关键词：顶管施工技术顶力计算顶管工艺流程
中图分类号： TU74 文献标识码： A
顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术。优点在于不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小。因此成为市政工程中埋设过路雨污水管道的常用施工方法。
一、工程特点（概况）
乐亭临港黄海路污水工程（排入污水处理厂），污水管道位于黄海路北侧35米，穿越北戴河路，路面宽度30米。管内底距现状路面5米左右，自K0-650污水泵站横过北戴河道排入污水处理厂。顶管长度为50m，管内径为1800mm,钢筋混凝土钢承口Ⅱ级顶管管材。工程所在地土层经开挖后确认为粉质粘土；该场地范围内地下水水位距离地表不足1m。施工过程中不中断交通。
二、施工特点
1、由于本施工段水位较高，（需要）设置降水井。根据降水半径计算打井深度，以保证顶管施工范围内正常施工。
2、本工程采用人工掘进顶管施工方法施工，即先开挖工作坑，再按照设计管线的位置和坡度，在工作坑底修筑基础、设置导轨，把管节安放在导轨上顶进。顶进时千斤顶的尾部支撑在后背上，前端通过顶铁预先压在顶进管道尾端的月牙形护铁上，缓慢顶进使管道前段与土壤接触，然后人工挖除管道前端的土，再用千斤顶将管道逐接顶入。顶进时采用人工配合机械勤顶、勤观测的方法进行顶管施工，在顶管时管前方需加一个马蹄式刃脚，刃脚上方出管前方900mm，下方出管前方200mm，斜角长度700mm（见图），在管尾加装月牙形护铁2块，防止管壁破损；在管内挖土，掏土长度不大于300mm，严禁超挖，防止顶进时塌方。
三、施工工艺流程：
测量定位放线井点降水工作坑制作安装背铁导轨制安安装千斤顶下管安装管口横铁掏土顶进千斤顶行程满后回缩，垫顶铁继续顶进重复千斤顶回缩、垫顶铁、顶进够一节管长时将所垫顶铁取出下、安装一节管下一循环重复注浆
1、井点降水：由于地下水丰富，首先在工作坑和接收坑附近各打井4眼，每井35米深，井径400mm,用1.8KW潜水泵进行排水。
2、工作坑制作：顶管工作坑尺寸为长8m，宽6m，深5.5m，接收坑尺寸为大开挖。工作坑基坑开挖后进行支护，支护方法沿基坑周围用槽钢20#B 200*75*9.0制作矩形框代替圈梁，框架四角用槽钢做斜拉框外采用6米*0.3*0.05脚手板立铺。
3、顶进后背设置：后背设置型号工字钢Ⅰ36b钢板桩总长8米，其中3米埋入地下，呈H型做为后背；后背前设后背立铁，立铁前设横铁，横铁前设千斤顶。
4、导轨制安：把150mm*150mm枕木预埋在底板混凝土中，枕木上安装导轨，沿导轨长每0.3m设1道；导轨采用轻型钢轨（轨高110mm），轻轨焊接于枕条上，导轨总长4.5m，导轨采用现场焊制成形，轨道间距为530mm。安装时应控制导轨的中心线和顶面高程控制，确保管道中心及高程符合设计要求；严格控制导轨与管道纵坡一致。
5、顶力的计算：
顶管的顶力按下式计算：
式中：P――计算的总顶力，kN；
γ――管道所处土层的重力密度，kN/m3 ，根据地堪报告取16.5；
D1――管道的外径，m，取2.16；
H――管道顶部以上覆盖土层的厚度，2.84m；
――管道所处土层的内摩擦角，根据地堪报告取16度；
ω――管道单位长度的自重，11.20kN/m；
L――管道的计算顶进长度，50m；
f――顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数，其取值可按表9.1.1所列数据选用0.2；
Ps ――顶进时顶管掘进机的迎面阻力(其取值见表2)，kN。
顶进管道与其周围土层的摩擦系数表1
采用敞开式顶管法施工时，顶管掘进机的切入阻力可按下面公式计算：
这里：――切削阻力，kN；
――顶管机外径，2.16m；
――切削工具管的壁厚，0.18m；
――单位面积土的端部阻力(见表9.1.2)，kN・m-2。选用1000。
不同地层的单位面积土的端部阻力表2
计算后得
P=5845.12KN
6、顶进设备的选择：顶进设备要把管节顶进土里，必须克服来自土的阻力，这就要求顶进设备具有足够的顶力，根据上面的计算结果采用液压320t千斤顶2台，行程700mm。
7、打蜡
在顶管前，先用喷灯把水泥管道进行加温，再把石蜡放在水泥管上边烤边熔化的方法进行水泥管360度全部涂匀，需涂2-3层，厚度为3mm，在顶管时可减少阻力。
8、掏土顶进
顶进施工为人工掏土、勤顶、勤观测的顶进方法进行施工，掏土顶进为三班连续作业，现场用电由发电机供电。管道顶进过程中，管前挖土是保证顶管质量的关键，施工中将严格控制超挖，一般顶管地段绝对控制在0.15m范围内，但下面135º范围内严禁超挖，顶进过程中发现管位偏差达1cm时，即行考虑校正，根据不同情况，分别采用挖土校正法、顶木校正法、顶镐校正法进行校正，顶管掏出土管内运输采用专用小斗车运输。吊车提升至地面，人工倒运。掏出的土方全部用装载机装车并使用6t自卸汽车15km外运。顶进过程中，顶进管道内的通风采用鼓风机供风连接Ф100mm塑料管送入管内，顶进照明采用36V安全照明设备。
9、注浆
在管道顶进时观察压力表读数，在压力表读数超过80MPa时进行注膨润土浆，比例为膨润土:火碱:水=2:0.3:3。在注浆时在顶管管材外壁形成厚度为50mm的泥浆环，注浆可减少顶管阻力。顶进完毕后加注水泥浆。注浆的程序是：管道在顶进结束后加注固化浆， 固化浆的主要成份是：水泥、水和粉煤灰，水灰比为1：0.6，水泥：粉煤灰=1：2。
沿管道轴线在地面上打一直径为5cm的洞，在洞中预埋一钢管。管道顶进完毕后，用注浆机加注泥浆，注浆前先将管前、管尾的泥浆封闭设备安装完毕。管前的封闭设备采用原状土上加密封圈。管尾的封闭设备采用钢套环加密封圈的做法进行封堵，防止泥浆从管头、管尾流出。注浆设备安装完毕后，先通过注水的方式进行试运转，试运转期间观察压力表读数和输浆，管道有无漏浆现象。各接头连接是否牢固。一切正常后开始注浆。注浆时应时刻注意压力表的读数，注浆表压力可按不大于0.1MPA开始加压。在注浆过程中再按实际情况进行调整，应把注浆压力控制在1MPA以内。根据注浆压力的大小控制泥浆的用量。最终在管外壁形成厚度为50mm的水泥浆环。在注浆完毕后，先关闭注浆泵，撤出注浆管，用氯化钙水泥封堵注浆管口，防止泥浆回流。
四、顶管施工设备
1、起重设备：25吨汽车吊（包括吊管在内）。
2、导轨 现场制作
3、顶进设备：QYS 320型液压千斤顶2台，顶力320吨，行程700mm；高压油泵1台，型号 BZ 50-24顶铁月牙形护铁马蹄式刃角
4、通风设备、照明设备、抽水泵、发电机及斗车
5、注浆设备 ：注浆机、注浆搅拌机、泥浆罐各1台
五、施工关键点
1、测量轴线及水准点的引入：将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上（2个点），作为顶管中心的测量基线，将地面上的水准点引入工作坑底，作为顶管高程测量的临时水准点。在施工过程中要勤挖勤顶勤测，加强监控。顶第一节管及校正顶管偏差时，应每顶进20~30cm对中心和高程测量一次；在正常顶进中应每顶进50~100cm测量一次。当发现偏差在10~20mm时，采用超挖纠偏法，即在偏向的反侧适当超挖，在偏向侧不超挖，甚至留坎，形成阻力，施加顶力后使偏差回归。当偏差大于20mm时，使用千斤顶纠偏法，即当超挖纠偏不起作用时，用小型千斤顶顶在管道偏向的反侧内壁上，另一端斜撑在有垫板的管前土壁上，支顶牢固后即可施加顶力。同时配合超挖纠偏法，边顶边支，直到使偏差回归。
2、工作井的四周要有防雨水进入井内的措施，井外的临时排水设施应保证畅通，工作井底要安装有效的排水设施，保证井内的安全。
3、顶进作业
（1）每班顶进作业开始之间，必须对后背基础与支撑进行仔细的检查，发现异常现象及时研究处理，确认安全可靠后方可施工。
（2）下管作业时的全过程中，工作井内严禁有人。井内上下吊运物品时，井下人员应站在安全角落，严禁利用卷扬机上下运人。
（3）高压油泵是顶镐的配套设备，安装使用时，应注意保护压力表和油管，发现异常停镐检查，特别是压力突然上升，将检查排除故障后方可继续作业。
顶镐、顶铁必须与管子保持平直，受力平均一致。在顶进作业时，发现顶铁变形、异常、左右偏移或向上有凸出现象，应立即停镐进行调整；搬运顶铁、胀圈要稳拿轻放，不准经井内抛掷；顶铁之间或顶铁与后杯、底板联结不得有间隙。在顶进作业过程中，对顶铁的观察要有专人，丝毫不得放松，严防崩铁事故的发生。
（4）管前人工挖土，视土质情况决定掏挖长度。砂土不得超过20cm，土质良好最长也不得超过50cm，管前挖土一般应在管内作业，开镐时，人必须进入管内。管道顶进作业严禁纵向超挖，作业面的照明条件应良好。管前纠正管位偏差，发生管前超挖时，应根据具体情况采取有效的支护措施。
管内运土，采用手推车运土，运土要有明确有效的联络信号与工具，卷扬机作业时，严禁有人在管内进出，卷扬机作业要遵守有关的安全技术操作规程。
（5）顶进中应有防毒、防燃、防爆、防水淹的措施，顶进长度超过50cm时，应有预防缺氧、窒息的措施。安全防护和劳动保护用品的选用应注意其有效性，必须用经有关部门的批准的产品。
参考文献：
1、《顶管工程设计中顶力的计算方法》M2004甘肃科技纵横
关键词：深井沉井长距离顶管 施工技术造价确定
中图分类号：TE245文献标识码： A
2011年12月10日，集团公司组织设计、监理和造价公司等一行15人现场考察了珠海某工地DN1600顶管穿江工程，通过施工进展情况介绍，沉井和顶管施工技术交流，现场实地踏勘、拍照、询问和相关案例总结交流等环节全面了解了沉井顶管施工的情况。在考察学习过程中，大家还分别从设计、监理、施工和造价等不同角度求证各自在专业工作中的疑惑，以弥补欠缺，增强工作自信心，同时加强了归纳总结，触类旁通，在类似的复杂工程中学以致用。下面，主要从合理确定沉井顶管施工造价的角度讲述本次参观学习的详细情况和心得体会。
一、工程概况
该工程由顶坑、DN1600顶管和接收坑三部分组成。顶坑为圆形，外径为16.5m，壁厚为1m/1.3m，顶坑深度约30m；顶管长度980m，材质为钢管，待顶管施工完毕后，管内敷设DN700塑料管，作为近期污水收集管道；接收坑外径9.6m，深度20多米。目前，顶坑已经施工完毕，顶管施工长度达200多米。
施工费用方面，顶坑、接收坑实体工程费用约550万元，沉井和刃脚处旋喷桩等施工措施费用超过600万元，DN1600顶管约1万元/m，合计施工费用约2500万元。
二、沉井顶管施工的技术要点和难点
1、本次沉井顶管施工工序为：
测量放线围挡挖顶管坑上部土方铺设工作坑坑底分节制作沉井沉井下沉封底导轨，顶管后背安装顶进设备安装下管挖土顶进测量校对接口处理。
在上述工序中，接收坑应在顶管过江前施工完毕，以便确定接收坑预留孔洞位置，保证顶管顺利及时顶进接收坑中。
2、顶坑和接收坑都采用沉井的方法施工，顶坑施工前先进行了两圈旋喷桩施工，一圈在沉井的外圈，主要起稳固周边土体的作用，桩底深度高于刃脚约10m，另一圈在刃脚的下方，桩底深度低于刃脚9m，桩顶高于刃脚一定高度，起到增大土体承载力的作用，防止沉井到达设计标高后因下部土体承载力不够而继续下沉。
3、沉井施工分为排水下沉（干沉）和不排水下沉（湿沉）两种方式，由此碰到的问题是排水后封底和水下封底两种情况。通常排水下沉施工难度小，易于控制下沉速度、纠正水平标高、便于封底和保证封底质量，但是需要充分考虑排水的难度和排水降水费用的高低。相反，不排水下沉尽管能节约降水、排水费用，但是施工难度相对较大，不便于控制施工进度和水平度，水下封底时难度也大，封底效果不佳。
4、顶管口径为DN1600mm，长度980m穿越江底，顶管中间不另设工作坑，如此长距离大口径的顶管显然需要克服很多技术难题。据施工方项目经理介绍，本工程最关键的技术问题有两个：一是如何保证顶管有足够的顶力，在碰到不利地质条件和障碍物时也能顺利前进，不至于因顶力不足而前功尽弃，损失惨重。另外就是如何保证顶管到达接收坑时偏差可控，并顺利进入接收坑中。针对上述难点，施工方有针对性的采取了相应措施，如间隔200m设置中继间，确保阻力增大时管道仍有足够顶力前进。另外，在顶进过程中实时监测、纠偏，将误差控制在±20cm以内，保证在管道过江后顺利进入预留DN2000孔洞的接收井内。
5、关于中继间的安拆。中继间是长距离顶管施工的关键设置，起分段克服摩阻力的作用，中继间的选用型式和设置数目直接影响着顶管的施工质量和顶进速度，关系长距离顶管的成败和整个投资。施工单位本次顶管预计设置4-5个中继间，间距约200m，每个DN1600mm中继间安拆及使用费约2.5-2.8万元。
6、钢管防腐要求。本次顶管的外防腐还是采用常规的环氧煤沥青和玻璃纤维布，做法同常规敷设的钢管，内防腐没有用水泥砂浆内涂，而是刷的防腐漆。施工方项目经理介绍，钢管每节2m，现场焊接成8m/段吊入沉井内顶进，管道的中间段在顶进时防腐层摩擦损坏的程度不大，薄弱环节在沉井内管道相连的焊接部分。
7、我们在现场还关注到沉井脚手架搭设，池壁对拉止水螺栓设置，预留孔封堵板，顶管后座设置，沉井内顶管轨道，临时用电、通风、供水、排泥设施，泥浆池设置，预制沉井盖梁，履带式起重机械等。
三、本实例值得类似水厂取水泵房和引水管道工程借鉴之处
在实地踏勘现场，充分熟悉施工过程之后，我们以类似水厂取水泵房及原水引水管道设计施工为案例，进行了详细和深入的交流。讨论的具体问题有：
1、紧邻长江边的取水泵房是采用干沉还是湿沉？
2、是否需要考虑排桩支护和刃脚下土体加固？采用何种桩型？
3、是否需要降水和设置止水帷幕？
4、DN1200引水钢管能否采用顶管方式施工？
5、取水泵房能否作为原水管道的顶坑？
6、顶管伸入江心处覆土深度有何要求？
7、顶管工具头能否从江底取出，如何取出？
8、取水头部水下施工技术要点和施工机械？
施工方对上述问题一一发表了自己的看法，并结合实例论证了方案的可实施性。而这些问题不仅是设计和施工中需要充分考虑的，更重要的是能有效指导如何合理确定相应的施工费用。
四、沉井顶管施工中合理确定造价应考虑的主要问题
通过本次深入全面的实地考察，并结合以前做过和接触过的类似工程，现将沉井顶管施工中合理确定造价的要点、难点总结如下：
1、熟悉沉井的适用条件，判断何时采用沉井施工估算指标进行前期估算工作。沉井施工的适用条件为：（1）上部荷载较大，而表层地基土的承载力不足，扩大基础开挖工作量大以及支撑困难，但在一定深度下有好的持力层，采用沉井基础与其它深基础相比较，经济上较为合理时；（2）在山区河流中，土质虽好，但冲刷大或河中有较大卵石不便桩基础施工时；（3）岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深；采用扩大基础施工围堰制作有困难时。
2、确定沉井的下沉方式。沉井施工分排水下沉和不排水下沉两种，一般根据场地的现场条件，地质水文情况结合现场施工条件确定。排水下沉需要在沉井四周布置井点降水和排水明沟，通过降水排水将地下水降低到沉井底板以下，这样不仅易于沉井施工，还可以做底板垫层，并进行干封底。不排水下沉是采用水力机械冲土下沉，达到设计标高后进行水下浇筑混凝土封底。
3、分析沉井施工相关的技术措施费。沉井排水下沉时，需考虑井点降水、抽排水费，土方开挖的垂直运输费等；沉井不排水下沉时，需考虑泥浆池建造和污泥处置费，水下浇筑混凝土增加费等。
另外，沉井施工相关的措施还有压重助沉措施，垂直运输机械场外运输、安拆及使用费，沉井桩支护和刃脚下土体加固费等。
4、掌握顶管的适用条件，区分顶管与非开挖牵管施工的不同之处，并根据不同的施工方式，收集、整理相应管材和管径的造价指标。
顶管和非开挖牵引管施工情况对比表如下：
顶管和非开挖牵引管施工情况对比表
施工方式 顶管 非开挖牵引管
工作井 顶进井、接收井 无
挖掘机械类型 手掘式、挤压式、泥水平衡式、三段两铰型水力挖土式、多刀盘土压平衡式 定向钻机
适用条件 适用于粘土、较稳定的砂性土层和淤泥质土层，单次顶距长，顶进效率高、质量好 适用于管径不大于800mm，自重较轻，垂直标高要求不高的管线施工中
常用管材 钢管、混凝土管 塑料管、钢管
常用管径 DN800—4500 ≤DN800
单次最大施工距离 1500m 200m
5、确定顶管中继间数目。长距离顶管施工中，需考虑设置中继间增大顶力，克服摩阻力。造价工作中，可按间距70-200m设置，间距长短根据后背顶力大小、地质条件、施工单位经验和技术实力、安全系数、工期要求等因素综合考虑。
【关键词】市政工程；顶管法；关健技术；施工控制
1、前言
随着社会经济的发展和进步，顶管施工在社会生活的方方面面得到了应用。灯管施工具有自身很多的独特优势，比如噪音少，可以长距离穿越江河以及公路和铁路妨碍施工的因素，对于促进各项施工的进行起到了很大的辅助作用。因此，在管道铺设领域灯管施工技术需要大力推广，广泛应用于方便人们生活。本文在简单介绍顶管施工技术的前提之下进一步分析了顶管施工技术的特点以及在施工中可能存在的问题，并试图提出有效的解决方法。
2、顶管施工技术特点分析
顶管法另一种说法叫做非开挖管道敷设技术，这项技术在不将表层开挖出来的前提下就可以穿越铁路和河流等施工的妨碍物，这样的施工方法为施工带来了很大的便利同时减少了成本。与此同时，顶管施工技术对于促进环境污染的治理起到了一定得作用，属于无污染而且高效率的施工技术。总之，这项施工技术不仅施工成本低，施工方便，而且有利于环境的清洁无污染。由于顶管施工技术具有如此多的优点，在城市的道路建设当中得到了非常普遍的应用。总体来讲，顶管施工技术施工的操作当中占地面积比较节省，施工不会妨碍到地表正常的活动和行为，不会影响到正常的交通运输和车辆人流的行动。施工进行的过程中噪音比较小，不会干扰人们正常的生产生活，噪音方面的控制比较好。这样在总的施工整体的施工造价就是相当低的，利于施工的有效进行。顶管施工技术的主要缺点是在施工之前需要对当地的地质条件以及水文环境进行详细的调查工作和分析研究，总体来讲施工的难度还是比较大的，可操作性不强。
3、长距离顶管施工中存在主要缺陷
长距离顶管的施工技术的应用受到很多因素的制约。其中管径长度、顶进机械、施工技术条件和环境的改善都是可能影响到长距离顶管施工技术的因素，对于这些问题都可能影响到长距离顶管施工技术的实施，具体主要包括以下几点：第一，关于顶力力量弱分析。关于顶管的定力有很多需要注意的地方，在具体问题的处理方面也需要不断改善施工高技术，只有坚强的力量作为支撑才能够促进施工的顺利进行。在施工的时候施工人员需要不断改善施工技术。顶力的大小是随着其长度的增长不断增加的，施工需要比较强大的顶力。在各项施工的进行中需要对推力尽享考量，适度的考量能够促进工程的进程。在基本的工程实施中需要不断对地基的基本情况进行考察，进一步改善工程的基本操作技术。在施工中不断改善基本的施工方法，促进施工的全面有效进行。在各项问题的主要问题的解决方面需要不断推进技术的改进，不断对很多问题的解决提供更好地解决方案。第三，关于顶进方向失控分析。管轴线是顶管施工中比较关键的部位，需要不断进行调整。管轴线有的时候是直线的有的时候是曲线的。根据不同的方式控制顶管施工的方向，充分利用顶管施工的优势，比如，顶管施工技术施工的操作当中占地面积比较节省，施工不会妨碍到地表正常的活动和行为，不会影响到正常的交通运输和车辆人流的行动。顶管施工的方向的把握主要是通过反复测量的方式进行操作，只有不断对施工的方向进行测量才能够促进方向的正确性。第四，关于塌方的分析。在软土地基等重要的位置进行施工的时候需要不断关注塌方的问题，如果工程施工出现塌方的问题可能会对工程造成比较大的损失，影响工程的进度。因此，需要在很大程度上保障施工技术，防止不良问题的出现，促进工程的完成。
4、关于污水截流顶管某事例的施工控制分析
4.1工程的基本情况和特点分析
关于污水截流工程的一个典型事例分析，其应用的是顶管法施工技术，管径为Φ1200mm，平均埋深为6.5一7.Om。顶管工程总共包括两个部分，第部分长度约为600m，第二部分长度约120m。这个部分的地下水的位置是比较高的，最高可达2m左右，土质含粉质比较高，普遍含钙质结核并夹粉砂薄层，各层土体饱和度在90%到100%之间，软土地基含水量相对比较大，具有很多的不利于施工的缺陷存在，无法进行和坚硬的土质相同的技术，需要在施工的时候多加注意各项事件。总体而言，顶管施工技术具有很多其他的工程施工方法不具有的特点，顶管施工技术施工的操作当中占地面积比较节省，施工不会妨碍到地表正常的活动和行为，施工进行的过程中噪音比较小，这些特点极大促进了施工的有效进行。
4.2主要技术措施
（l）穿墙。穿墙是顶管施工的主要工序，包括打开穿墙管闷管，将工具管顶出井外，安装好穿墙止水几个过程。穿墙后工具管方向的准确程度将直接决定了管道的方向，也会影响到管道拼接工作。因此在穿墙前，应先在墙管内事先填满经过夯实的黄粘土，以免地下水和土大量涌人工作井。打开穿墙闷板后，应迅速将工具管顶进，同时做好穿墙止水，防治因穿墙管外侧的土体暴露时间过长而产生扰动流变。
（2）纠偏与导向。顶管顶进过程中，发生管道偏离设计轴线时必须利用一定的机构来调整管端方向，主要控制顶进方向和高程。以往纠偏工作大多是当管道头部偏离了轴线后才进行，但这时管道已经产生偏差，管轴线也出现了一定程度的弯曲，纠偏往往比较困难。顶进施工中的方向控制，最主要的在于做好预防控制措施，在导致方向偏离的若干因素中，顶力不平衡是一个主要原因。该工程的顶进作业中，加强了顶进系统的检查和监控，基本消除了顶力不平衡的现象，很大程度上防止了管道的偏位。
（3）局部气压平衡。顶管在流砂层和流塑状态的土层顶进，有时因正面挤压力不足以阻止坍方，则易产生正面坍方，不仅增加出泥量，还可能造成地面沉降，管轴线弯曲，给纠偏带来困难。为解决这类问题，在顶进施工中采用局部气压平衡的原理，局部气压的大小视具体情况而定，一般土层以不坍方为准。
（4）触变泥浆减阻。为减少长距离顶管中管壁四周摩阻力，在管壁外压注触变泥浆，形成一定厚度的泥浆套，使顶管在泥浆套中顶进，以减少阻力。触变泥浆由膨润土和水搅拌而成，配合比为1：8。泥浆经搅拌后存人储浆箱，通过注浆机经管道输送至混凝土管注浆孔，注人土体形成泥浆套。
5、结语
综上所述，在介绍顶管工程的特点和适用范围的基础上，重点探讨了长距离顶管施工中存在的一些主要技术问题，结合某污水截流工程的工程实践，提出了一些顶管施工过程中的施工控制方法，并探讨了其效果和存在的不足之处，为类似工程提供了参考依据。
参考文献
[1]侯明.对长距离顶管施工控制的探讨[J].科技资讯，2007（18）
[2]朱嵘.长距离顶管施工过程中的关键控制技术研究[J].科技创新导报，2011（18）
[3]李斌.市政工程顶管施工技术的应用分析[J].中国城市经济. 2010（06）
关键词：统计技术 大口径顶管 沉井
1998年12月份，我们承接了郑州市污水处理厂厂外5100米D2600大口径顶管工程。我们采用DK式D2600土压平衡顶管掘进机进行顶管施工。
郑州市王新庄污水处理厂是淮河治理的重点工程，D2600大口径顶管工程施工在中原地区是首次。在工程施工过程中，有许多技术问题是我们在以往小口径顶管施工过程中所未面临的。为此，在工程施工过程中，我们采用统计技术对工程中的关键工序和技术措施进行统计技术分析，经过一年多的工程实践，取得了良好的效果，为我公司完成郑州市王新庄污水处理厂厂外顶管工程起到了不小的作用。
下面，对我们在D2600顶管工程中，所用的统计技术进行分析总结。
统计技术：就是在工程实践中，将影响工程质量的一些技术数据进行统计分析，并指导以后工程的施工。
在王新庄污水处理厂厂外D2600顶管工程中，为保证工程顺利施工和总结经验，我们主要采用了如下的统计技术。
1、工程进度统计：
在工程开工前，我们对DK式大刀盘掘进机施工了解甚少，特别是大口径顶管工程施工，而郑州市王新庄污水处理厂工程是全国淮河治理的重点工程之一，如何能按期完成施工任务是我们需要解决的问题之一。为此，我们对工程进度进行统计技术分析，以确保顶管工程能够按照合理的进度完成施工任务。
在施工中，我们主要对工程实际完成工作量和累计完成工作量进行分析总结，及时发现工程施工进度存在的问题，并上报经理及时进行调节，确保以后的工程能够按照合理的进度进行施工。这里就1999年的进度统计分析举例如下：
从成果分析总体来看，全年时间过去3/4，但项目部及顶管项目分部没有达到年责任目标的3/4（即3000万元及2325万元），特别是顶管项目分部只完成年责任目标的35.67%，需在以后的三个月中采取措施，力争完成或接近完成年责任目标。
从成果分析月完成产值来看：
1、 沉井项目分部在6月份没有完成任务。主要原因：当月资金不能及时到位。因浇井壁用混凝土为商品混凝土，不能及时向分供方付款，故分供方提供商品混凝土不及时，井壁混凝土不能及时浇注。经过五公司项目部的努力，这个问题在以后的工作中得到缓解。
2、 顶管项目分部在3、4、5、7月份都没有完成任务。主要原因：
①、 因采用土压平衡式机械顶管施工是新工艺、新技术，职工首次使用，对有些程序和工艺不熟悉，虽有上海师傅的帮助，但施工进度较慢，故影响了2、3月份的施工进度。
②、原计划1#机头从2月份开始顶进，2#机头从3月份开始顶进。1#机头已按原计划执行，但2#机头由于设计部门图纸不能及时提供，使沉井无法施工，至4月份才提供部分施工图纸，使得2#机头从6月份才开始顶进，故影响了4、5两个月的顶管进度。
③、7月份没有完成任务为1#机头出现问题。主要原因：顶管机械出现事故；另外第一段中继间加制过长，造成中继间对顶进作用减小；同时，设计院未对土质情况进行交底，施工中，土质情况发生变化，造成顶管顶力加大。
从以上问题分析总结出影响五公司项目部施工进度主要原因是：
A、 工人对新工艺、新技术掌握熟练程度不够。
B、 设计部门未能及时提供施工图纸。
C、 资金不能及时到位。
通过对施工进度的统计分析，我们将安排工人认真学习，熟练掌握顶管技术，并在每一次掘进机出洞认真进行检修，保证掘进机在顶进过程中不发生不应有的故障。同时，我们将同设计院进行协商，督促他们及时出图，不影响施工。在以后的施工中，得到了明显的效果，保证了工程的顺利。
2、沉井下沉统计：
在D2600顶管工程中，我们采用工作井顶进、接收井接收的施工工艺，工作井和接收井下沉是顶管工程施工的关键工序之一，为保证沉井施工能达到设计和规范的要求，保证顶管工程质量。我们对沉井下沉进行统计技术分析，确定沉井下沉施工重点，分阶段进行控制，在工程实践中，取得了良好的效果，同时也为以后的沉井工程积累了经验。现以6#工作井沉井下沉统计技术分析举例如下：
一．折线图：
关键词：大口径给水管；顶管施工；技术应用
1 案例工程基本概况
某穿越河道的大口径给水管道工程，拟采用顶管施工技术，其中管道采用Q235B钢种，为壁厚14mm的DN1600钢管和壁厚12mm的DN1000钢管，这两种类型的钢管以平行的方式水平敷设，顶进总长度为500m。在顶管施工前，工程完成工作井和接收井的布置工作，工作坑和接收坑平面尺寸皆为6m×4m，工程的工作坑和接收坑的制作都采用了倒筑法，施工标准深度为4m，厚度25cm，分为两层施工，其中采用Φ14@200规格的钢筋和C25规格的混凝土。另外通过现场的测量放样，定位好顶管的轴线、底高、中心高程，以避免顶进路线与钢管桩的位置出现冲突。工程的重点和难点，一方面是曲线顶管的施工测量，随着管道的向前推移，测站的坐标也随着改变，从而影响顶进时管内和管外的有效通视，另一方面是管道的管径大，在具有压缩性和低强度的土层中推进，流动的淤泥质粉质粘土会诱发管道的偏移，因此纠偏也是顶管施工亟需解决的问题。
2 案例工程顶管施工技术应用方法
基于案例工程大口径给水管道的基本情况，工程应用顶管施工技术是在拟定施工方案的基础上，明确工程的重点和难点，并通过施工平面布置、顶力计算、工程监测等，阐述工程顶管施工技术应用的具体方法。
2.1 施工平面布置
关于施工的平面布置秉着“节约用地”和“控制污染”的原则，分为场地平面布置和井内布置两个部分。
（1）场地平面施工布置。施工现场管道吊装和拼接时的起重，由25t的吊车负责，并在吊车附近开辟一处管道存放临时地点，工作井左侧则布置好搅拌设备、输送设备等，右侧为宽6m、长20m、深2m的三级泥水沉淀池，为便于顶管施工弃土的处置，需要分别在地面放置一台送泥泵和基坑下放置一台排泥泵，以及由四辆运载车运送废弃泥浆。
（2）井内布置。机具的布置主要有千斤顶、泵站、顶铁、排泥泵、密封环等；管线布置主要有排泥管、空气管、自控电缆、泥水管等；井内以40°钢梯作为上下的通道，其中钢梯利用膨胀螺丝固定在井壁上，并设置1.1m的钢护栏；在井内操作平台设置配电箱，提供24V的照明电压，以及设置60W功率的照明灯和适量的应急照明系统。
2.2 计算顶力
（1）DN1600钢管顶力。首先是根据公式HF=3.14/4DO2？酌HO，其中计算参数取值情况为：DO（顶管外直径）1.632m、？酌（土湿润度）18KN/m3、HO（掘进厚度）12m，经计算，得出顶管机的迎阻压力NF为463Kn；其次是根据公式F总=DOLfk+NF+F侧，其中计算参数DO（顶管外直径）1.632m、L（顶管设计顶进长度）245m、fK（单位面积的顶管外壁与土的平均阻力）3.0KN/m2、NF（顶管机迎阻压力）463Kn、F侧曲线顶管侧向力0，计算出顶管总顶力F总423.1T。
（2）DN1000钢管顶力。计算方法与DN1600钢管的顶力计算一致，按照计算参数DO1.028m、？酌18KN/m3、HO12m、L245m、fK3.0KN/m2，分别计算出顶管机的迎阻压力NF和顶管总顶力F总为179KN、251.1T。
2.3 施工流程
在计算顶管施工各段钢管顶力的基础上，工程需要做好充分的出洞准备工作，并合理布置进洞和出洞的止水装置，以便正常的顶进施工。
（1）出洞前准备。出洞前，需要选择在动力系统、液压系统、中继间等功能均正常的顶管机，其中动力系统，在设备到位后，选用强度和刚度均符合要求的基坑导轨，然后安装顶管钢后靠、起重系统和工作平台。
（2）进出洞止水装置的布置。具体的做法是将钢板预埋在工作井和接收井的洞口位置，并安装橡胶止水装置，以控制在顶进施工时洞口水土的流失，同时还要做好应对明水干扰等准备工作。
（3）正常顶进施工。首先是在凿除洞口砼之前，需要分别在洞口底部、洞口两腰、洞口中心几个部位凿出合适大小的洞口，观察结构层、洞口等位置是否漏水和漏泥，如果发现漏水和漏泥，则需要将样洞封住，在处理井壁外侧的土体后，再凿除洞口的封门。其次是打开洞门之后，将顶进机的机头顶入洞口，直至油缸到位，才可以将泥水管和电缆拆除，并检查液压、照明、压力表、通风、电气、测量、通信和电气等装置是否正常，可通过联动测试，全方位检查是否存在故障。再次是根据设计参数，在顶进施工时控制好正面图压力，并通过联机测试、顶进测量等方式，准确把握顶进的方向和时机，避免异常沉降情况的出现，其中机头刀盘、排泥泵、进水泵、主顶千斤顶、吊机等的控制，均为顶进施工的技术关键。
（4）进洞收尾工作，一方面是纠正进洞轴线、标高等的偏差，可以50m作为单位测量距离，并在顶管机接近接收井时，再打开收井的洞门，另一方面是在进入接收井后，将管道吊出，再利用柔性材料进行封堵。
2.4 顶进施工监测
在顶进施工前后，需要委托安全检测部门监测施工现场，以准确指导顶管施工的开展。首先是在顶进施工前，测量出地下管线和地上建筑物的情况，尤其是地上建筑物，需要确定具体的标高和位置，以便采取合适的保护准备措施，预防顶进施工时候发生突发事故。其次是测点的布置，以5m作为单位距离，将沉降控制桩布置在轴线上面，并进行合理编号，顶管时还需要委派专人定时测量沉降，以准确得出推进速度、出土率、补浆频率等，同时通过横断面的观测点，指导顶管的有效推进。再次是监测时间的把握，借助水准仪和经纬仪，在顶进前、进洞时、机头通过后、顶进后1-3日、顶进后7-10日，观测路面的位移和沉降情况，并记录好桩顶原始标高、地面隆陷情况、沉降值、沉降速率等。最后是布置沉降观测点，为了提高观测时的安全系数，沉降观测点通常设置在硬路面上，以钻孔的方式和圆钢插入的方式，稳固在原土层50cm以内，再利用细砂填实，而后则以分别以0.5h和6h作为单位时间，在顶管穿越构筑物和顶管结束后，对路面的沉降进行测量。除此之外，工程在以人工记录方式采集数据资料后，还需要借助软件处理数据，以及做好测量仪器检查、模型误差纠正等工作。
3 结束语
通过以上案例工程大口径给水管顶进施工技术的应用探讨，发现顶进管道的向前推移，测站的坐标也随着改变，从而影响顶进时管内和管外的有效通视，以及受到管道口径的影响，在具有压缩性和低强度的土层中推进，流动的淤泥质粉质粘土会诱发管道的偏移，因此文章提出了施工平面布置、顶力计算、施工流程控制、顶进监测等一系列的建议，基本解决了顶进施工存在的问题。至于文章技术建议的实践应用，笔者建议在具体工程实际施工过程中，结合工程的实际条件和实际需求，合理应用以上的技术，必要时可对关键技术的细节内容进行合理调整。
参考文献
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关键词：顶管技术；市政工程；特点；工艺优化
随着经济的快速发展，城镇划也在快速蔓延。在我国，一线发达城市给人们留下的印象是，林立的高楼、环环紧扣的立交桥；其实，人们不常见到的地下给水、排水管道的建设也同样是城市经济建设的标志。然而，这些地下建设工程会由于发达城市当中的各种因素，比如：城市的高楼林立、交通拥挤、城市空气污染、地下建设铺设严重等等问题，而显得异常复杂，不容易施工。顶管技术的应用恰恰克服了这些困难，在地下工程建设中起到了重要作用。
1 顶管施工的含义、特点、施工过程
1.1 顶管施工的含义
顶管称作非开挖管道敷设技术之一，不需要开挖道路，将以往的线施工改成点施工。它可以直接穿越地面的建筑物和地下管线、公路、铁路、河道等地表或地下浅层建筑。是将管子直接通过液压顶进地层内达到铺设管道的目的。
1.2 顶管施工的特点
顶管施工的特点非常明显，可以将其分为顶管施工优点与缺点。
优点有：（1）施工技术可以缩小施工面积，线操作转为点操作大大的节省了人工成本、机器行进成本。（2）顶管施工是在地下较深的地下进行，减少了对地面人群的噪音污染、空气污染以及对城市地表交通条件和环境状况的干扰和破坏。（3）降低了施工难度、加快了施工进程，提高了施工效率。如我公司龙归保障性住房供水项目横穿广从路105国道时，为不影响路面上的繁华的交通采用了顶管施工；广深公路庙头至夏园DN1200供水管改造工程施工过程中需要穿越海军专用油管、高压电缆和公路桥涵时，为确保上述管线的安全运行，也采用了顶管施工；广州市知识城供水项目穿越现状河涌、高速路涵洞时，无法进行大开挖施工，也采用了顶管施工。
缺点有：（1）施工技术难度高，需要对施工前的工程地质、水文地质、顶进管头选择、管道受力计算等等众多问题的了解。（2）对施工人员综合素质要求较高。（3）费用较高。
1.3 顶管施工过程分析
顶管施工过程可细分为顶管施工前、中、后，三个步骤。对施工过程当中可能遇到的问题进行分析、总结。
施工前；顶管施工前要挖掘好工作井和接收井。并将现场布置齐全，包括起重设备、自动控制室、拌浆棚、拌浆材料、注水系统、管片场等。工程师要对场地的地质情况、水质情况、摩擦阻力、顶进力、顶进设备的材质、管道材质和顶进施工款预算等进行分析。对于在施工过程当中可能会出现的一些问题进行事前分析并预防；对不不可预测的一些问题，做好应急措施。由于本工程施工段，工程量大，涉及面广，工期比较紧因此必须做好施工前准备避免对施工款的浪费增加成本甚至造成巨大损失等。
对顶管技术的选择；顶管技术分为：（1）简易工具管，适用于北方水位低，卵石、砾石多的地方。（2）土压平衡式工具管，其主要适用于珠江三角洲、上海，土质软，地表变化大的地区。（3）泥水平衡式工具管，适用于的砂性土。
对顶管的选择：（1）包括顶管的管长，要根据施工工程距离的长短。对于比较短的施工工程选择比较短的，因为短管具有灵活变通的特性，当出现偏差时能及时更改。对于比较长的工程选择相对长的管，以减少顶进次数、降低顶进偏差。（2）管壁厚度的选择，要考虑到管所承受的压力、以及管的强度要求等。（3）管直径的选择，以不低于500mm为基准，方便施工人员进入对其维修。（4）管材质的选择，则要考虑到当地土质的酸碱情况、是否有腐蚀性。
施工中顶进设备的选择，包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运土设备等。顶管入洞与顶管出动时出现的问题比较多，在施工时要引起注意。顶管在行进过程当中，应对顶管偏离方向要进行顶进偏差校正。当偏差超过10mm就进行校正，可以在顶进管每次前进30cm左右时进行一次测量，多次微量校正可以起到很好的校正作用。另外在行进过程当中可能会遇到一个重要的技术难题，就是地面沉降或者突起。所以在行进过程中实行注浆减阻。对顶管机头尾部压浆，并在顶进过程中同步进行。这样做有两个作用：（1）可以形成一道泥浆保护膜，对上层地层起到保护作用。（2）减少阻力，方便施工。还可以增大设备施工能力。
施工过程当中涉及到的计算比较多，这里包括对工作井和接收井的长宽高的计算、对顶进头顶进阻力液压缸顶进动力的计算、顶进时管壁所受到的压力的计算等。需要详细周密的分析和强大的计算能力对其进行严密的设计。
施工后：也就是顶进头露出接收井，成功后要进行工作井、接收井的回填。
2 工艺优化的建议
目前，顶管技术可以说已经非常成熟了，在众多施工工程中都能看到它的身影。这也就越发的凸显了顶管技术的在未来的发展中会越来越重要。因为它涉及到众多领域，地质领域，材料领域，以及数学领域。仅仅拿出所涉及到的力学计算就有：材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等等。所以说它是一门复杂，综合的学科。还有很多未知的领域，需要我们探索发现。在工艺过程的优化上我有几点建议：
打好基础，做好预算。因为整个施工过程是比较庞大的，这就需要我们想在前面，做在前面。对于目前不能预测的情况，认真记录并达到可预防。
多组织，勤学习。要知道，我们的知识面毕竟是有限的，自然，我们对问题的认识面也就比较片面。当面对自己专业以外的知识时，总是欠考虑。而顶管技术又是综合性非常强的学科，这就需要我们多学习，完善自己。
对于公司而言，着重培养一批顶管技术性人才。在这个对于人才一直是供不应求的行业当中，唯有人才的把握才能将工程做到最优性价比。在挑选人才上也是有要求的，首先应该有足够的经验，深厚的知识背景以及多涉世多个领域并善于总结归纳。
记录施工数据，施工问题，以及施工现象。多次记录，并将每次记录进行核对比较，归纳并总结找出规律点，对下次的施工做到预防的目的。
3 结语
顶管技术彻底解决了管道施工中发达城市对施工条件苛刻要求的问题。体现出，顶管技术的必要性和重要性。相信未来，社会的蓬勃发展，城市建设的高要求会再次促进顶管工程的技术更新、工艺优化。在我们施工人员不断的学习，不断的努力的同时，我们的技术会更先进，城市基础建设会更完善，人民生活更加美好。
参考文献
关键词：排水管道施工；顶管施工；技术
1 概述
为了尽量减少排水管道顶管施工对城市道路交通以及铺设排水管道造成的影响，应选择适宜的施工方法。目前的排水管道顶管施工中，存在一些施工工艺和施工技术方面的问题，影响施工的顺利进行，因此应采取合理有效的措施，掌握施工中需要注意的问题，并在施工中不断总结经验，积极开展技术创新。
2 顶管施工技术的定义及优点
2.1 顶管施工技术的定义
顶管施工是一种特殊的管道埋设施工技术，在施工过程中无需开挖，或者开挖较少。顶进设备会产生一定的顶力，在顶力的作用下，在工作坑内将管道顶入土中，并且需要满足设计要求的坡度，在顶进的过程中需要克服周围土壤和管道之间的摩擦力，同时将土方运走。完成一节管子的顶入后，再继续顶进第二节管子。在工作坑内，使掘进机或者工具管穿过土层，并进入接收坑内，所需要的推力来自于中继间、管道间和主顶油缸。而管道则紧跟掘进机或者工具管，最终完成管道的埋设。
2.2 顶管施工技术的特点
同开挖管道敷设技术比较，采用顶管施工技术能够显著降低工程投资成本，缩短工期。顶管施工技术可以直接穿越地下管线、地面建筑物以及河道和公路等，而无需开挖表面土层。具体的讲，顶管施工技术具有以下优点。首先，对于附近居民的影响较小，基本不会影响到地面活动，减少了由于施工给交通带来的压力。其次，占地面积不大，施工面由点到面。再次，建筑物和现有管线的使用不受影响，所产生的震动较低，噪音较小。最后，可以在水下或者较深的地下敷设管道，能够安全穿越地面建筑物、河流和铁路。
2.2.1 顶进用管
顶管掘进机是顶管施工成功与否的关键因素，是顶管施工中所采用的主要设备，位于所顶管道的最前端。还有一种形式，即手掘式顶管施工，采用的工具是一只工具管，无需使用顶管掘进机。而保证管道顶进方向的正确性和取土，则是顶管掘进机的重要功能。在顶管施工中会应用到各种管材，使用得最多的就是钢筋混凝土管。F型接口、T型接口以及企口，是按照接口形式来划分的。而悬辊管、立式振捣管和离心管则是按照生产工艺分类的。管道的加强，所采用的材料有钢板和玻璃纤维两种，对钢筋混凝土管起到了很好的加强作用。单管节的顶进管，其接口为焊接而成，是钢管材质，在施工完成后，管道的刚性将明显提高。它的缺点是不适用于曲线顶管，只能在直线顶管中使用，而它的优点就是焊接的接口不容易发生渗漏。此外，可以用于顶管的材料还有复合管、玻璃钢管、硬塑料管以及铸铁管等。
2.2.2 土压力控制
顶管推进的过程中，刀盘前的土压力逐渐增加，直到土压力大于控制土压力，停止推进顶管，回缩刀架，随之切削土量也会减少。为保持土压力在恒定值，需要调节顶管推进的速度，使之与排土量相符。然而，这只是一种理想的状态，在实际的推进过程中，推进速度同排土速度不同，在操作上呈间歇式地推进。
2.2.3 输土装置
顶进方式不同，与之相配的输土装置也存在差异。管道和泥浆泵的方式，适用于泥水平衡式顶管。砂泵、蓄电池拖车的出土方式，主要应用在土压平衡式顶管施工中。手推车出土则更适合于手掘式顶管。
2.2.4 浅层顶管时土体移动的分析计算
大直径的顶管施工其施工的工艺略有不同，需要在地下开挖，进而引起卸载。即使有着具有支撑作用的后续管节，还是会出现地层损失，这是由于开挖面周围的土体应力松弛，继而膨胀到隧洞空间和开挖面。有观点认为，地面沉降是所有地层损失的表现，然而通过分析软土地层顶管施工可知，土体运动包括水平分量和竖向分量，其移动形式较为复杂。
2.2.5 地面起吊设备
门式行车是一种十分常见的地面起吊设备，根据管道口径的不同，需要配不同吨位的行车，具有工作可靠性高、操作简单方便的特点，但是在转移过程中拆装的难度较大。此外，较为常用的地面起吊设备还有履带式起重机和汽车式起重机，具有操作灵活、方便的特点。
2.2.6 测量和校正系统
顶管过程中，每隔一定时间（一般是每顶进1m）应测量标高和中心线一次。发现偏差时，除及时校正外，还应每顶进一个行程后，正式测量校正一次。使用得最普遍的测量b置是经纬仪和水准仪。经纬仪用来测量管道的左右偏差，水准仪用来测量管道的高低偏差。在机械式顶管中，大多使用激光经纬仪，即在普通经纬仪上加装一个激光发射器，激光束打在掘进机的光靶上，观察光靶上光点的位置就可判断管的上下和左右偏差。当管的偏差超过允许值时，应根据实际情况采用校正千斤顶等方法进行校正。
纠偏用调整部分为统一布置在一个断面上的4个可调式千斤顶调整机头，通过控制各方位的千斤顶的伸缩，调整工具管刃角走向实现。顶进时，必须加强第一节管道顶进质量控制，减少起顶误差，因此导向轨、千斤顶受力点、管底滑道、管侧超挖必须严格按照施工要求进行。
2.2.7 注浆系统
注浆系统也是顶管施工中的重要系统，由拌浆、注浆和管道组成。将注浆材料兑水，然后再进行搅拌即所谓的拌浆。注浆时需要严格控制注浆量和注浆的压力，而这一功能由注浆泵来实现。管道分为两种，即支管和总管，浆液的传递方向，是由总管到支管，进而到每个注浆孔，总管位于管道内的一侧。土体的移动会受到注浆压力的稳定性和大小的影响。注浆压力过小，管道和周围土体的间隙不能顺利地被填补好，注浆效果不理想，不能形成泥浆套。注浆压力过大，会导致地面隆起或者土体侧向位移，对管道周围土体造成挤压。
如果注浆压力的稳定性不好，就会扰动土体，使土体结构遭到破坏，甚至会导致沉降的发生，特别是施工后期的固结沉降。因此应控制好注浆的压力，在不对地层造成严重扰动的前提下，使浆液能够顺利注入管段外壁。
3 结束语
顶管施工技术具有不妨碍交通、占地面积少、大大降低沿线拆迁的工作量、施工的过程控制相对严格以及经济性较高等优点。相对于开槽埋管从社会效益与经济效益上来讲更具有优越性，另外一方面从切实做到保护环境考虑，顶管施工技术应该得到大力推广。
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