浅谈顶管施工技术的应用与发展

　　顶管施工技术是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法[1]。

　　2 顶管技术的必要性

　　对于繁忙而脆弱的城市交通系统，开挖敷设地下管道势必会造成交通中断，特别是敷设横穿城市主干道下的管道，大开挖埋管必然带来交通阻断，造成巨大的经济损失。在非开挖状态下对这些管道进行修复和敷设，浅埋顶管技术有了用武之地。当地面建(构) 筑物较多,无法采用槽工艺进行地下管线施工，或开槽施工支护费用过大，易造成建筑物的破坏，以及碴土堆放、外运造成市区污染，给市民工作、生活带来不便时，宜采用顶管施工工艺，进行地下管网施工。

　　3 顶管技术在我国的现状与存在问题

　　3.1 现状

　　经过多年的发展，顶管技术在我国已得到大量地实际工程应用，且保持着高速的增长势头，无论在技术上、顶管设备还是施工工艺上取得了很大的进步，在某些方面甚至达到了世界领先水平。2001年8月～12月嘉兴市污水处理排海工程一次顶进2050m超长距离钢筋混凝土顶管，由于选择了合理的顶管机具型式、成功地解决了减阻泥浆运用和轴线控制等技术难题，用约5个月完成全部顶进施工，创造了新的顶管施工记录。全长3600m、管径为1.8米的钢管从23至25米深的地下于2002年9月成功横穿黄河，无论从顶进长度、埋深、地质条件，还是钢管直径在国内尚属首次。其中最长的一段位于黄河主河床上，长达1259 米，还要穿越较厚的砾砂层与黄河主河槽，既是我国西气东输项目的关键工程，也是目前世界上复杂地质条件下大直径钢管一次性顶进距离最长的顶管工程。以上工程均标志着我国的顶管施工水平达到一个新的高度，与世界先进水平日益靠近。然而与国外发达国家，如日本、德国等先进的机械设备及施工技术水平相比，我国仍然有着显著的差距[2]。

　　3.2 存在问题

　　1)机械设备技术比较落后，地区差异明显，水平参差不齐，缺乏规范化，人才不足，尚待进一步宣传推广。目前而言，对顶管机械设备我国主要依赖于进口，虽然国内也有生产企业，但技术仍落后于国际先进水平，掘进机型号种类不足以适应工程需要，我国尚无适于中强度岩层以上的岩盘掘进机，适应土质范围不宽，且耐用性、机械化、自动化水平不够。

　　2)从地域上说，顶管技术的发展不平衡。我国东部的顶管技术发展水平远远高于中西部地区，仅广东、上海、浙江、江苏和山东五省市就占到了非开挖铺管工作量的75%。而西部地区仅在西气东输项目下有为数不多的顶管穿越工程，中西部地区与东部沿海地区差距非常显著。顶管施工技术在城市之间的发展不平衡，在上海，北京、广州等大城市技术水平比较高，应用比较普遍，但在中小城市应用较少，在中西部地区的城市应用更少。在同一城市发展也不平衡，据南宁市建委近几年对本市顶管现状的有关调查发现，该市的顶管技术发展极不平衡，机械化的顶管施工不很多，手掘式顶管仍占最大比例，对顶管施工技术的采用不积极，往往不是管线铺设的首选，被看作是无法开挖的无奈之举。

　　3)顶管技术在施工企业中发展不平衡。有些施工企业还处在比较原始的阶段，也有一些应用失败的工程，客观上阻碍了顶管技术的推广发展。影响顶管技术应用的另一个因素是，行业规范化不够，存在同行低水平恶性竞争的现象，专业人才缺乏，现有的从业人员大多是从事一般的土木工程施工中转化而来，缺少专业训练。今后仍需加强管理，努力推广先进技术，提高施工水平和改善施工工艺[3]。

　　4 顶管施工关键质量控制

　　4.1 在顶管施工前应对场地进行详细的勘察

　　勘察内容包括工程地质和水文地质情况,了解土层变化情况及地下水位情况;对地下管线的探查;穿越建筑物时对建筑物基础的探查。顶管机械的选择应根据所经过场地的地质情况合理选用。泥水平衡、土压平衡、气压平衡及人工掏土等形式的机头各有其适用范围,不同型号的机头各自的特点也不一样，在顶管机械设备的选择上，应事先做好充分的勘察探测工作，区分不同类土质选用合适的机械设备。

　　4.2 选择合理的施工工艺

　　施工工艺是否合理对顶管施工的成败起关键性的作用。顶管施工工艺是指从机械设备开始进入场地到顶进全部结束的整个过程。其包括顶进机械的选择，顶进线路的选型，机头的进出洞技术及注浆减摩技术等。要根据顶管直径选用工具管，可采用顶部前伸式，网格加密式等。塌方的另一个原因是操作失误。例如，盲目超前开挖，停顶后没有防塌的措施等,诸如此类的操作、管理不当,造成地面沉降。

　　5 顶管技术发展方向

　　随着我国经济持续稳定地增长，城市化进程的进一步加快，我国的地下管线的需求量也在逐年增加，加之人们对环境保护意识的增强顶管技术将在我国地下管线的施工中起到越来越重要的地位和作用。非开挖技术的发展必将向规模化、规范化、国际化的方向发展，目前顶管技术最小顶进管的口径有75mm，最大的已达到5m(德国)，在适应性方面，发展宽范围、全土质型顶管机是必然趋势，适应范围将大为延伸，从粘土到砂砾，甚至到轴压强度达200MPa的岩石。目前我国已形成了行业协会、科研单位、研究中心和设备生产及施工企业等组成的强大的阵营，而且每年不断有很多人不断加入到从事顶管等非开挖工作的行列，我国的顶管技术的必将迎来一个崭新的阶段[4]。

　　6 结语

　　综上所述，我国顶管技术面临前所未有的机遇，在加快引进国外先进技术的基本上，努力消化创新，加强研发和人才培养，其前景是非常乐观的。此外，在顶管法施工过程中，必须根据土质条件、设计要求，认真选型、专项设计、合理配套，才能取得良好的效益，施工过程中严格按技术规程运作，精心施工操作，确保工程质量。

　　[参考文献]：

　　[1] 王振领. 新老混凝土粘结理论与试验及在桥梁加固工程中的应用研究[D].成都:西南交通大学,2007;

　　[2] 孙连溪.实用给排水施工手册[M].北京: 中国建筑工业出版社,2000;

　　[3] 司伟建,周新刚,黄金枝等.混凝土结构植筋粘结锚固性能的试验研究[J] . 建筑结构,2001(3) :21222;

　　[4] GB50268～2008 给水排水管道施工及验收规范[S].