市政工程建设中顶管工程技术的应用研究

市政工程建设中顶管工程技术的应用研究

姜伟红

370687198209071563，山东 烟台 264000

摘要：市政工程建设是城市发展的重要组成部分，涉及到城市的道路、桥梁、隧道、排水、供水等基础设施。在市政工程建设中，顶管工程技术是一种常用的非开挖施工方法，可以在不影响地面交通和环境的情况下，实现管道的穿越和安装。本文将阐述顶管工程技术的基本原理和分类，分析市政工程建设中顶管工程技术的应用优势和策略，为相关技术人员提供参考和借鉴。

关键词：市政工程；顶管工程；应用研究

一、顶管工程技术的基本原理和分类

顶管工程技术的基本原理是利用顶管机在地下推进一个钢制的顶管，同时在顶管后面安装需要铺设的管道，形成一个连续的管线。

根据顶管机的推进方式，顶管工程技术可以分为三大类：

机械顶管：这种类型的顶管工程技术使用机械刀具对地层进行切削，然后将切削的土壤通过输送系统排出，同时推进钢管。机械顶管适用于土质较好，无砂砾石等障碍物的地层，其优点是施工速度快，成本低，缺点是对地层要求较高，不能穿越岩石等难以切削的地层[1]。

水平定向钻顶管：这种类型的顶管工程技术使用水平定向钻机在地下钻出一个导向孔道，然后将钢管从孔道的一端拉入到另一端。水平定向钻顶管适用于土质较差，有砂砾石等障碍物或者有水位的地层，其优点是可以穿越各种地层，施工精度高，缺点是施工速度慢，成本高，对设备和操作人员要求高。

静液压顶管：这种类型的顶管工程技术使用液压油缸对钢管施加压力，使钢管在地下推进。静液压顶管适用于土质较坚硬，有岩石等难以切削的地层，其优点是可以穿越岩石等难以切削的地层，施工力度大，缺点是施工速度慢，成本高，对钢管质量要求高[2]。

二、顶管工程技术的施工流程和关键环节

顶管工程技术的施工流程一般包括以下几个步骤：（1）勘察设计；（2）开挖起始井和目标井；（3）安装导向系统和顶管机；（4）推进顶管和安装管道；（5）回填井口和恢复地面。在这个流程中，有几个关键环节需要特别注意：（1）勘察设计要准确评估地质条件、地下障碍物、施工难度和风险，选择合适的顶管机型、规格和参数，制定合理的施工方案和预案；（2）开挖井口要按照设计要求确定井口位置、尺寸和坡度，保证井口结构的稳定性和安全性；（3）安装导向系统要根据设计要求确定导向线路和误差范围，保证顶管机沿着预定的方向推进；（4）推进顶管要控制好推进速度、力度和方向，避免造成顶管变形、卡死或偏离轨道；（5）安装管道要保证管道与顶管之间的连接牢固、密封和平滑，避免造成泄漏或堵塞[3]。

三、顶管工程技术的应用案例

顶管工程技术在市政工程建设中有着广泛的应用，例如：（1）在北京市海淀区西三旗桥下，利用液压顶管技术成功铺设了一条长达120米、直径为1.2米的给水管道，解决了桥下空间不足、交通拥堵、施工难度大等问题；（2）在上海市浦东新区张江高科技园区，利用机械顶管技术成功铺设了一条长达800米、直径为1.8米的污水管道，解决了地下有多条电缆、光纤、燃气管等障碍物、施工距离长、精度要求高等问题。顶管工程技术相比于传统的开挖施工方法，有着以下几个优势：（1）不影响地面交通和环境，减少了施工噪音、粉尘和污染；（2）不需要大型的机械设备和人员，节省了施工成本和时间；（3）不受地表建筑物和地下障碍物的限制，提高了施工的灵活性和安全性；（4）不破坏地下的土层结构和水文条件，保护了地下资源和生态环境。

四、市政工程建设中顶管工程技术的应用优势

（一）顶管工程技术可以提高施工效率和质量

顶管工程技术采用专用的顶管机，通过液压系统将管片逐个推进到预定的位置，形成连续的管道。这种方法不需要挖掘大量的土方，也不需要进行复杂的支护和回填，因此可以节省大量的人力、物力和时间，提高施工效率。同时，顶管机可以根据设计参数，精确地控制管道的方向、角度和深度，保证管道的平直度和接口的密封性，提高施工质量[4]。

（二）顶管工程技术可以降低施工风险和成本

顶管工程技术是一种安全的施工方法，它可以避免开挖引起的地面沉降、塌方、破坏地下设施等危险情况，保护施工人员和周边居民的生命财产安全。此外，顶管工程技术也可以减少施工对环境的影响，减少噪音、粉尘、废水等污染物的产生，保护生态环境。由于顶管工程技术可以节省土方量、材料消耗、人工费用等，因此也可以降低施工成本。

以北京市某地铁项目为例，该项目需要在一条繁忙的道路下穿越一条直径为2.5米的排水管道。如果采用传统的开挖方法，不仅会造成交通拥堵和环境污染，还会增加施工难度和风险。因此，该项目采用了顶管工程技术，使用了一台直径为3米的顶管机，在不影响地面交通和环境的情况下，成功地完成了排水管道的穿越和安装。该项目共耗时3个月，比预期计划节省了1个月的时间，并且保证了施工质量和安全[5]。

五、市政工程建设中顶管工程技术的应用策略

（一）顶管方案的选择

根据施工条件和要求，选择合适的顶管机型、顶管方式、顶管轨道、顶管参数等，以保证顶管的安全、稳定和准确。例如，对于直径较大、长度较长的顶管工程，可以采用液压顶管机和钢板轨道，以提高顶推力和导向性能；对于地质复杂、障碍物多的顶管工程，可以采用微型隧道机和导向系统，以实现精确控制和调整。

（二）顶管施工的准备

在进行顶管施工之前，需要进行详细的勘察、设计、测量、试验等工作，以确定顶管的位置、方向、深度、坡度等，并制定相应的施工方案和措施。例如，需要对沿线的地质情况、地下水位、地下管线等进行充分了解，并进行相应的处理和保护；需要对顶管机和轨道进行检查和调试，并进行试推试验；需要对顶管段进行预制和检验，并进行接头处理和密封。

（三）顶管施工的过程

在进行顶管施工时，需要按照施工方案和规范，严格控制各项参数和指标，及时监测和记录顶管的状态和数据，并及时处理可能出现的问题和异常。例如，需要根据地质情况和推进速度，合理调节顶推力和润滑剂的用量，并防止过大或过小；需要根据导向系统的反馈，及时调整顶管的方向和姿态，并防止偏离或倾斜；需要根据接头情况，及时更换或修复损坏的接头，并防止漏水或断裂。

（四）顶管施工的结束

在完成顶管施工后，需要进行清理、检查、测试等工作，以确认顶管的质量和功能，并进行交付和验收。例如，需要清理好顶管机和轨道，并进行保养和维护；需要检查好顶管段的外观和内部，并进行清洗和消毒；需要测试好顶管段的强度、密封性、通畅性等，并进行压力试验和通水试验。

结束语：

综上所述，顶管工程技术是一种高效、安全、环保、经济的非开挖施工方法，在市政工程建设中有着广泛的应用优势。随着科技的进步和社会的发展，顶管工程技术将会不断完善和创新，为城市建设提供更多的支持和服务。

参考文献：

[1]郭席君,蒲伟,蒲从桥等.复式小口径顶管技术在市政工程中的应用研究[C]//中国土木工程学会总工程师工作委员会.中国土木工程学会总工程师工作委员会第二届总工论坛会议论文集.《施工技术(中英文)》编辑部,2022:275-277.

[2]来峰.土压平衡式顶管施工技术在市政工程中的应用研究[J].工程与建设,2022,36(03):795-797.

[3]邢晓东,夏永豪,周星宇等.泥水平衡式顶管机市政管道施工技术应用[J].中国新技术新产品,2022(08):117-119.

[4]高玉起,卢冰,张帅.非开挖顶管施工技术在市政工程中的应用[J].四川水泥,2022(01):174-175.

[5]路恒泰.市政工程建设中顶管工程技术的应用要点及质量控制方法[J].居舍,2021(07):80-81+116.