市政工程建设中顶管工程技术的应用分析

摘  要：随着城市化进程的加快，市政工程建设规模不断扩大。顶管工程技术作为一种非开挖施工技术，因其对周围环境影响小、施工安全性高、能穿越复杂地形等优点，在市政工程建设中得到了广泛应用。本文深入探讨顶管工程技术的原理、特点、施工流程及关键技术，分析其在市政工程不同领域的应用案例，并针对应用过程中存在的问题提出相应的解决措施，旨在为顶管工程技术在市政工程建设中的科学应用提供理论支持与实践指导。

关键词：市政工程；顶管工程技术；非开挖施工；应用分析

引 言

市政工程是城市发展的重要基础设施，包括供水、排水、燃气、电力等各类管线工程以及地下通道、综合管廊等地下结构工程。传统的开挖施工方式在施工过程中会对城市交通、周边环境和居民生活造成较大影响。顶管工程技术作为一种先进的非开挖施工技术，能有效避免这些问题，在市政工程建设中发挥着越来越重要的作用。深入研究顶管工程技术在市政工程中的应用，对于提高市政工程建设质量、降低施工成本、减少对城市运行的干扰具有重要意义。

一、顶管工程技术概述

（一）顶管工程技术原理

顶管工程技术是一种借助主顶油缸及管道间中继间等的推力，将工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内，同时将紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间，以实现不开挖铺设地下管道的施工方法。在顶进过程中，通过控制工具管或掘进机的方向和姿态，确保管道按照设计路线顶进。

（二）顶管工程技术特点

对环境影响小：无需大规模开挖地面，减少了对城市道路、绿地等的破坏，降低了施工扬尘、噪音等对周边环境的污染，对城市交通和居民生活的影响较小。例如，在城市繁华地段进行地下管线铺设时，顶管施工可避免因开挖造成的交通拥堵。

施工安全性高：在顶管施工过程中，操作人员在工作坑内进行远程控制，减少了施工人员在复杂地质条件和危险环境下的暴露时间，降低了施工安全风险。

能穿越复杂地形和障碍物：可穿越河流、铁路、建筑物等各种障碍物，不受地形和地质条件的限制。如在穿越河流时，顶管技术能在不影响河道正常通航和水流的情况下完成管道铺设[1]。

施工精度高：借助先进的测量和导向系统，能够精确控制管道的顶进方向和高程，确保管道铺设符合设计要求，减少后期维护成本。

二、顶管工程技术施工流程及关键技术

（一）施工流程

施工准备

工程勘察：详细了解施工场地的地质条件、地下水位、周边建筑物及地下管线分布等情况，为施工方案设计提供依据。

工作坑与接收坑设置：根据管道设计走向和施工场地条件，合理确定工作坑和接收坑的位置和尺寸。工作坑用于安装顶进设备、放置工具管或掘进机等，接收坑用于接收工具管或掘进机及顶进后的管道。

设备与材料准备：准备好顶管施工所需的顶进设备、掘进设备、测量仪器、管材等，并确保设备性能良好，材料质量符合要求。

顶管掘进

掘进机安装与调试：将选定的掘进机安装在工作坑内，并进行调试，确保其各项功能正常。

土体掘进与出土：启动掘进机，按照设计要求进行土体掘进。根据掘进方式的不同，采用相应的出土方式，如泥水式掘进机通过泥浆循环系统将渣土排出，土压平衡式掘进机则通过螺旋输送机将渣土输送至工作坑[2]。

顶进作业：在掘进的同时，利用主顶油缸和中继间的推力，将工具管或掘进机及后续管道沿设计路线顶进。在顶进过程中，密切关注顶进阻力、管道姿态等参数，及时调整施工参数。

管道铺设与连接

管道吊运与安装：将预制好的管道吊运至工作坑内，按照顺序依次与工具管或掘进机连接，并随顶进作业同步向前铺设。

管道连接：根据管材类型，采用相应的连接方式，如承插式连接、焊接连接等，确保管道连接牢固、密封良好，防止渗漏。

施工监测与控制

（二）关键技术

顶力计算与控制技术：准确计算顶管施工所需的顶力是保证施工顺利进行的关键。顶力大小受管道直径、长度、土质条件、顶进速度等多种因素影响。通过理论计算和工程经验相结合的方法，确定合理的顶力，并在施工过程中通过调整顶进设备的参数，如油缸压力、顶进速度等，对顶力进行有效控制，避免顶力过大或过小导致管道破裂、顶进困难等问题。

土压与泥水压力平衡控制技术：对于土压平衡式和泥水式掘进机，保持土压或泥水压力与挖掘面的水土压力平衡至关重要。通过控制螺旋输送机的转速、泥浆泵的流量等参数，实时调整土压或泥水压力，防止挖掘面坍塌或隆起，确保施工安全和地面稳定[3]。

管道纠偏技术：在顶管施工过程中，由于地质条件变化、设备偏差等原因，管道可能会出现方向和高程偏差。采用先进的纠偏装置，如纠偏千斤顶、纠偏油缸等，结合精确的测量数据，及时发现偏差并进行纠正。纠偏过程应平稳、缓慢，避免对管道造成过大的应力集中。

三、顶管工程技术在市政工程应用中存在的问题及解决措施

（一）地面沉降问题

问题分析：在顶管施工过程中，由于挖掘面土体的扰动、顶进过程中土体的挤压以及地下水的变化等原因，可能导致地面沉降。地面沉降过大可能会影响周边建筑物的安全、造成道路开裂等问题。

解决措施：精确计算土压或泥水压力，确保其与挖掘面水土压力平衡，减少土体扰动；合理控制顶进速度和顶力，避免对土体过度挤压；加强施工监测，及时发现地面沉降并采取相应措施，如对沉降区域进行注浆加固等。

（二）管道偏差问题

问题分析：地质条件的变化、掘进机的姿态调整不当、顶进设备的误差等因素都可能导致管道顶进过程中出现方向和高程偏差，影响管道的铺设质量和后续使用。

解决措施：加强工程勘察，详细了解地质条件，为施工提供准确依据；采用高精度的测量仪器和先进的导向系统，实时监测管道的顶进状态；定期对掘进机和顶进设备进行检查和维护，确保其性能良好；当发现偏差时，及时采取纠偏措施，严格控制纠偏量和纠偏速度[4]。

（三）管材质量与接口密封问题

问题分析：管材质量不合格或接口密封不严，可能导致管道渗漏、破裂等问题，影响市政工程的正常运行。管材质量问题可能包括管材强度不足、尺寸偏差过大等，接口密封问题可能与密封材料质量、接口施工工艺有关。

解决措施：严格把控管材的采购质量，选择信誉良好的供应商，对管材进行严格的质量检验，确保管材的强度、尺寸等指标符合设计要求；加强接口施工管理，选择合适的密封材料，按照规范要求进行接口施工，确保接口密封良好。在施工完成后，对管道进行严密性试验，及时发现并处理渗漏问题[5]。

四、结论

顶管工程技术作为一种先进的非开挖施工技术，在市政工程建设中具有显著的优势，能够有效解决传统开挖施工方式带来的诸多问题。通过对顶管工程技术的原理、特点、施工流程及关键技术的深入分析，以及对其在市政工程不同领域应用案例的研究，可以看出顶管工程技术在城市排水、供水、穿越障碍物等市政工程中具有广泛的应用前景。然而，在应用过程中也面临着地面沉降、管道偏差、管材质量与接口密封、施工成本较高等问题。通过采取合理的解决措施，如精确控制施工参数、加强监测与质量控制、优化施工方案等，可以有效克服这些问题，确保顶管工程技术在市政工程建设中发挥更大的作用。随着科技的不断进步，顶管工程技术将不断发展和完善，为市政工程建设的高效、安全、环保发展提供有力支持。

参考文献：

[1]马飞飞.基于方案比选的顶管工程施工技术研究[J].城市建设理论研究（电子版），2025，（02）：124-126.

[2]黄丽婷.水利工程中的顶管技术应用与优化策略[J].水上安全，2024，（24）：163-165.

[3]陆凯杰.顶管技术在市政给排水施工中的应用探讨[J].工程技术研究，2024，9（24）：51-53.

[4]宾红军.液氮冷冻技术在顶管排障工程中的应用[J].云南水力发电，2024，40（12）：122-125.

[5]陈宇.顶管技术在市政给排水工程项目中的运用探究[J].中华建设，2024，（12）：144-146.