顶管工程的中继间

在长距离顶管施工中，中继间是解决 “顶力不足”“管节损坏” 等核心问题的关键设备，通过分段接力顶进的方式，实现数百米甚至数千米的地下管道铺设。本文从基础定义出发，系统梳理中继间的构造组成、核心作用、适用场景、操作要点及工作原理，为顶管工程的高效推进与安全管控提供技术支撑。

一、什么是中继间？

中继间是长距离顶管工程中设置于管段中间的封闭环形小室，本质是 “分段顶进的接力装置”。其核心功能是将原本需要一次连续顶进的长距离（如 500 米、1000 米）管道，拆分为多个短距离小段（如 150 米、200 米），通过自身动力承担局部顶进任务，避免主顶设备因推力过大导致管节破裂或顶进失效，是长距离顶管施工的 “核心助力设备”。

二、中继间的构造组成与材料

中继间的构造需满足  “承载推力、灵活顶进、密封可靠”  的要求，其材料与部件设计需结合工程规模与地质条件确定：

（一）主体材料

主流材料： 以钢材为主（如 Q235 钢板焊接成型），钢材强度高、韧性好，能承受数千千牛的顶力，且密封性易保障，适用于绝大多数顶管场景（如市政污水管、给水管顶进）；

特殊材料： 少数大直径、低推力需求的工程（如小型雨水管），可采用钢筋混凝土制作中继间壳体，成本较低但重量较大，需匹配更大功率的顶进设备。

（二）核心部件

以常规钢制中继间为例，结构主要包括四大核心部件：

前壳体与后壳体： 均为环形钢结构，前壳体连接前端管节，后壳体连接后端管节，形成封闭的顶进空间；壳体需具备足够刚度，避免顶进时变形；

千斤顶： 沿壳体环形均匀布置（数量根据管径确定，如 D2800 中继间设 24 个），是中继间的 “动力源”，单个千斤顶推力通常为 50-100 吨，总推力可达 1000-5000 千牛；

均压环： 设置于千斤顶与管节之间，作用是将千斤顶的集中推力均匀传递至管节端面，避免管节局部受力过大导致开裂；

密封与润滑部件： 包括承插口胶圈（防止地下水渗入）、油脂注孔（注入润滑油脂）、注浆孔（注入润滑泥浆），保障顶进过程中的密封性与顺滑性。

（三）典型规格示例（以 D2800 中继间为例）

结构组成： 前筒、后筒 + 24 个 50 吨级千斤顶（总推力 12000 千牛）；

关键尺寸： 外径 3310mm、长度 952mm、总重量 4.2 吨；

配套管节参数： 管道内径 2800±8mm、管材壁厚 255±6mm、承插口椭圆度≤1.5%（即≤9.5mm），确保与中继间精准对接。

三、中继间的核心作用

中继间的作用贯穿顶管施工全程，不仅解决 “顶力难题”，还能辅助保障施工质量与安全，具体可归纳为三点：

（一）分段接力，解决长距离顶力不足

长距离顶管中，管道与土体的摩擦力随顶进距离增加而增大（如顶进 300 米时，总摩擦力可能超过主顶设备的最大推力）。中继间通过 “分段顶进”，将总推力分散为多个局部推力（如 300 米顶管设 2 个中继间，每个仅需承担 150 米的摩擦力），使主顶设备无需承受全程负荷，避免因顶力超限导致主顶油缸损坏或管节破裂。

（二）降低主顶负荷，保护管节安全

顶管管节（如钢筋混凝土管）的抗推强度有限（通常≤2000 千牛 / 米），若主顶设备直接施加过大推力，易导致管节端面压碎、开裂。中继间承担局部顶进任务后，主顶设备仅需推动后端管段跟进，推力大幅降低（通常降至总顶力的 30%-50%），有效保护管节不受损坏。

（三）辅助纠偏，保障管道轴线精度

部分中继间可通过 “非对称千斤顶推力” 实现辅助纠偏：当管道顶进过程中出现轴线偏移（如向左偏），可增大右侧千斤顶推力、减小左侧推力，通过不均衡推力将前端管道微调至设计轴线，避免因长距离顶进累积偏差导致管道超出规范允许范围（通常轴线偏差≤50mm/100m）。

四、什么时候需要设置中继间？

中继间的设置无固定标准，需结合顶进距离、地质条件、管节强度三大因素综合判断，核心原则是 “当主顶推力接近临界值时，提前设置”：

（一）按顶进距离判断

顶进距离≤100 米： 通常无需设置中继间，主顶设备（如多组 200 吨级油缸）的推力可满足需求；

顶进距离 100-200 米： 建议设置 1 套中继间，避免顶进后期推力超限；

顶进距离＞200 米（超长距离顶管）： 建议每 150 米设置 1 套中继间（如 500 米顶管设 3-4 套），具体间距需结合地质条件调整。

（二）按地质条件调整

软土层（如淤泥、粉质黏土）： 土体摩擦力较小但管节易沉降，中继间间距可适当增大（如 180-200 米）；

硬土层（如黏土层、砂卵石层）： 土体摩擦力大，中继间间距需缩小（如 120-150  米）；

复杂地质（如流砂层、岩层交互段）： 摩擦力不稳定且易出现塌孔，中继间需加密设置（如 100-120 米），同时加强密封与润滑措施。

（三）按主顶推力判断

当主顶设备的输出顶力达到 “总顶力的 60%” 时，必须启动或增设中继间（总顶力根据管节与土体的摩擦力计算得出），避免继续顶进导致设备过载。

五、中继间的安装位置与启动时机

（一）安装位置确定

中继间的安装位置需结合顶进距离与推力变化规律，确保 “提前介入、有效接力”：

顶进距离 100-200 米：安装 1 套中继间，通常位于 “掘进机后 60 米处”（约 24 节钢筋混凝土管，每节管长 2.5 米），此位置可使主顶推力在顶进中期即得到分担；

顶进距离＞200 米：按间距 150 米左右分段安装，如 300 米顶管在 60 米、210 米处各设 1 套，确保每段顶进推力均控制在安全范围。

（二）启动时机

中继间需 “及时启动”，避免主顶推力超限，具体时机如下：

第一套中继间： 当主顶输出顶力达到 “总顶力的 60%” 时，必须启动，承担前端管段的顶进任务；

第二套中继间： 当第一套中继间启动后，主顶推力仍继续上升至 “总顶力的 70%” 时，启动第二套，进一步分散负荷；

后续中继间： 以此类推，每次主顶推力达到前一次启动阈值时，启动下一套，直至顶进完 成。

六、中继间的使用注意事项

中继间的操作需严格遵循  “安装 - 顶进 - 拆除 - 维护”  全流程规范，避免因操作不当导致设备故障或施工事故：

（一）安装阶段

中继间前筒需精准插入前端水泥管的钢承口内，间隙需用密封胶圈填充，防止地下水渗入；

安装后需检查千斤顶轴线是否与顶进方向一致，偏差≤1°，避免顶进时产生侧向力导致管节偏移；

油脂注孔需位于 “圆周 120° 基础角上方”（即顶部及两侧约 45° 位置），确保润滑油脂能均匀覆盖承插口滑动面。

（二）顶进阶段

启动中继间前，需通过油脂注孔注入专用润滑油脂（如锂基润滑脂），降低承插口滑动面阻力，同时保护胶圈不被磨损；

中继间启动过程中，需同步通过后端注浆孔注入润滑泥浆（配合比通常为水：膨润土：CMC=100:8:0.5），减少管节与土体的摩擦力；不启用的注浆孔需用堵头临时封堵，防止泥浆泄漏；

千斤顶伸出与收回需 “同步操作”（如 24 个千斤顶的伸出速度差≤5mm/min），避免因受力不均导致中继间壳体变形。

（三）拆除与维护阶段

顶进工程全部完成后，需先拆除中继间的千斤顶、高压油管及固定抱箍，再将壳体与管节分离；

拆除的千斤顶、泵站需运回地面，彻底清洗油污、检查密封件磨损情况（如油缸密封圈是否老化），维修后入库保养，以备后续工程使用；

中继间壳体若需重复利用，需检查焊缝是否开裂、表面是否锈蚀，必要时进行补焊与防腐处理（如涂刷环氧富锌漆）。

七、中继间的工作原理

中继间通过  “接力顶进循环”  实现长距离管道铺设，核心是  “中继间推前端、主顶推后端”  的协同配合，具体流程如下：

初始状态： 中继间设置于两段管节之间，前壳体连接前端管段，后壳体连接后端管段，千斤顶处于收回状态；主顶设备推动后端管段，带动中继间与前端管段一同向前顶进，直至主顶推力接近 60% 总顶力。

中继间启动顶进： 当中继间启动时，首先将后壳体与后端管段锁定（通过抱箍或摩擦力固定），形成稳固支撑；随后内部千斤顶同步伸出，对前端管段施加推力，将其向前顶进 1-2 米（单次顶进距离根据千斤顶行程确定），此过程中中继间承担前端管段的摩擦力，主顶设备处于待机状态。

千斤顶收回与主顶跟进： 中继间完成一次局部顶进后，千斤顶收回；此时主顶设备启动，推动后端管段向前跟进，直至后端管段与中继间后壳体重新贴合，完成一个 “中继顶进 - 主顶跟进” 循环。

循环往复直至完工： 重复上述  “中继间顶进 - 千斤顶收回 - 主顶跟进”  过程，通过接力配合逐步将管道向前顶进，直至前端管段到达接收井，完成全部顶进任务。

八、钢筋混凝土管顶管中中继间的主要形式与特点

在钢筋混凝土管顶管施工中，中继间的形式需结合管节材质、施工需求及土质条件选择，核心分为钢筋混凝土管中继间、钢管中继间、可拆卸中继间及玻璃钢夹砂管中继间四类，各类形式的结构特点与适用场景差异显著：

（一）钢 筋混凝土管中继间

此类中继间以钢筋混凝土特殊管为主体结构，通常与钢筋混凝土顶管管节一体化设计，并在关键连接部位（如承插口）结合特殊钢管构件强化。

结构特点： 壳体与钢筋混凝土管节材质一致，整体性好、抗渗性强，能与管节形成统一受力体系，避免因材质差异导致的应力集中；连接部位的特殊钢管可增强承插口的耐磨性与 抗压性，确保顶进过程中连接稳定。

适用场景： 适用于中短距离（100-200 米）、土质相对稳定（如黏性土、粉土）的钢筋混凝土管顶进工程，尤其适合对耐久性要求较高的市政排水、排污管道。

（二）钢管中继间

钢管中继间采用高强度钢材（如 Q355B） 精制而成，壳体为整体焊接环形结构，内部千斤顶、密封件等部件集成度高。

结构特点： 结构紧凑、自重轻（相较于钢筋混凝土中继间轻 30%-50%），且钢材韧性好、承载能力强，总推力可达 5000 千牛以上，能适应复杂地质条件下的大推力需求；同时采用标准化接口设计，与钢筋混凝土管节的连接便捷，安装效率比钢筋混凝土中继间高 20%-30%。

适用场景： 适用于长距离（＞200 米）、高推力（总顶力＞3000 千牛）的顶管工程，如穿越道路、河流的大直径（≥DN2000）钢筋混凝土管顶进，尤其适合砂卵石层、硬土层等摩擦力大的地质。

（三）可拆卸钢结构中继间

为克服传统中继间 “拆除难、复用率低” 的缺点，可拆卸钢结构中继间在常规钢管中继间基础上优化设计，核心创新在于 “分块可拆卸壳体” 与 “锥套连接结构”。

结构特点： 前壳体与后壳体内侧设置锥形套，配套可分块（通常分为 4-6 块）的前锥体、后锥体；顶进完成后，无需整体拆除壳体，仅需拆解锥体分块，再依次拆除千斤顶、油管等部件，拆除效率提升 50% 以上；壳体可完全回收，经防腐处理后重复利用，材料复用率达 90%，大幅降低施工成本。

适用场景： 适用于超长距离（＞500 米）、多中继间设置的顶管工程（如城市地下综合管廊顶进），或对施工成本控制严格的项目，尤其适合需要频繁周转设备的施工单位。

（四）玻璃钢夹砂管中继间

此类中继间专为玻璃钢夹砂管顶管设计，主体壳体采用玻璃钢夹砂复合材料（玻璃纤维 + 树脂 + 石英砂）制作，配套专用密封与连接构件。

结构特点： 玻璃钢夹砂材料具有轻质高强（密度仅为钢材的 1/4，强度可达钢材的 70%）、耐腐蚀（抗酸碱、抗地下水侵蚀）的优势，适用于输送腐蚀性介质（如化工废水）的管道顶进；壳体与玻璃钢夹砂管节采用承插式连接，配套弹性密封胶圈，密封性能优异，渗漏量≤0.01L/(m?h)；

适用场景： 适用于腐蚀性地质（如盐渍土、酸性地下水区域）或输送腐蚀性介质的玻璃钢夹砂管顶进工程，如化工园区排污管、沿海地区给水管顶进，顶进距离通常控制在 100-300 米（受复合材料抗推强度限制，总推力不宜超过 2000 千牛）。

中继间是长距离顶管工程的 “核心技术装备”，其设计与应用需紧密结合工程实际，通过科学设置位置、精准控制启动时机、规范操作流程，才能充分发挥 “分段接力、保护管节、辅助纠偏” 的作用。工程实践中，需重点关注地质条件对中继间间距的影响、润滑与密封措施的落实，以及设备的维护保养，确保中继间高效、安全运行，为顶管工程的质量与工期提供保障。