市政工程建设中顶管工程技术的应用研究

赵文斌

市政工程直接关系到民众的生活体验感，其属于民生工程。随着经济的发展，民众的生活观念发生了翻天覆地的变化，民众对社会建设的要求也相应增加，市政工程作为社会建设事业的一部分，主要以民众的生活环境为主要工作对象。技术的进步和在市政工程中的应用，以新的技术手段和工作方式取代了传统的工作方式，其中，顶管工程技术的应用大大提高了市政工程的效率和水平，且降低了对施工周围环境的破坏，并保持交通的畅通。本文将对顶管工程技术进行简要概述，分析顶管工程技术在市政工程中应用的重要作用和该施工技术存在的问题，在此基础上探求顶管工程技术有效应用于市政工程的具体措施，以期为市政工程的持续推进提供理论依据。

传统的市政工程建设技术已经逐渐不适应当前阶段社会建设事业的需求，甚至对市政工程的有序开展形成一定的阻碍。在这一背景之下，顶管工程技术逐渐应用于市政工程建设中，取代了传统的开挖式施工工程技术，以不开挖的形式，降低对周围环境的破坏程度，与我国环境友好型社会建设的目标相一致。顶管工程技术的应用将大大缩短施工的时间、提高施工效率和水平，并通过技术手段的应用，减少市政工程成本支出，在市政工程提质、增效等方面发挥着重要的作用，该技术在市政工程以及施工行业中应该被大大推广，以提高我国社会建设的现代化水平，满足民众对生活环境的新需求，与民众日益增长的生活需求相适应。

一、顶管工程技术的概述

顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。

二、顶管工程技术在市政工程中应用的重要作用

顶管工程技术是工业化生产水平提高的产物，也是技术进步的成果，将其应用于施工工程中将大大缩短施工时间、降低施工难度，从经济效益的角度而言，将在一定程度上减少施工的成本支出；从生态效益角度而言，以不开挖或少开挖的工程方式减少对周围环境的破坏，并通过及时的污水处理工作，减少对环境以及周围水质的污染；从社会效益的角度而言，顶管工程技术利用设备和工具从土壤中层进行顶管施工，不需要或很少需要对施工路面进行开凿等作业，保证了施工路段的正常运行，解决施工中面临的最为主要的社会问题：阻塞交通，影响民众正常生活等与交通相关的问题，且通过技术手段的应用，大大缩短了施工时间，在较短的时间内完成市政工程，加快市政工程建设速度和效率。

1.经济效益角度的重要作用

市政工程的资金支持主要来源于政府直接的财政拨款，是政府资金支出的组成部分，并随着我国社会现代化建设事业的蓬勃发展，市政工程支出在政府财政支出中的占比不断提高，这对于经济发展水平较低地区的政府而言，无疑是加剧了政府财政收支压力，为了达到财政收支平衡的目的，政府只能通过税收等措施，保障收支平衡，以维护政府财政和地方经济的安全。顶管工程技术在市政工程中的应用，将取代传统的开挖、开凿式施工作业，相较于传统的作业方式，顶管工程技术所需人数较少，大大减少了政府劳动力成本支出，且降低了工程的难度。该技术以机械化生产为主要特点，以设备化生产代替部分人力劳动，减少人力成本支出，其有效缩短工期，减少长时间施工中产生额外的资金支出。从总体上而言，顶管技术的应用是市政工程逐步实现大机械化和设备化生产的主要形式，将以机械化取代密集的人力劳作，减少市政工程的成本支出和过程支出。

2.生态效益角度的重要作用

自进入经济发展的新时期以来，我国经济社会的发展不再一味追求经济效益的获得，更为关注经济活动过程中产生的生态效益，生态效益成为经济发展尤为关注的内容。传统的市政工程技术主要对路面和施工场所进行开挖作业，对周围的土壤和环境都产生了一定的影响，尤其是随着市政工程规模的扩大和工程需求量的增加，市政工程成为破坏城市生态环境和自然环境的重要因素之一，尤其是市政工程中的开挖形式的施工模式。在施工过程应用顶管工程技术，可以减少对路面开挖次数，降低开挖规模，主要通过工作坑内顶进设备产生的力，将管道顶进土中，从土壤的中层开展作业，对土壤表层的破坏较少；同时，顶管施工技术的应用一般都需要专人在施工前就施工范围内的各因素进行考察，尤其关注排污设备的运行状况，并根据实际所需，构建新的排污设施，尤其关注污水处理工作，大大减少了市政工程中产生的生活和作业污水对环境的破坏，通过妥善的污水处理方式减少污水污染。总体而言，顶管工程技术在市政工程中的应用将大大减少工程施工给土表以及地下水造成的污染，以生态效益的获得作为市政施工全程的主要原则和最终目标，与经济效益和社会效益的获得同步进行。

3.社会效益角度的重要作用

社会效益的获得是市政工程建设的主要目的，是市政工程坚持为人民服务原则的具体表现。顶管工程技术相较于传统的工程技术，其不需要大量开挖施工现场，并对施工现场进行大范围的交通管控，而传统的施工技术因需要对施工路面进行大范围的开挖，维护施工现场整洁和控制交通是施工过程中必须进行的工作，也就意味着施工过程中，施工现场范围内的交通处于瘫痪状态，间接导致其他交通线的拥挤，给民众的出行带来了一定的困扰，尤其是在交通较为拥挤、人口总数较多的经济较为发达的城市，市政工程建设导致的交通路段封闭将严重加剧该城市的交通拥堵问题；加之传统施工技术效率较低，施工所需时间较长，在较长的施工时间内，无法很好地处理民众所需和市政工程建设二者的关系。而顶管工程技术最为主要的优势即为：尽可能减少对施工路面的破坏，施工过程中所需要的交通管制的范围较小，甚至在部分施工作业中无须对施工现场进行交通管控，其以技术和设备为依托，施工全程所需的时间较少，缩短了交通管制的时间。简而言之，顶管工程技术的应用将在最大程度上缩短施工时间，缩小施工过程中交通管制的范围，合理协调市政工程建设与社会效益获得二者的关系，真正做到施工全程为民服务。

三、顶管工程技术应用中存在的问题

顶管工程技术最早兴起于上世纪80年代末期的美国，我国则于1954年进行了国内的第一次顶管施工作业，且获得了成功，从时间上而言，我国引进且应用顶管施工技术的时间到现今经过了近70年的应用和发展，我国顶管施工技术以技术为依托，以机械化设备为载体，逐渐向现代化、机械化的方向发展，且在我国施工工程中广泛应用，取得了较大的应用成果。但是，从顶管工程技术在各城市应用和自身发展的实际情况而言，顶管工程技术发展的总体水平较低，尤其是面临着经济发展和社会建设需求的增加，顶管工程技术的应用在某种程度上与实际所需存在一定的滞后性。其应用中存在的问题主要为：施工水平参差，尤其是在各城市之间的发展水平存在着很大的差距，例如：上海等经济发展水平较高的城市，其顶管工程技术的总体发展水平较高，应用取得的成果较大，但是经济水平较低的城市的顶管工程技术的总体水平远远落后于上海等经济发展速度较快的城市；机械设备水平较低也是其应用中面临的另一问题，主要表现为顶进设备的力度不足，以及管道控制方向的设施较少；缺少规范化施工流程和专业的顶管工程技术的施工人才；且顶管工程技术的应用需要在社会范围内进一步推广。

四、顶管工程技术有效应用于市政工程中的具体措施

要将顶管工程技术有效应用于市政工程中，提高应用水平和效率，就要从市政工程的具体需求和顶管施工的全程着手工作，以满足市政工程建设和民众对生活环境的实际需求，在此基础上对现有的顶管工程技术进行改进，并就技术应用的全过程开展严格的内控工作，将内控手段应用于市政工程建设和顶管工程技术应用的全过程。

1.考察施工环境

顶管工程技术的应用较为复杂，虽无须对地面进行开挖等作用，但是其技术的应用主要以中层土壤为对象，施工条件较为模糊，加之管道和土壤之间摩擦力的不可避免，在具体的施工中如若不对施工地面环境和土壤环境进行深度考察，难免会在管道顶进施工中受到各外力因素的影响，无法达到施工的预期目标，甚至会影响施工的最终结果。考察和勘查施工环境是顶管工程技术应用的前提和基础，只有对施工现场进行全面了解之后，才能以现场环境为基础，选择最适宜的管道参数和管道施工方案，从施工前提提高施工的有效性。要勘查施工环境，就需要施工企业派遣专业的勘查人员对施工范围内的交通流量情况进行考察，明确各时段的车流量和人流量，解决基本的交通问题，以免在实际施工中导致交通事故的发生；同时，还需要就施工现场原有的污水处理系统进行考察，明确系统的承载量和运行力，对于不满足施工需求的污水系统，施工团队要根据施工所需，建设另外的污水处理系统；此外，考察团队要就施工范围内的通信线路、水管、天然气管道等进行考察，并进行标记，明确管道是否被关闭或在施工前进行搬迁。

2.选择合适参数的管道

顶管施工技术的应用以管道为主要材料，顶管技术即为将管道顶进土中的施工技术，管道的参数将直接影响施工的过程和结果。故而，明确施工参数，选择适宜的管道参数尤为必要。管道参数主要指管道的长度和直径大小，一般而言，施工技术应用中选择的多为直径大于50厘米的管道，且根据其直径选择相应长度的管道。从施工的过程而言，长度越长的管道，其在施工中所需要的接管次数就会越少，将在一定程度上减少施工的难度，但是，选用长度较长的管道其总体的成本支出就会相应增加，顶进作业的工程量也相对较大。故而，管道长度参数的选择要根据管道直径参数而进行，选择与直径参数相匹配的长度参数，满足施工的实际需求即可。

3.规范工艺流程

顶管施工技术的应用最为主要的就是工艺流程，要达到技术应用的预期目标，就要严格规范其工艺流程，从注浆止水、顶管穿墙、顶管出洞、注浆减阻和顶管纠偏等工艺流程的全过程进行规范。注浆止水是顶管施工的第一步，也是关键的一步，在选择止水注浆材料时，要合理配置石灰、水泥、黏土等材料的比例，以达到止水的最终目的，保证顶管穿墙以及后续作业良好的管道和土壤环境；顶管穿墙则需要尤为注意顶进设备的选择，要对其顶进力进行考查，选择顶进力足够的设备，并在施工的过程中对其进行及时的维护和检修；顶管出洞面临的最为主要的问题是管道出现偏差，这就需要施工团队将顶管纠偏技术与出洞进行结合，通过千斤顶等设备的应用，在出洞阶段就管道偏差进行纠偏，并利用网络技术下的检测技术，及时检测管道顶进过程中出现的偏差，并从偏差的源头进行纠偏作业；注浆减阻是减少管道与土壤摩擦力的最为主要的工艺流程，在施工中，要对顶管的头尾进行压浆，并在施工的过程中根据施工阻力进行后续补浆，以降低施工过程中摩擦力导致的施工难度。

4.加强施工现场管理工作

现场管理工作是施工进行的必要工作，是保障施工质量和规范施工流程的主要手段。施工团队要培养专业的施工现场管理人员，并将管理权利赋予管理人员，要求管理人员就施工现场作业进行管理和控制，尤其要对施工过程中产生的不规范问题和环境污染问题进行管理，以过程管控，提高施工质量。

五、结语

顶管工程技术在市政工程中的应用，将在最大程度上提高工程效率和质量，施工团队要通过考察施工现场、规范工艺流程、选择适合的管道参数、加强施工现场管理工作等方式，提高顶管技术应用的效率和质量，致力于市政工程建设工作的开展取得经济效益的同时，还获得生态效益和社会效益。