顶管施工技术在城市地下管网改造中的应用

顶管施工技术在城市地下管网改造中的应用

张乐新

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摘要：在城市地下空间的改造升级中，顶管施工技术已经成为极为重要环节。在我国城镇化的大潮中，地下空间的挖掘与运用日益得到重视，城市地下管网系统系统面临着改造的压力。其中，顶管施工技术是“非开挖”管道工程的核心，在无需开挖地面的情况能够将管线铺设在地下深处，这种技术的创新不仅巧妙规避开挖施工时常见的交通堵塞、噪音干扰和环境破坏等难题，更在提升施工效率和工程品质方面起到立竿见影的效果。然而，顶管施工技术的应用需要头大设备投入成本不菲，这对施工单位而言，既考验资金实力，又检验技术水平，因此，在具体实施城市地下管网的升级改造时，企业需要必须依据现场条件精心挑选适宜的建造方法，同时强化施工过程中的监督与控制，从而确保建设的质量与施工过程的安全。本文将重点探讨顶管施工技术在城市地下管网改造中的应用，旨在提高顶管施工技术的质量和效率。

关键词：顶管施工技术；城市地下；管网改造

随着我国经济不断壮大，城市化进程加快，因此，城市边界的持续扩张、人口数量的稳定增长，已逐渐成为中国城市化进程的趋势，这对市政供水与排水等管网工程的建设提出现代化的新标准[1]。在传统城市地下管线施工中，技术限制导致环境问题频现，对城市的持续发展构成隐患，这与建设生态城市的规划理念不符合。然而，顶管施工技术的出现不仅能够解决传统地下管网的问题，而且施工无需对地表进行开槽，能够高效铺设管线，不对地表建筑物的正常使用造成影响，有效减少对周边环境的影响。因此，近年来，顶管施工技术在城市建设中的管道网络施工中得到广泛的使用。

一、顶管施工技术的基本理论

（一）顶管施工技术的内涵

顶管技术作为管道敷设方法的主要手段，利用地表钻探机械开辟管道通道路径，然后一边钻探一边完成管道安置的一种高效率的施工技术。在施工过程中，它采用地下管道建设技术，能够有效降低地表挖掘范围，避免对城市生态环境造成影响，进而提高施工效率及工程质量[2]。同时，顶管施工技术也是可广泛应用的管道敷设技术，包含市政污水排放、天然气供应、供热等各种管道建设项目。

顶管施工技术根据施工方法的不同，大致可分为两类:推管式顶管和盾构式顶管两种管道施工技术。其中，推管式顶管和盾构式顶管利用推进力将管线送入地下是一种管道铺设技术，管道在推进时必须精确对位并实施操控。盾构式顶管技术是利用顶管钻机在地下推进的同时，完成管线铺设工作，并保障施工过程中的安全与稳定。

（二）顶管施工技术的技术分析和施工优势

顶管施工技术的关键在于钻掘机械与推进装置。在地下钻探管道的过程中，钻探机械设备能够针对复杂的地层状况进行精准定位，采用多样化的工作模式和不同的工况，以适应不同钻头和特有的钻探技术，从而确保地下管网工程施工的稳定性和安全性[3]。推进装置是用于将管道设施送入地下的机械设备，按管道尺寸和直径大小的不同，有多种种类可供选择。在进行顶管施工时，施工人员必需精准设定和调整管线的方向与状态，确保其准确对接，满足设计要求的规定。

相较于传统的地面挖掘方法，顶管施工技术能够展现出明显的优点:首先，这项技术施工便捷，对城市生活影响很小，不需要对城市的地面进行大面积挖掘，因此，顶管施工技术能够有效降低对周边建筑和道路造成的损害。其中，在施工环节中，顶管施工技术可以保证施工现在高效运作以及施工的稳定性，从而有效降低噪音和震动难题。同时，顶管施工技术还能够应对各种地质条件，不管是在任何类型的地质条件下，它都能灵活展开建筑施工活动，具备很强的适应性。

二、顶管技术的施工要点

（一）工作坑

工作坑施工环节是保证顶管工程顺利进行的关键环节，而且也是顶管技术的基础问题和挑战。只有工作坑施工区域的工程进度顺利推进，施工队伍才能够顺利进行下一步的工作。因此，在初期筹备的过程中，施工企业需要在挖掘现场完成工作坑的施工，并且确保估工作坑的作业场所是否符合工程要求[4]。在工作坑的正式施工前，施工企业首先为确保正式开展工程，需要根据城市排水工程的施工要求和当前状况来明确施工井的范围，并调控地下水位线，以防地下水影响施工进度和工程效果。通常情况下，在开挖的坑洞在四周各钻四口井时，施工企业需要安装潜水泵以抽取地下水资源，实现降低地下水位的目的。

（二）顶进过程的操控遥

在城市建设中的管道铺设中，施工单位采用顶管施工技术需要重视适用性。在整个施工过程中，施工队伍需加强对顶进施工的精确控制，以确保工程的质量。在控制前进过程时，针对管线地下扩展途中可能出现的误差进行调整是至关重要的步骤。现阶段，在我国的相关工程实践中，施工企业主要采纳三维动态丈量手段来跟踪和校正顶管工程中的定位差错，这项技术因其精确度高和准确性强而得到广泛应用，能够做到即时监控与迅速调整。在现代科技进步迅速的当下，自动化检测与控制技术正在逐步深入到隧道顶进施工的各个环节中，它不仅使得纠正小偏差变得更加方便，而且对重点施工区域实现精准监管成为可能。

（三）管接头密封及材料

在采用顶管技术的管道施工中，管道需承受巨大推力，因此，在施工的过程中，企业应该要保证管道接头严丝合缝。其中，采用具备优良密封特性的材料，有效提升接合处的封闭性能[5]。现阶段，普遍使用的材料是高密纤维制品。在此情境下，由于在密封垫在连接部分的应用，管网的压力需要进行相应的调整，这就要求对各种指标进行重新梳理和核算。同时，中密实度纤维材料在多次使用后所承受的负荷压力会出现明显的变化，这一现象在施工过程中必须引起高度重视。

三、顶管施工技术在城市地下管网改造中的应用的措施

（一）选择合适的施工区域

城市地下管网部署会涉及到城市中心区域，比如老旧商业区、繁忙交通节点或是热闹购物区域，这些地方的地下管线系统升级将最直接影响到城市的运行效率。因此，施工企业需要选择地形平坦、障碍稀少的路线的区域，这样既能减少建筑施工困难程度，又能节约经费；在选在建筑工地时，施工人员要细心评估附近状况及居民日常生活的作用，力求降低对居民日常生活的打扰，比如，避开学校和医院这类人口密集区域；针对施工现场需要进行详细的地质勘查，不断了解地质地具体状况，以确保工程建设的顺利进行。在进行综合分析后，施工团队根据实际情况选择适合的建设区域，这样才能有效提高顶管施工的作业效率和成功率，保障城市地下管道系统的更新改造得以顺利实施。

（二）制定详细的施工计划

在城市地下管道改造热潮中，采用顶进施工技术进行铺设地下管道是一项既繁琐又精巧的工作。为了保证管道施工的顺利进行，施工企业需要制定周密的施工设计图，对工地进行彻底的勘测与评价，掌握地下的管道布局、地质条件以及周边环境等重要数据，并根据调研结果，制定有效的施工方案，以确保施工精度与安全。这包括顶管施工的尺寸、延伸距离、技术流程以及操作步骤等关键要素，并对可能遇到的问题事先规划解决办法，在实际施工的过程中，施工企业必须把保障施工人员生命健康和规避邻近建筑风险与交通与道路安全隐患放在首位，严格落实各项施工制定和要求，施工企业需要对建筑场所实行严密的监管与管理，最大限度地减少建筑活动对周围生态的不良影响。对于施工现场的噪声、尘埃和污水排放，包括人员、材料、机械等全面管理，从而保证施工人员在工作期间能够根据相应的技术规范进行操作。

（三）加强环境保护意识

在城市地下管网改造前，施工企业必须对施工地展开环境评估，掌握当地的生态环境和地质条件，旨在尽量降低施工所引发的环境影响。因此，施工人员在开始施工前必须对周围的状况全面勘探检查，避免意外损害湿地环境。在施工的过程中，施工团队需要健全和完善具体施工规范措施，以降低对自然环境的负面影响，在进行顶管工程时，常伴随着声音污染与灰尘的剧烈生成，可以通过设置隔音屏障与定时洒水来减轻这两者的产生[6]。同时，施工企业还可以装置隔音设备，并且定时实施喷水降尘措施，尽量减轻施工期内的噪音、灰尘和污水等对邻近环境的不良影响。在地下管网改造竣工后，施工企业需开始恢复建设区域的生态环境，使该区域环境恢复至工程开始前的本来面貌。总的来说，顶管施工技术在城市地下管网改造中的应用，企业需要加强环境保护意识，通过采用多样化策略降低施工对自然环境的不良影响，并确保工程完工后对施工环境进行全面整治恢复，从而确保施工过程中与环境间的和谐共存。

（四）做好应急预案

由于城市地下管网改造中涉及到地下错综复杂的情况和不可预知的因素，因此，制定应急计划成为顶管施工技术的重要组成部分。在实际施工过程中，施工企业需要依照施工现场的具体环境做好准备，制定详细的应急预案，以应对可能出现的紧急状况。例如，在市中心地带的地下管网改造中，施工团队需针对空间狭窄、地下管线错综复杂、周边状况多变的特点，制订周密的应急预案，涵盖应对突发地下水涌、管道损伤、地面塌陷等意外情况的具体措施。并明确应急处理的责任人和具体流程。随着工程任务的逐步实施，安全预案需不断更新完善，确保建设期间的安全无忧与施工过程的顺畅进行。通过这些措施，可以确保在突发情况下迅速采取有效措施，减轻事故造成的损失。

四、顶管技术在城市管网施工中的具体运用

（一）工具管进洞

在顶管技术中，工具管进洞的精准进洞至关重要，这一步骤能够决定工具管前进的方向，从而直接关系到整个管道系统建造的后续施工流程管理，因此，施工单位需要高度重视对工具管入洞的精准管理。首先，密切关注管道铺设工程的最新进展，全面了解各项参数，这样才能为接下来精确掌握发展方向奠定坚实的基础。在推进施工启动之前，施工单位还要利用测量经纬度仪器和测量水准仪器精准设定管道中心的基准轴线，这样能够保障地面水准测量点的观察视线良好且保持相对稳定。

（二）顶管出洞

顶管施工的出洞技术是顶管工程的核心所在，其重要不言而喻，同时也是技术操作的核心难题。只有施工团队的相关人员真正上心，才有可能把管理危机降到最低。在这过程中，首要任务是对管线材料的外观进行详细检验，判断是否有裂缝或者损害，确保管道表层平整。此外，技术工人需要将优质管材置于施工坑中，先行试验吊装确保无虞后，方才进行管线布置；同时，必须准确测定滑轨的上管道基座的高度基准，只有当数据信息满足标准后，施工团队才能继续推进作业。其中，工具管道常位于起始段的工具管道，高程的调节与顶进方向的精确把握是决定顶进工程成功与否的关键所在。因此，施工团队需要高度重视这一环节，确保精确操作无误。

（三）注浆减阻

在顶管施工过程中，若施工区间较长，施工团队可通过向两者间的缝隙灌入泥浆，构建泥浆保护层来防止水泥浆流失。同时，由于泥浆具备良好的流动性能够，能够在一定程度上能够减轻地下水位线上涨带来的压力，进而确保地下水体的稳定性，保证自然环境不受影响。这种才能能明显低两者间的摩擦阻力，提高土壤致密性，从而有效阻止大面积沉降问题的出现。

（四）纠偏

在进行顶管施工过程时，当土壤状态、推进力掌控或管道连接步骤出现细小偏差时，均可能引发操作错误或井下事故。因此，在整个施工期间，施工团队需要进行即时纠错是至关重要的步骤。为了满足标准，整个团队应该精准控制尺寸和顶管方向，还应考虑到地下结构的特殊性，严格按照规范进行操作，并严密监控施工作业的全过程，以确保管网工程建设的质量。

总结

总的来说，在我国的城市地下管网工程建设的过程中，顶管施工技术的应用越来越广泛，它不仅能够有效降低对自然环境的破坏力度，而且还可以不断缩短施工建设的周期，具有良好的经济效益和社会效益，在城市现代化的建设发挥重要作用，值得在今后的工作中进行大力推广。

参考文献：

[1]杨世东,鄢海涛,黄莎莎,等.竖井群开挖及顶管施工对运营地铁区间隧道的影响分析[J].交通科技,2024,(02):102-108.

[2]胡丽丽.电力管线顶管施工上方道路沉降变形预测分析[J].四川水泥,2024,(04):35-37.

[3]刘雄,杨文中,王艳.市政给排水工程中长距离顶管施工技术分析[J].四川水泥,2024,(04):132-134.

[4]袁森林.小净距三车道矩形顶管隧道施工扰动实测分析[J].岩土工程技术,2024,38(02):175-180.

[5]王亚.轨道交通工程中的联络通道机械法顶管施工技术[J].居业,2024,(03):25-27.

[6]潘泓佑.基于顶管施工技术的道路雨污水管道工程技术研究[J].工程建设与设计,2024,(05):239-241.