市政工程建设中顶管工程技术的应用分析

摘  要：在深入探讨市政工程建设中顶管工程技术的应用。通过阐述顶管工程技术的原理、特点，详细分析其在各类市政工程，如排水管道铺设、电力通信管线铺设等方面的应用实例，并结合实际案例探讨其应用效果、优势及面临的问题与解决策略。同时，对顶管工程技术的未来发展趋势进行展望，为市政工程建设中合理应用顶管工程技术提供理论支持与实践参考。

关键词：市政工程；顶管工程技术；应用分析

一、引言

随着城市化进程的加速，市政工程建设规模不断扩大。在市政工程建设中，管道铺设是一项重要工作，传统的开挖铺设方式往往会对城市交通、环境等造成较大影响。顶管工程技术作为一种非开挖施工技术，因其具有对周围环境影响小、施工速度快等优点，在市政工程建设中得到了广泛应用。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[1]。

二、顶管工程技术概述

（一）顶管工程技术的概念

顶管工程技术是一种借助顶进设备产生的顶力，将预制的管道按照设计的位置和高程，顶入土中，以实现不开挖或少开挖铺设地下管道的施工技术。在施工过程中，通过工作坑内的顶进设备将管道顶进，同时利用出土设备将管道内的土方挖出，使管道在土体中不断前进，直至到达接收坑。

（二）顶管工程技术的特点

对环境影响小

与传统的开挖施工相比，顶管工程技术无需大面积开挖地面，从而减少了对城市道路、绿地等的破坏，降低了施工扬尘、噪声等对周边环境的污染，对城市的交通、居民生活等影响较小[2]。

施工速度相对较快

在一些地质条件适宜的情况下，顶管工程技术能够快速推进管道铺设。由于其施工过程相对集中，不需要进行大规模的土方开挖和回填工作，在一定程度上可以缩短施工周期，提高工程建设效率。

适应性强

顶管工程技术可以适应多种地质条件，如黏土、砂土、粉质土等。通过选择合适的顶管设备和施工工艺，能够在不同的地质环境中顺利完成管道铺设任务。同时，对于一些穿越河流、铁路、建筑物等复杂地形的管道铺设，顶管技术具有独特的优势。

三、顶管工程技术在市政工程中的应用

（一）排水管道工程中的应用

在城市排水管道建设中，顶管工程技术应用广泛。例如，在城市老城区的排水管道改造工程中，由于地面建筑物密集，交通流量大，采用传统开挖方式会严重影响居民生活和城市交通。此时，采用顶管技术可以在不破坏地面设施的情况下，将新的排水管道铺设到地下。以某城市老城区排水管道改造项目为例，该项目采用土压平衡顶管机进行施工，管径为1200mm，顶进距离为500m。通过顶管技术，顺利完成了排水管道的铺设，避免了对周边道路和建筑物的影响，同时保证了施工期间周边区域的排水顺畅[3]。

（二）电力通信管线工程中的应用

随着城市信息化建设的推进，电力通信管线的铺设需求日益增长。顶管工程技术能够在不影响城市景观和交通的前提下，将电力通信管线铺设到地下。在一些城市的商业区或主干道，为了避免开挖对商业活动和交通的干扰，常采用顶管技术铺设电力通信管线。例如，在某城市主干道的电力通信管线铺设工程中，采用了泥水平衡顶管机，将多根通信光缆和电力电缆同时铺设在预制的混凝土管道内。这种方式不仅提高了施工效率，还保护了城市道路的完整性，减少了对周边环境的影响。

（三）给水管道工程中的应用

在给水管道工程中，顶管工程技术也有一定的应用。尤其是在穿越河流、湖泊等水域或穿越重要建筑物时，顶管技术能够确保给水管道的安全铺设。例如，在某城市穿越河流的给水管道工程中，采用了钢管顶管技术。通过精心设计顶管方案，严格控制顶进过程中的轴线偏差和高程，成功将给水管道穿越河流，保证了城市供水的稳定性。

四、顶管工程技术应用中存在的问题及解决策略

（一）地面沉降问题

问题分析

在顶管施工过程中，由于土体的扰动和顶进过程中的土压力变化，可能会导致地面沉降。地面沉降不仅会影响周边建筑物的安全，还会对城市道路、地下管线等造成破坏。

解决策略

采用合理的顶管施工工艺，如根据地质条件精确控制土压力，确保顶进过程中土压力与原土压力平衡。同时，加强施工过程中的监测，通过地面沉降监测点实时监测地面沉降情况，一旦发现沉降异常，及时调整顶进参数或采取注浆等措施进行补救[4]。

（二）管道轴线偏差问题

问题分析

在顶管过程中，由于土层不均匀、顶进设备安装偏差等原因，可能会导致管道轴线偏离设计位置。管道轴线偏差过大不仅会影响管道的正常使用，还可能导致后续连接困难等问题。

解决策略

在施工前，对地质条件进行详细勘察，根据勘察结果制定合理的顶管方案。加强顶进设备的安装调试，确保设备安装精度。在顶进过程中，利用先进的测量仪器，如激光导向系统、陀螺仪等，实时监测管道轴线偏差，并及时进行调整。

（三）顶管阻力过大问题

问题分析

顶管阻力过大可能会导致顶进困难，甚至无法顶进。顶管阻力过大的原因主要包括地质条件复杂、管道与土体之间的摩擦力过大、顶进设备能力不足等。

解决策略

针对地质条件复杂的情况，可采用注浆等方式改善土体性能，降低土体与管道之间的摩擦力。在管道外壁涂抹减阻材料，如膨润土泥浆等，减小管道与土体的接触面积和摩擦力。同时，根据工程实际情况，合理选择顶进设备，确保设备具有足够的顶进能力。

五、顶管工程技术的发展趋势

（一）智能化发展

随着信息技术的不断进步，顶管工程技术将朝着智能化方向发展。未来的顶管设备将配备更加先进的传感器和控制系统，能够实时监测施工过程中的各种参数，如土压力、顶进速度、轴线偏差等，并通过数据分析和人工智能技术自动调整施工参数，实现智能化施工。这将大大提高施工效率和质量，减少人为因素对施工的影响[5]。

（二）大口径、长距离顶管技术的发展

随着城市基础设施建设的不断升级，对大口径、长距离管道铺设的需求日益增加。未来，顶管工程技术将不断攻克大口径、长距离顶管施工中的难题，研发更加先进的顶管设备和施工工艺，提高大口径、长距离顶管施工的可行性和可靠性。

（三）与其他技术的融合

顶管工程技术将与其他非开挖技术，如水平定向钻技术、盾构技术等相互融合，形成更加完善的地下管道铺设技术体系。根据不同的工程地质条件和施工要求，选择最合适的技术组合，实现地下管道的高效、安全铺设。

六、结论

顶管工程技术作为市政工程建设中的重要非开挖施工技术，在排水管道、电力通信管线、给水管道等工程中发挥着重要作用。通过合理应用顶管工程技术，能够有效减少对城市环境和交通的影响，提高工程建设效率和质量。然而，在顶管工程技术应用过程中，也面临着地面沉降、管道轴线偏差、顶管阻力过大等问题，需要采取相应的解决策略加以应对。随着科技的不断发展，顶管工程技术将朝着智能化、大口径长距离以及与其他技术融合的方向发展。在未来的市政工程建设中，应不断加强对顶管工程技术的研究和应用，充分发挥其优势，为城市基础设施建设做出更大贡献。

参考文献：

[1]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.

[2]陈缘缘.市政工程建设中顶管工程技术的应用分析[J].工程技术研究，2024，9（24）：54-56.

[3]宋心.市政给排水工程中的长距离顶管施工技术[J].工程建设与设计，2024，（23）：230-232.

[4]罗伟，吴汉武，郑燕.市政工程不同地层水钻法人工顶管施工技术研究[J].云南水力发电，2024，40（10）：86-90.

[5]洪安娥.市政工程给排水管道顶管施工技术研究[J].工程技术研究，2024，9（19）：49-51.