顶管穿过高速公路的设计与施工注意事项
1 顶管的设计
1.1 顶管的设计要点
一般情况下，顶管的覆土厚度不小于3m，或者不小于1.5倍的管道外径，否则应采取相应的技术措施。

管道长度通常以2.0~3.0m为宜，有时也采用1.0~1.25m 较短的管节。

对于大直径的管道，一般应采用较长的管节，这样可以相对减少管接头的次数，提高施工效率。

通常情况下，采用的单根管节的长度不宜超过顶管机的机身长度。

顶进管道的直径DN(ID)系列为250~4000mm。

钢筋混凝土圆管是顶管中使用得最多的一种管材，按接口形式可分为：企口式（Q）、双插口式（S）、钢承口式（G）、平口式（P）4种。

顶管施工的管材还应符合以下要求：（1）较高的轴向承载能力；（2）紧密的配合尺寸；（3）端部要平整、垂直；（4）管道长度方向上应保证平直度；（5）防水接头应设置在管道壁内，不允许突出管道的内外壁；（6）管道接头应具有传递轴向载荷的能力，同时在发生一定角度偏斜时应仍具有防水能力。

1.2 顶管的顶进计算
（1）顶进计算包括：a.钢筋混凝土管道的许用顶力。

管道断面的许用顶力是决定顶进长度的一个重要因素。

b.准确的计算顶进力。

根据计算结果，选定相应的油缸类型和确定中继站的分布。

c.工作井的设计。

根据计算得到的最大顶力，提出工作井的加固方案。

（2）后座墙的设计，其重要程度不亚于顶进力的计算。

后座墙的最低强度应保证在设计顶进力的作用下不被破坏，并留有较大的安全度。

2 顶管的施工
2.1 工程实例
从704泵站至独山子的输气管线在K4393+780段穿越乌奎高速公路，输气管道管径为ø426mm；顶管设计采用壁厚10cm的C40钢筋混凝土圆管，顶管内径1.0m，顶管管节长2m，管道接口采用企口式，顶管的覆土厚度为4m，顶管总长44m，采用手掘式顶管机施工。

由玛河气田到704.泵站的天然气输气管道在K4314+136段穿越乌奎高速公路，在K329+864.5处穿越克一榆公路，输气管道管径为ø457mm；顶管设计采
用壁厚16cm的C40钢筋混凝土圆管，顶管内径1.5m，顶管管节长2m，管道接口采用企口式，顶管的覆土厚度为3.81m，顶管总长56m，采用手掘式顶管施工。

2.2 施工注意事项
2.2.1 手掘式顶管作业施工注意事项
手掘式顶管机，即非机械的开放式（或敞口式）顶管机，在施工时，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、锹及冲击锤等。

破碎下来的泥土或岩石可以通过传送带、手推车或轨道式的运输矿车来输送。

最简单的兽决式顶管机只有顶进工具管，即只有一个钢质的圆柱型外壳加上楔形的切削刃口、液压纠偏油缸、一个传压环及一个用来导正和密封第一节顶进管的盾尾。

顶进作业应在地下水位降至基底以下0.5~1.0m进行，并应避开雨季施工，必须在雨季施工时，应做好防洪及防雨排水工作。

（1）开始人工挖土前，应先将顶管掘进机的刃口部分切入周边土体中。

挖土程序按自上而下分层开挖，严防正面坍塌。

必要时可辅以降水或注浆，以保证土体的稳定。

顶进过程中，人工在前掏土，整个顶管过程为边掏土边顶进。

（2）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，土弧要与管外壁吻合，保持原状土地基；管顶以上超挖量不得大于15mm；馆前超挖应根据具体情况确定，并制定安全保护措施。

土质差不能形成土拱时，管前超挖量应小，并随挖随顶；土质良好时，允许在管前超挖10~30cm后再顶管。

管涵一般管径不会太大，管顶土体为圆弧形，短期内悬空不易坍塌，但应注意土质、水文情况，按规定控制超挖量，并在超挖后及时顶入。

（3）当顶进作业顶顿时间较长，为防止开挖面的松动或坍塌，应对挖掘面及时采取正面支撑或全部封闭措施。

（4）顶进速度应适中。

过快，产生偏差后不易纠正；过慢，易出现坍塌。

（5）顶进一旦开始，应持续进行。

如遇下列情况时，应暂停顶进，并应及时处理：a.顶管掘进机前方遇到障碍；b.后背墙变形严重；c.顶铁发生扭曲现象：d.官位偏差过大且校正无效；e.顶进力超过管端的允许顶力；f.油泵、油路发生异常现象；g.接缝中漏泥浆。

（6）顶入桥涵节间的防水处理，原则上是按设计要求进行，一般采用沥青麻筋和水泥砂浆填塞，装橡胶止水带，再做防水混凝土层；或接缝周围填入普通
胶管，用涵桥最后一顶力将缝挤紧，然后再缝内塞沥青麻筋，用水泥砂浆将缝填平，再做防水层。

2.2.2 手掘式顶管作业机施工测量控制
（1）采用手工掘进时，顶管掘进机进入土层过程中，每顶进300mm，测量不应少于一次；管道进入土层后正常顶进时，每顶进1000mm，测量不应少于一次，纠偏时应增加测量次数。

顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10＇~20＇，不得大于0.5°，并设置偏差警戒线。

（2）顶管掘进机开始顶进5~10m的范围内，允许偏差应为：轴线位置3mm，高程0~13mm。

当超过允许偏差时，应采取措施纠正。

在软土层中顶进混凝土管时，为防止管节飘移，可将3~5节管与顶管掘进机联成一体。

（3）顶管掘进机切入土体后，应严格控制水平偏差不大于5mm，其高程应为设定标高加上抛高数，其数值可根据土质情况、管径大小、顶管掘进机的自重以及顶进坡度等因素确定，以抵消机头到达接收坑后的“磕头”而引起的误差。

当出现“磕头”现象时应迅速调整，必要时应拉回后重新顶进，但必须抓紧时间迅速完成，以减少对正面土体的扰动。

2.3 顶管施工的优点
（1）顶管施工时顶管辅管技术的一种，其在国外已广泛使用，在国内也逐渐普及。

不开挖地面，所以能穿越公路、铁路、河流，甚至能在建筑物地下穿过，是一种能安全有效地进行环境保护的施工方法。

（2）顶管施工部开挖地面，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，其管寿命亦大于开挖法埋管。

（3）顶管施工范围的扩大，顶管机械的性能越来越适应各种土质。

顶管特别适用于中小型管径管道的非开挖铺设。