条件的地区。6.穿越河道时采用其它方式施工时不经济或者技术上有困难时。7.铺设管径较大且井间距较长时。
二、 顶管技术的施工设计
顶管工程的顺利完成需要设计人员进行大量的设计工作。顶管的施工设计包括以下内容：1.施工现场平面布置图。2.顶进方法的选用和顶管段单元长度的确定。3.工作坑位置的选择及其类型的结构设计。4.顶管机头选型及各类设备的规格、型号及数量。5.顶力计算和后背设计。6.洞口的封门设计。7.测量、纠偏的方法。8.垂直运输和水平运输布置；下管、挖土、运土或泥水排除的方法。9.减阻措施。10.控制地面隆起、沉降的措施。11.地下水排除方法。12.注浆加固措施。13.安全技术措施。
2．1 施工现场平面布置图
平面总体布置包括起重设备、自动控制室、料具间、管道堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等.始发工作井内安装发射架、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等顶进设备，工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下。
2．2 顶进方法的选用和顶管段单元长度的确定
(1)顶进方法的选择应根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地下及地上建筑物、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在粘性土或者砂性土层，且无地下水影响时，宜采用手掘式或者机械挖掘式顶管法；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在软土层或者无障碍物的条件下，管顶以上土层较厚时，宜采用挤压式或网格式顶管法。③在粘性土层中且必须控制地面隆陷时，宜采用土压平衡顶管法。④在粉性土层中且需要控制地面隆陷时，宜采用加泥式土压平衡法或泥水平衡顶管法。⑤在顶进长度较短、管径较小的金属管时，宜采用一次顶进的挤密土层顶管法。目前市政工程中比较常用的方法是泥水平衡或土压平衡顶管法。
(2)顶管段的长度对顶管过程的可控性和经济性有很大的影响。在直线推顶的情况下使用长管可以减少装管的次数，取得良好的效果，但随着管长度的增长，如果偏离原定的路线，使之恢复正确路线要比使用短管更加困难。工作坑的长度也要增大，挖坑、支护、回填、修复的费用将相应地增加。一般情况下，管长度须相对于管径来衡量，当L/D外≤1.10时，为短管；当L/D外=1.15时，为标准管；当L/D外≥2.10时为长管。
2．3工作坑位置的选择及其类型的结构设计
(1)工作坑的位置应按下列条件选择:管道井室的位置；可利用坑壁土体作后背；便于排水、出土及运输；对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全施工的措施；距电源和水源较近，交通方便；单向顶进时宜设在下游一侧。
(2)工作坑分工作坑与接收坑两种，顶管坑的建造结构有很多种类，一般使用钢筋混凝土结构。工作坑的结构形式通常有单孔坑和单排孔坑。前者形状有圆形、正方形、矩形等，后者则大多为矩形。在市政工程中较常用的为矩形坑。
①矩形工作坑的底部宜符合下列公式要求：
B=D+SL=L1+L2+L3+L4+L5
式中：B—矩形工作坑的底部宽度（m）
D—管道外径（m） S—操作宽度（m），可取2.4～3.2m
L—矩形工作坑的底部长度（m）
L1—工具管长度（m）。当采用管道第一节管作为工具管时，钢筋混凝土管不宜小于0.3m，钢管不宜小于0.6m。
L2—管节长度（m） L3—运土工作间长度（m）
L4—千斤顶长度（m） L5—后背墙的厚度（m）
②工作坑的底深度宜符合下列公式要求：
H1=h1+h2+h3 H2=h1+h3
式中：H1—顶进坑地面至坑底的深度（m）
H2—接受坑地面至坑底的深度（m）
h1—地面至管道底部外缘的深度（m）
h2—管道外缘底部至导轨底面的高度（m）
h3—基础及其垫层的厚度（m）。但不应小于该处井室的基础及垫层厚度（m）。
(3)工作坑的设计主要包括以下几个方面：①顶管坑的基坑尺寸；②顶管坑的支护结构；③顶管坑的水平支撑系统；④顶管坑的止水帷幕；⑤基坑的排水与阻水；⑥放坡坡面保护；⑦土方开挖及回填要求；⑧基坑监测与检测。⑨结构计算简图、内力计算、整体稳定性计算、坑底抗隆起计算、墙底抗隆起计算、抗倾覆计算、抗渗流稳定计算及地表沉降计算。
