摘要：给水排水施工中不可避免的就是管道的铺设施工，顶管技术由于在施工中的效率高、成本低而受到广泛关注，本文就顶管技术的施工特点和在给水排水工程上的发展过程以及今后在我国顶管技术的发展方向，做出细致的阐述和讨论。
关键词：顶管技术；非开挖技术；发展；应用
1 管网及非开挖技术
给水排水工程中俗称“水”专业，是一门与公民的生产生活息息相关的学科，它是以水的社会循环、输送和处理、水资源利用与保护及消防等有关的理论与技术为主要研究内容，与生物学、化工产业、环保产业和公民生活密切相关的重要学科，而其中的对于城市净水和污水的处理更是重中之重。管网是城市给排水工程的一项基本元素更是城市基础建设的重要组成部分，每时每刻都在为公民的生活生产保驾护航。城市管网主要布置于地下，它包括自来水的输送、污水的处理、燃气与暖气的输送等等都要依托于城市地下管网。城市的发展离不开建筑的新建、改建和扩建，进而也需要施工人员按照要求进行管道施工。传统的挖槽式管道施工对地面影响较大，施工周期长，如果在人口密集区域还会给交通增加压力，给公民的出行带来不便。有些特殊区域不允许挖掘，更是对施工提出了严峻的考验。给水排水工程为了使这些安装施工对城市的影响降低，尽可能的缩短施工周期，就必须研究非开挖技术。
非开挖技术是指利用少量的挖掘或者不挖掘技术来进行地下管路的敷设或更换的工艺。而顶管技术就是应运而生的一种非开挖技术。随着顶管技术在国内的普遍应用，随之也带来一些施工上的技术问题，本文就此进行下讨论和阐述。
2 顶管施工的概念及特点
顶管法施工顾名思义就是在工作区内借助于顶进机械设备产生的推进力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将钢筋混凝土管或其他材质的管材沿设计好的角度和坡度顶入地下，并将多余土方输送走。后一段管材沿前一段的坡度继续顶进施工土层以两管中继间的推进力为动力，把顶进设备或连接设备一起穿越工作区直至接收坑，然后将顶进机等机械设备取出，这样管路就埋设在工作区了。
相比开挖敷设技术，投资和工期大幅度缩短，同时顶管技术对居民生活环境影响较小，减轻对人口密集区的交通压力和地面的破坏。他能穿越河流、铁路、桥梁、隧道和其他几乎所有的地面建筑物，不影响正常公民的生活、不破坏环境，施工不受气候和环境影响，施工管道可弯曲，可以在很深的地下或水下敷设。使用该技术敷设管路，能有效的节省拆迁费用、降低施工周期。
3 顶管施工技术在我国的发展过程
世界上最早的应用顶管技术的记录实在1892年，最初的施工是在1896-1900年由美国北太平洋公司完成的。我国的顶管技术起步较晚，上世纪50年代初由国外引进，早期的发展由于技术条件和施工条件的限制发展较慢，是以人工为主，设备技术都十分欠缺，更是缺少专门的研究人员。直至1964年，在上海首次试验使用机械式顶管，一些单位进行了机械式顶管的各种基础试验和相关的一些理论研究。当时，利用中继间的相关技术，口径在2m左右的钢筋混凝土管的一次可顶进距离可达一百余米。不久之后，在我国其他大型城市相关的、不同形式的顶管实验也相继启动。由于当时的顶管和顶管掘进机的研究都还是起步阶段，既没有和参照研究的实例，也没有专业人员做相关指导，所以尽管在顶管施工上取得了些成果，但还远远不够。上世纪70年代末，上海又率先研制成功适用于软质粘土和淤泥质粘土的顶管挤压法，这种方法要求的管路上覆盖的土方量较大，但施工效率却比之前有了显著的提高。自上世纪80年代以来，顶管技术在我国开始了迅速发展，在技术层面和施工层面都有了突飞猛进的提高。1983-1986年，我国的几大一线城市像北京、上海、广州等地先后引进国外先进的顶管施工设备及技术。尤其是上海引进了日本逸势机（ISEKI）公司的800mm直径Telemale顶管掘进机之后，国外的先进理论技术也进入了中国。上世纪90年代，我国开展了多项非开挖技术自动化的研究，逐步替代手动操作，近些年由于数控设备的普及不少学者开始将目光转向将电子、数码引入顶管技术的研究上。2000年后，许多开设工科的高等院校对顶管技术开展了不少专项研究，至今为止取得了不少成绩。2002年中国成立了非开挖技术协会，非开挖管线技术及顶管技术的研究将越来越深入。
4 顶管技术在我国的现状及施工应用分析
通过近些年的大量实际施工应用和理论研究，我国的顶管施工技术持续处于高速发展状态，在某些方面已经于世界领先技术并驾齐驱。2001年，上海隧道股份有限公司在江苏常州完成了2050m、直径2m的钢筋混凝土顶管施工，是当时最长的顶管工程。2002年9月，全长3600m、埋深为23-25m、直径为1.8m的钢制管，成功穿越黄河，无论从管路的顶进长度、下管深度、和复杂的地理环境，还是钢管直径大小在国内尚属首次。其中最长的一段长达1259m，要穿越黄河而且土质还是较厚的砂砾层，既是我国非开挖技术创新突破的关键工程，也是目前世界上复杂地质条件下大直径钢管一次性顶进距离最长的顶管工程。2008年，中铁十局十公司在长江引水工程中采用国产直径2200mm钢管，双管齐下同步顶进2500m。这些例子表明我国的顶管施工技术已经达到了一个全新的里程碑，与世界先进水平不相伯仲。
顶管施工中，顶进管一般选用钢筋混凝土管和钢管，其中钢管要求没有腐蚀的情况下可以敷设。在选择顶进管材料后，要对其长度和直径进行设计和计算，一次性使用越长的管，其相对的经济成本就越低，可调控性也越高；而直径方面，由于有工人在上面施工作业，所以内径不小于500mm，然后根据顶进管所受荷载和工程性质来确定管壁厚度，进而计算出外径。
5 顶管技术目前在我国所存在的问题
顶管技术在我国的存在的主要问题是，专业人才不足，机械设备陈旧，地区与地区之间水平良莠不齐。现下而言，顶管基础施工设备还都购买自国外，国内企业的生产技术水平与国外相比还有明显差距，掘进机型号很少特别是大中型号，我国尚无适于中强度岩层以上的岩盘掘进机，机械上横向扩展的能力较小，且自动化性能还有待提高。从地域上说，顶管技术的发展与我国地理环境相佐，与经济发展一样呈现出一种自西向东的“阶梯式”状态，我国东部的顶管施工技术发展水平远远高于中西部地区。西部地区只是由于西气东输工程的实施才有了少量的顶管施工，这种地域式的明显差异极大的阻碍了中西部地区非开挖技术的进步。顶管施工技术在城市之间的发展不均衡，在东部、沿海大城市顶管技术的研究和理论技术应用比较普遍，但在中小城市实例很少，有的在施工的某一环节不得不采取，而并非最初的设计意图，在中西部地区更是凤毛麟角。在同一城市内的不同企业所拥有的技术和施工水平也不尽相同，有些施工单位往往刚一接触顶管技术就碰到阻碍，而又找不到良好的解决办法，这样极大的限制了非开挖技术的推广和普及。影响非开挖技术应用的另一个因素是，大量缺乏专业人才，目前活跃在施工一线的多半都是“半路出家”一些是原来是土木工程专业的后来转行来的，有的又是其他行业，而这些人只有比较少的专业知识，难以适应多变的施工需求。所以，想要解决我国顶管技术所存在的问题就要从设备、技术、理念、地域、人才等等各个方面来寻求解决之道。
6 顶管技术在我国的发展及前景
伴随着我国计划经济的快速增长，顶管技术的前景越来越被看好。加之现在研究非开挖技术的学者越来越多，研究的深度也在逐步增加。非开挖技术必将向良好的方向发展，顶管技术将在我国地下管线的施工中扮演越来越重要的角色，而非开挖技术也将因顶管技术的飞速发展，不断地书写新篇章。
随着技术的不断革新和研究的渐渐深入，原来的手动化、半自动化、短管式等等都将会被数字化、全自动化、加长管式所代替。掘进机的精密程度，管道的方向控制都将得到大幅度提高。根据资料显示，目前我国已成立四个非开挖研究中心，尖端技术人才已过百，相信在不久的将来一定会有更多的人加入到非开挖的研究中来，最近的几十年一定是我国非开挖事业蓬勃发展的辉煌时期。
7 总结
顶管设计在给水排水工程施工中，特别是人口密集交通繁忙的城市中心区显得尤为重要。现如今，与时俱进、开拓创新的理念早已深入人心。城市的发展离不开给排水设施的完善，地下管道建设量将会大大增加，顶管技术及非开挖技术的应用也会越来越广泛。我们要抓住顶管施工技术快速发展的良好契机，完善和改进我们自身原有的技术，发展和创新先进技术，使综合水平与国际接轨，将最好的技术、最高质量的施工应用到祖国的建设上。
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