市政工程给排水施工中的顶管技术应用实践探讨

引言

市政给排水工程是城市基础设施的重要组成部分，其管道施工质量直接关系到城市水资源供应与污水排放的安全性、稳定性。随着城市化进程加快，城市核心区域交通流量密集、地下管线错综复杂、地面建筑物密集，传统明挖施工方式面临诸多局限，开挖过程需占用大量道路资源，导致交通拥堵，影响市民出行，易破坏周边绿地、人行道等公共设施，且可能对既有燃气、电力、通信管线造成损伤，引发安全隐患。

一、顶管技术的核心原理与常见类型

1.1 核心原理

顶管技术的核心原理是借助顶进设备产生的轴向推力，将预制管道从工作井逐步顶入地下地层，同时通过机头挖掘或破碎地层，将渣土排出至工作井，最终实现管道在地下的精准铺设。其施工系统主要由四大模块构成：一是工作井与接收井，作为管道顶进的起点与终点，需根据地质条件与管道埋深进行专项设计，通常采用钢筋混凝土浇筑，确保结构稳定性；二是顶进设备，包括主顶油缸、顶铁、后背墙等，主顶油缸提供核心推力，顶铁用于传递推力并调整行程，后背墙则承受反作用力，防止工作井结构变形；三是机头，根据地层特性选择不同类型的机头，负责挖掘、破碎地层并保护管道前端；四是渣土运输系统，通过泥浆管、皮带输送机等设备将机头挖掘的渣土排出，维持地下施工空间的清洁与安全。

1.2 常见技术类型

泥水平衡顶管技术，该技术以泥水压力平衡地层压力为核心，机头内部设置泥水舱，通过向舱内注入特制泥浆，使泥浆压力与地层土压力、地下水压力保持平衡，有效防止地层坍塌与地下水涌入。挖掘产生的渣土与泥浆混合后，通过泥浆泵输送至地面沉淀池，经分离处理后泥浆可循环使用。土压平衡顶管技术，土压平衡顶管技术通过 “机头土舱内的渣土压力平衡地层压力” 实现稳定施工，机头挖掘的渣土直接储存于土舱内，通过螺旋输送机控制出土量，使土舱内渣土压力始终与地层压力匹配。岩石顶管技术，针对岩石地层，常规顶管机头难以直接挖掘，需采用岩石顶管技术。该技术的核心是配备岩石破碎机头，通过液压锤、滚刀等装置破碎岩石，再通过渣土运输系统将碎石排出。为应对岩石地层的高硬度特性，管道通常采用高强度钢筋混凝土管或钢管，顶进设备需具备更大的推力与扭矩。

二、顶管技术在市政给排水施工中的应用要点

市政给排水工程施工区域地质条件复杂多样，需根据地层特性合理选择顶管技术类型，这是保障施工顺利的前提。在软土、淤泥质土或地下水位较高的区域，如城市沿河地带、湿地周边，优先选用泥水平衡顶管技术，通过泥浆压力平衡地层压力与地下水压力，防止管涌、流砂等问题；在黏土层、砂卵石地层且地下水位较低的区域，如城市老城区、郊区，可选用土压平衡顶管技术，减少泥浆系统的投入，降低施工成本；在岩石地层，如山地城市的郊区管线施工，则必须采用岩石顶管技术，配备专用破碎机头，确保地层挖掘效率。

2.2 特殊场景施工技术要点

穿越道路与交通枢纽，市政给排水管道常需穿越城市主干道、高架桥、公交枢纽等交通密集区域，施工需严格控制地面沉降，避免影响交通通行安全。施工前需对道路结构进行评估，在工作井与接收井周边设置沉降监测点，实时监测地面高程变化；顶进过程中，通过调整机头压力与顶进速度，将地面沉降量控制在规范允许范围内。穿越河流与湖泊，当给排水管道需穿越城市内河、湖泊时，需重点防范渗水与管节接口渗漏问题。工作井与接收井需设置止水帷幕，防止地下水涌入井内。管道需选用抗渗性能优良的管材，管节接口采用橡胶密封圈 + 遇水膨胀止水条双重密封，确保防水效果。既有管道修复改造，顶管技术可实现非开挖修复，减少对周边环境的干扰。

2.3 施工参数优化

顶管技术的施工参数直接影响施工质量与效率，需根据工程实际情况动态调整。一是顶进推力控制，推力过大易导致管道开裂、工作井变形，推力过小则无法克服地层阻力，需根据地层摩擦力、管道自重、机头阻力等因素计算合理推力，通常主顶油缸推力需预留 20%-30% 的安全余量；二是顶进速度控制，速度过快易导致地层扰动加剧，速度过慢则影响施工进度，软土地层顶进速度一般控制在 30-80mm/min ，岩石地层控制在 10-30mm/min ；三是出土量控制，需与顶进速度匹配，土压平衡顶管出土量偏差应控制在 ±5% 以内，泥水平衡顶管需确保泥浆流量与浓度稳定，避免出现 “超挖” 或 “欠挖”，超挖易导致地面沉降，欠挖则可能造成机头卡壳。

三、顶管技术应用的全流程质量控制措施

3.1 施工前质量控制

图纸会审与方案优化，组织设计、施工、监理单位对顶管施工图纸进行会审，重点审查工作井与接收井位置、管道轴线、顶进参数等，结合地质条件优化施工方案，明确技术难点与应对措施。设备与材料验收，对顶进设备进行调试与标定，确保设备性能达标，对管道、密封材料、水泥、膨润土等原材料进行进场检验，严禁使用不合格材料。人员培训与技术交底，对施工人员进行顶管技术专项培训，重点培训设备操作、安全防护、应急处理等内容，同时向作业班组进行详细技术交底，明确施工参数、质量标准与安全要求。

3.2 施工中质量控制

轴线与高程控制，采用激光导向系统实时监测管道轴线与高程，每顶进 1米记录一次数据，若发现偏差及时纠偏，确保轴线偏差符合规范要求。地层压力与沉降监测，在工作井、接收井周边及地面敏感区域设置沉降监测点，每 2小时监测一次地面沉降，根据监测数据调整机头压力与顶进速度，将沉降量控制在允许范围内。管节安装质量控制，管节安装前检查接口平整度与密封材料完好性，安装时确保管节轴线对齐，顶进后检查接口是否渗漏，若发现渗漏及时处理。

3.3 施工后质量验收

管道轴线与高程验收，采用全站仪测量管道轴线与高程，确保符合设计要求。管道密封性验收，给排水管道需进行水压试验或闭水试验，试验压力与持续时间需符合规范规定，确保管道无渗漏。结构外观验收，检查管道是否存在裂缝、破损，管节接口是否平整、密封完好，工作井与接收井结构是否存在沉降、裂缝；四是资料验收，整理施工过程中的技术资料，确保资料完整、准确，符合验收要求。

结论

市政给排水施工中，顶管技术以非开挖、低扰动、高效率优势，解决传统开挖对城市交通、环境及既有设施的干扰，适用于城市核心区、复杂地质及穿越道路、河流等场景。合理选择技术类型、优化施工参数、解决顶进偏差等问题，并实施全流程质控，可显著提升管道施工质量与效率。随城市化推进，顶管技术将向智能化、大型化、绿色化发展，为城市基建提供更有力支撑。

参考文献

[1] 向炯 , 冯维川 . 市政工程给排水施工中的顶管技术应用实践探讨 [J]. 建材发展导向 ,2025,23(15):100-102.DOI:10.16673/j.cnki.jcfzdx.2025.0672.

[2] 吴静 . 市政工程给排水施工中顶管技术的应用实践 [J]. 中国住宅设施 ,2022,(05):160-162.