Ⅰ 頂管工作坑
頂管工作坑又稱豎井，是頂管施工起始點、終結點、轉向點的臨時設施，工作坑內安裝有導軌、後背及後背牆、千斤頂等設備。
一、工作坑的種類及設置原則
根據工作坑頂進方向，可分為單向坑、雙向坑、多向坑、轉向坑和交匯坑等形式，如圖9-7 所示。
工作坑的位置根據地形、管線位置、管徑大小、地面障礙物種類等因素來決定。排水管道頂進的工作坑通常設在檢查井位置；單向頂進時，應選在管道下游端，以利排水；根據地形和土質情況，盡量利用原土後背；工作坑與穿越的建築物應有一定的安全距離，並應考慮工作坑的開挖尺寸與支護方式的影響。
圖9-7 頂管工作坑形式示意圖
1—單向坑、2—雙向坑、3—交匯坑、4—轉向坑、5—多向坑
工作井按其形狀分有矩形、圓形、腰圓形（兩端為半圓形，中間為直線形）、多邊形等幾種，其中以矩形為多；按其結構分有鋼筋混凝土井、鋼板樁井、瓦楞鋼板井等；按其構築方法分有沉井、地下連續牆井、鋼板樁維護井、混凝土砌塊（或磚）井等。下面按構築方法進行介紹。
1.沉井
沉井是最普遍的鋼筋混凝土基坑。它是先在地面上按尺寸大小、洞口位置等要求澆注矩形（或圓形）鋼筋混凝土井，再通過挖掘井內的土方和其他手段將鋼筋混凝土井壁沉到預定的位置並封底。
2.地下連續牆井
先在地下一定深度范圍內用地下連續牆圍成一個矩形（或圓形）井，同時處理單幅牆體與牆體之間的接縫，使其不透水，最後將井內的土挖去，加上支撐澆注鋼筋混凝土底板等。
3.鋼板樁井
鋼板樁是一種常用的基坑圍護形式。根據其橫斷面形狀，可以分為普通鋼板樁和拉森鋼板樁兩種。普通的鋼板樁即為槽鋼，拉森鋼板樁與普通鋼板樁不同為：①斷面形狀不同；②拉森鋼板樁的邊緣有一個燕尾槽，相鄰兩塊拉森鋼板樁的燕尾槽相嵌，可以做到密不透水。
4.砌築井
採用混凝土砌塊或磚進行砌築，施工時一邊挖土一邊砌築。土質較好、深度不大時，也可一次挖到底再進行砌築，必要時也可進行簡易的支護。另外，還可採用類似管片的形式，隨著開挖一環一環地往地下構築井壁，管片可以是鋼筋混凝土，也可以是鋼結構。採用這種方法構築成的工作井形狀大多為圓形。
二、工作坑的尺寸
工作坑應具有足夠的空間和工作面，方能保證頂管工作順利進行。其尺寸和管徑大小、管節長度、埋置深度、操作工具及後背形式有關。工作坑的尺寸可按圖9-8 所示由公式進行計算。
圖9-8 頂管工作坑尺寸示意圖
1—管子；2—掘進工作面；3—後背；4—千斤頂；5—頂鐵；6—導軌；7—內漲圈；8—基礎
1.工作坑的寬度
地下建築工程施工
式中：w為工作坑底部寬度，m；d1為管道外徑，m；2b＋2b 為管道兩側操作空間及支撐厚度，一般可取2.4～3.2m。
2.工作坑的長度
地下建築工程施工
式中：l為矩形工作坑的底部長度，m；l1為工具管長度，m。當採用管道第一節管作為工具管時，鋼筋混凝土管不宜小於 0.3m，鋼管不宜小於 0.6m；l2為管節長度，m；l3為出土工作間長度，m；l4為千斤頂長度，m；l5為頂管後背的厚度，m。
3.工作坑的深度
當工作坑為頂進坑時，其深度按式（9-3）計算。
地下建築工程施工
當工作坑為接收坑時，其深度按式（9-4）計算。
地下建築工程施工
式中：h1為頂進坑地面至坑底的深度，m；h2為接收坑地面至坑底的深度，m；h1為地面至管道底部外緣的深度，m；h2為管道外緣底部至導軌底面的高度，m；h3為基礎及其墊層的厚度。但不應小於該處井室的基礎及墊層厚度，m。
三、頂進工作井的布置
頂進工作井的布置分為地面布置和井內布置。
1.井內布置
井內布置包括前止水牆、後座牆、基礎底板及排水井等。後座要有足夠的抗壓強度，能承受主頂千斤頂的最大頂力。前止水牆上安裝有洞口止水圈，以防止地下水土及頂管用潤滑泥漿的流失。在頂管工作井內，還布置有工具管、環形頂鐵、弧形頂鐵、基坑導軌、主頂千斤頂及千斤頂架、後靠背，如圖9-9 所示。其中主頂千斤頂及千斤頂架的布置尤為重要，主頂千斤頂的合力的作用點對初始頂進的影響比較大。
圖9-9 頂進工作井內布置圖
1—管節；2—洞口止水系統；3—環形頂鐵；4—弧形頂鐵；5—頂進導軌；6—主頂油缸；7—主頂油缸架；8—測量系統；9—後靠背；10—後座牆；11—井壁
（1）管節一般為鋼筋混凝土管節或鋼管節。
（2）後座牆是把主頂油缸推力的反力傳遞到工作坑後部土體中去的牆體，是主推千斤頂的支承結構。
它的構造會因工作坑的構築方式不同而不同。在沉井工作坑中，後座牆一般就是工作井的後方井壁。在鋼板樁工作坑中，必須在工作坑內的後方與鋼板樁之間澆注一座與工作坑寬度相等的、厚度為0.5～1.0m的、其下部最好能插入到工作井底板以下0.5～1.0m的鋼筋混凝土牆，目的是使推力的反力能比較均勻地作用到土體中去。還要注意的一點是後座牆的平面一定要與頂進軸線垂直。
（3）後靠背是靠主頂千斤頂尾部的厚鐵板或鋼結構件，稱之為鋼後靠，其厚度約300mm。鋼後靠的作用是盡量把主頂千斤頂的反力分散開來，防止將混凝土後座壓壞。
（4）洞口止水圈是安裝在頂進井的出洞洞口和接收井的進洞洞口，具有制止地下水和泥沙流到工作坑和接收坑的功能。洞口止水圈有多種多樣，但其中心必須與所頂管節的中心軸線一致。
（5）頂進導軌由兩根平行的軌道所組成，其作用是使管節在工作井內有一個較穩定的導向，引導管節按設計的軸線頂入土中，同時使頂鐵能在導軌面上滑動。在鋼管頂進過程中，導軌也是鋼管焊接的基準裝置。
（6）主頂裝置由主頂油缸、主頂油泵、操縱台及油管四部分構成。主頂千斤頂沿管道中心按左右對稱布置。主頂進裝置除了主頂千斤頂以外，還有千斤頂架，以支承主頂千斤頂；供給主頂千斤頂以壓力油的是主頂油泵；控制主頂千斤頂伸縮的是換向閥。油泵、換向閥和千斤頂之間均用高壓軟管連接。主頂油缸的壓力油由主頂油泵通過高壓油管供給。常用的壓力在32～42MPa之間，高的可達 50MPa。在管徑比較大的情況下，主頂油缸的合力中心應比管節中心低管內徑的 5%左右。
（7）若採用的主頂千斤頂的行程長短不能一次將管節頂到位時，必須在千斤頂縮回後在中間加墊塊或幾塊頂鐵。頂鐵有環形頂鐵、弧形或馬蹄形頂鐵之分。
（8）測量是頂管施工的眼睛，對減少頂管的偏差起著決定性作用。測量儀器（經緯儀和水準儀）應布置在一固定位置，並選好基準點，同時經常對儀器的原始讀數進行核對。在機械式頂管中大多使用激光經緯儀。
2.地面布置
地面布置包括起吊、供水、供電、供漿、供油等設備的布置，以及測量監控點的布置等。
（1）起吊設備布置。起吊設備可採用龍門行車或吊車。行車軌道與工作井縱軸線平行，布置在工作井的兩側。若用吊車，一般布置兩台，工作井兩側，一側一台。一台用來起吊管子，另一台用來吊土。吊管子的吊車噸位可大些。
（2）供電設備布置。供電包括動力電和照明電供給。施工工期長、用電量大時，需砌築配電間。接到管內的電纜必須裝有防水接頭，還必須把它懸掛在管內的一側，且不要與油管及注漿、水管掛在同一側。管內照明應採用 12V 或 24V 的低壓行燈。一般情況下，動力電源是以三相380V直接接到掘進機的電氣操縱台上。長距離、大口徑頂管時，為了避免產生太大的電壓降，也可採用高壓供電，供電電壓一般在 1 kV。這時，在掘進機後的三到四節管子內的一側，安裝有一台乾式變壓器，再把1kV的電壓轉變成380V供掘進機使用。
（3）供水設備布置。在手掘式和土壓式的頂管施工中，供水量小，一般只需接兩只12.5～25mm的自來水龍頭即可。如果在泥水平衡頂管施工中，由於其用水量大，必須在工作坑附近設置一隻或多隻泥漿池。
（4）供漿設備布置。供漿設備主要由拌漿桶和盛漿桶組成，盛漿桶與注漿泵連通。因為現在多用膨潤土系列的潤滑漿，它不僅需要攪拌，而且要有足夠的時間浸泡，這樣才能使膨潤土顆粒充分吸水、膨脹。除此以外，供漿設備一般應安放在雨棚下，防止下雨時對漿液的稀釋。
（5）液壓設備布置。液壓設備主要指為主頂油缸及中繼站油缸提供壓力油的油泵。油泵可以置於地上，也可在工作坑內後座牆的上方搭一個台，把油泵放在檯子上。一般不宜把油泵放在井內。
（6）氣壓設備布置。在採用氣壓頂管時，空壓機和儲氣罐及附件必須放置在地面上。為減少噪音影響，空壓機宜離坑邊遠一點。