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顶管法
pipe jacking method
隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。施工时，先以准备好的顶压工作坑（井）为出发点，将管卸入工作坑后，通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管压入土层中，同时挖除并运走管正面的泥土（见图[顶管法施工示意图]）。当第一节管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进，只要千斤顶的顶力足以克服顶管时产生的阻力，整个顶进过程就可循环重复进行。由于预管法中的管既是在土中掘进时的空间支护，又是最后的建筑构件，故具有双重作用的优点；而且施工时无需挖槽支撑，因而可以加快进度，降低造价；特别是采取加气压等辅助措施后，能解决穿越江河和各种构筑物等特殊环境下的管道施工，为世界许多国家所采用。近几十年来，头部和管节分开顶进的盾构式工具管的出现，中继接力技术的形成，促进了顶管法施工技术的应用，使顶进距离越来越长。美国在不用中继接力环的情况下,顶进距离为588米；联邦德国在用中继接力环的情况下，创造了1210米的长距离顶管记录。中国在1981年 4月完成的穿越浙江省甬江的顶管工程,直径为2.6米,采用5只中继接力环,单向顶进581米,终点偏位上下、左右均小于1厘米。70年代在上海金山石油化工总厂海永取水口及污水排水口工程中，采用了垂直顶进管道的方法，在杭州湾内修建了进、排水口工程，标志着中国的顶管技术的发展。
顶管施工时，顶进管除受到横跨管轴的各种荷载和力的作用外，同时又受到管轴方向具有偏心度的顶力作用，这些荷载和力都以波动的形式出现，故管道的结构强度必须按波动荷载叠加后的双向应力状态进行设计。
顶管法常用钢筋混凝土管，每节管的长度为 2.5～3.5米,重量以不超过10吨为宜。顶管接头一般采用带有钢外套环的平接式，外套环可以固定在管的一端，也可以不固定。接头之间用环形防水密封圈做防水垫。
顶管按挖土方式的不同分为机械开挖顶进、挤压顶进、水力机械开挖和人工开挖顶进等。顶进的施工设备主要有顶进工具管、开挖排泥设备、中继接力环、后座顶进设备等。
管道按顶进长度分为一般顶管和长距离顶管。一般顶管顶进距离通常不超过100米,多数使用于城市排水工程中，其长度配合窨井间距,每50米左右设一工作坑,顶通后在工作坑内砌筑窨井。长距离顶管在穿越江河或通入湖海底下的施工中,顶进距离长达数百米,要采取中继接力、管外减阻，以及灵活控制导向的顶进工具管（顶头）等技术措施。顶进工具管安装在管道的前端，起导向出土作用。为了减少总顶力，增加顶进长度，可将工具管和管子分开顶进。当顶进距离增大到顶力达到最大值时，可增加一个中继接力环来接力。它是一个将许多扁千斤顶布置成环形的移动式顶推设备，安装在两段管道之间，扁千斤顶工作时，后面的管段成了后座，前面的管段向前顶进。在长距离顶管中，可将管道分成数段，段与段之间均设置中继接力环,按先后次序逐个启动,使管道分段顶进。这样就能增长总的管道的顶进长度。
顶管法施工具有比开槽埋管法对地面干扰小的优点，又有能在江河、湖海底下施工的特点，故自70年代起世界各国对顶管施工技术纷纷进行探讨和研究，广泛采用了中继接力技术、膨润土触变泥浆减摩剂、盾构式工具管、机械化全断面切削开挖设备、水力机械化排泥、激光导向等技术和措施，从而使顶管的顶进长度和顶进速度越来越大，适应环境也日益广泛。1981年，英国人应用仿生学原理,将蚯蚓前进的机理应用到顶管施工上,研制了蚯蚓式顶管的新技术。日本将遥控技术应用到顶管法中，从而开创了小至直径35厘米的小型顶管施工，操作人员在地面控制室中通过闭路电视和各种仪表进行遥控操作，对顶管技术进行了重大革新。顶管技术除直接用于各种管道的顶进外,还演变出许多特种顶管工程,如平列式顶管，用于铁路和道路立交上的大型箱涵（地道桥）顶进、垂直顶管等。
王振信 金志靖
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