1842年，在纽约莫霍克安装了有记录以来最古老的现代混凝土管道，该管道使用了100多年。混凝土管道中使用钢筋的概念于1896年首次在法国提出。该技术于1905年传入美国，此后被广泛应用于暗渠、下水道、雨水管道和压力管道的安装。钢筋混凝土管(RCP)使用寿命长、强度高、经久耐用，是承包商和业主的经济之选。

预制钢筋混凝土管是进行非开挖顶管作业时最常用的管道材料，顶管作业涉及地下深层安装，传统的开挖方法无论在环境上还是经济上都不可行。

钢筋混凝土管(RCP)

钢筋混凝土管（RCP）基本上是混凝土管，但用钢筋增强了强度和柔韧性，以承受土壤压力和作用在管道上的其他力。制造钢筋混凝土管所需的材料包括水泥、骨料、钢筋和混凝土外加剂，并按照标准规格进行混合。预制钢筋混凝土管被认为是最坚固的管道之一，可根据特定的负载条件进行设计。

钢筋混凝土管道的固有强度使其相对独立，从而减少了对周围土壤的依赖。在顶管作业中，将钢筋混凝土管道推入地下需要相当大的顶力，而它能够承受这种顶力。北太平洋铁路公司于1896年在北美首次采用混凝土顶管技术在铁路下方安装排水系统。从那时起，随着技术的进步和混凝土中钢筋的增加，使用顶管方法已可以安装超大直径的混凝土管道。

顶管施工工艺

顶管施工需要两个工作井：一个位于指定路线的起点，另一个位于终点。始发井是放置顶管设备及其相关部件的平台。工作井后部的主顶装置提供必要的冲击面，帮助顶管前进。

管道前端的土壤是通过人工挖掘、顶管机 (MTBM) 或隧道掘进机 (TBM) 挖掘出来的，具体取决于要顶进的管道直径。当需要安装长距离管道时，有时会使用中继间。这样可以减少推动管道所需的轴向推力。

管道在顶管机后面跟随，设备壳体还可保护工人免受落土伤害。顶管机在接收井吊出，至此整个推进过程完成。

顶管上的载荷类型

轴向荷载

管道上的轴向荷载受掘进方法、润滑泥浆类型、管道直径、土壤摩擦力和管道长度等因素的影响。荷载应在管道周围均匀分布，防止应力集中在某些区域。

管道的横截面积 (CSA) 通常足以承受顶管作业时的压力，但应在顶管前确定管道将遇到的预期顶力。如果顶力过大，可能需要抗压强度更高的混凝土管。硬纸板或实芯胶合板等缓冲材料将有助于在管道圆周均匀分布压力。

横向荷载

如果推进框架与管道没有对齐，就会产生横向载荷。当管道失去其轴线和高程，需要调整管道重新对齐时，也会出现横向载荷。这种行为会在管道的管口和插口端产生剪切载荷。

地质和动态载荷

埋在地下的管道会受到上方土壤的载荷以及可能经过管道的来往车辆的影响。所需的管道强度取决于土壤覆盖深度、土壤质量、超挖和动态载荷等因素。超挖通常在推进操作完成后进行灌浆。

管材特性

顶管作业所需的管材应符合规定的材料和制造标准。应确保钢筋笼为圆形而非椭圆形。顶管作业中使用的管道需遵守以下要求：

钢筋混凝土顶管应能承受工程要求的外压荷载和内水压力，其指标应满足GB/T 11836 和设计要求；

应满足顶进施工设计的管材允许顶力要求；

钢筋混凝土顶管的混凝土强度等级不应低于C45，混凝土抗渗级别不应低于P8或满足施工设计要求；

钢筋混凝土顶管的端部应平整、垂直，长度方向应保证平直度。端面倾斜允许偏差符合要求，顶管产品质量执行GB/T 11836-2023《混凝土和钢筋混凝土排水管》国家标准。

总结

使用顶管等非开挖方法铺设管道已经无需对地面开膛破肚。众所周知，开挖施工会占用大量空间，影响地区经济和生活。当需要避免地面干扰时，例如在堤坝、机场或高速公路下安装管道时，以及安装深度较深时，都可以使用顶管施工法来安装RCP管道。

钢筋混凝土管道的高强度十分适用于顶管作业，因为它能够承受将管道向前推进的巨大顶力。它的另一个优点是，由于外表面光滑，摩擦阻力小，因此使用RCP管道不易偏离轴线和坡度。

钢筋混凝土管道的固有强度能够承受土壤覆盖所施加的静载荷，以及经过管道上方的车辆等物体所施加的动载荷。