[摘要]随着城市建设的加快，交通网的不断扩大，在很多地下工程建设中，传统的开挖技术开始受到了限制，而采用非开挖技术倍受青睐。非开挖管道施工成为地下管道工程最主要的施工技术之一。基于顶管施工法的特点，对非开挖管道施工关键技术进行分析。
　　[关键字]市政施工 管道施工 非开挖技术
　　[中图分类号] TU992.24 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-249-2
　　1 技术特点及效益特征
　　1.1 非开挖管道施工技术特点
　　非开挖管道敷设技术也称顶管施工法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。它具有不需要开挖面层，就能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道的特点，比开挖敷设技术，投资和工期将大大节省。同时，顶管施工技术可以降低噪音，减少粉尘，减轻对城区的交通条件和环境状况的干扰和破坏，属于真正的无污、高效率的施工技术。顶管施工法由于其上述多方面的优点，特别是在市政工程建设中应用极为广泛。概括起来，项管施工技术具有几大方面的优点：施工面由线缩成点，占地面积小；地面活动不受施工影响，对交通干扰小；噪音和震动低，城市中施工对居民生活环境干扰小，不影响现有管线及构筑物的使用：可以在很深的地下或水下敷设管道，可以安全穿越铁路、公路、河流、建筑物，减少沿线的拆迁工作量，降低工程造价，并且可以节省大量建设投资和缩短城市建设的开发周期。
　　1.2 效益特征优势
　　顶管敷设管道施工技术特别适用于大中型管径的非开挖埋设，具有经济、高效、保护环境的综合功能。采用该技术施工，既能节约一定的征地拆迁费用，又可减少环境污染和对道路的堵塞，具有显著的经济效益和社会效益。这种技术具有的优势包括：①不用开挖地面，尤其是城市道路；②不用拆迁征地，不会破坏地面建筑物；③不影响正常的城市交通秩序；④不破坏地表植被和周边环境；⑤施工过程不受气候和环境的影响；⑥不影响管道的段差变形；⑦省时、高效、安全，无建筑垃圾污染，并且综合造价低等。
　　2 非开挖管道施工技术适用范围及工艺流程
　　（1）在城市中心地区，或商业繁华街道，以及城市建设中遇到无法迁移或不能实施大型开挖的文物古迹遗址等特殊地段，对不能进行空中架线、开槽埋管来实施作业施工时，一般是采用管径Ф80～中600mm的地下埋管工程可使用顶管法施工。
　　（2）在敷设城市污水管道直径大于中600mm时，施工现场无法采用明沟开挖埋管施工而管道沿线又无其它建筑物基础时，可使用顶管法施工作业。
　　2.1 顶管技术在市政管网中的应用
　　目前，在城市管网施工时，许多城市都存在马路反复开挖的现象，严重防碍了市区的交通，困扰了居民生活，缩短了路面的寿命。配套的电讯、自来水、煤气、排水、路灯、城市坐标、候车亭、广告箱、路牌、电话亭、治安岗亭等都要发生反复拆建才行，这无疑增加了对城市设施的破坏和施工的难度，城市这方面的问题显得尤其突。
　　项管施工技术在市政管网中的应用主要包括：
　　（1）旧城改造过程中，由于多年形成的各种管网相互交错，很多管线地下位置不明，原始资料丢失或不全等因素，市政管网铺设时无法对地面进行有效开挖。
　　（2）城市架空线路遇交通干线、繁华街道、文物古迹，铁路或江河阻截，需转入地下过渡。
　　（3）当污水管道直径较大（ 600mm以上），而施工现场周边环境受限，无法采用明沟开挖来埋管施工管道。
　　2.2 顶管施工工艺流程如图所示
　　3 顶管技术施工关键要点分析
　　3.1 施工前技术准备。可要求业主及设计方提供项管顶进路线详尽的地质资料。尽量了解土层物理性质（颗粒组成、含水量大小、透水系数及塑性指数）、力学参数（标准贯入值、内粘聚力及内摩擦角）、分布状况（分布范围及埋深厚度）等等。了解地下水的状况及变化规律如地下水来源、水面标高及是否受到潮汐影响而变化等。如有砂层则要搞清含砂量多少及砂的细度情况及级配关系。岩层则要搞清楚是否有裂隙发育。如果是风化岩层则要搞清楚是否强风化、中风化抑是弱风化，其抗压强度及抗剪强度多少，是粉沙质泥岩还是砂岩，是否为条片状结构还是整体结构等等。一般来说现行业主及设计单位提供的地质资料不够详细，甚至是截然不同（有时设计单位利用相近位置工程的地质资料），作为施工单位，我们一定要求业主补钻。业主应承条件下我们自己也可以在顶进线路上补鉴别孔，局部问题点补技术孔。
　　3.2 现场踏勘及调查。定位测量后进行现场踏勘及调查工作。包括：①观察现场人、车流情况确定人流及车流交通组织及路线，考虑在路口设立交通导向牌、高峰期安排人员指挥交通：②摸查清楚附近的排水系统，设计最佳的排泥水线路，必要时施工临时排水管道，避免污水横流：③对于现场的煤气、电力、通讯、煤气、供水等管道现场定位，并标示出来看是否需要临时关停或搬迁：④调查雨水渠箱、原有污水管道等埋设较深的市政地下构筑物：⑤对于附近一些桥梁等构筑物调查其桥台基础、桩基深度及间距，附近建筑物基坑采取什么结构形式，是否采用喷锚结构施工，其长度是否在顶管顶进轴线内。总之，尽量利用一切可能的手段调查，分析出一切不利与施工的影响因素。
　　4 顶管的施工技术的设计思考
　　在管线设计上，曲线顶通过合理的控制，可以让管节人为地沿着设定的平曲线前进，满足特殊线位的需要，平曲线计算式：D×L/R=13mm；式中：D为外径（ram）；L为管节长（ram）；R为曲率半倒（七）；
　　确定了线型走向后，重要的便是合理布置工作井及接收井，以及管径的选择。随着技术进步，基本上是采用机械化顶管，以往在管道前方人工挖土项进的普通顶管方法已不多见了，取代它的是现代化装备。目前国内采用的多数是欧洲产的机头。由于设备昂贵，一套中型机头价格是数百万元，管径的确定除了按工艺设计计算，有时受到机头规格影响可能进行调整。 　　影响井位布置首要因素是顶距，常规顶距250m为宜，随着中继间的使用，项进技术的进步，项距可以增大。项距首先影响工作井的数量，项距越大，工作井越少，以6m深度为例，每个工作井土建造价在60万元左右，接收井在40万元左右。工作井和接收井的数量直接影响到工程总造价，可拆回收设备以外，单节本体造价增加6万元，同时还应考虑工艺上配套，规划横支管的接入要求等等。技术经济比较，最佳顶距在250唧左右。顶管井型按工作性质分为工作井与接收井，工作井要满足顶力和工作空间要求，因为造价很高，设计上倾向采用双向顶，能节省投资，工作并的工艺尺寸与设备直接相关，其长度与管节长度、千斤项尺寸、机头规格以及后背尺寸有关，为了压缩土建尺寸，工艺上可采用小型千斤顶预项机头入洞的办法，因为机头相对较长，顶进机头长达4.8m。工作井宽度要考虑顶铁和电气设备布置所需的空间，宜大于1.5m，加上顶管外径D。
　　B=D+（2.5-3.0）m（净宽一般4.5m左右）
　　因此，工作井净尺寸一般为8.0re×4.5m，接收井净尺寸为5.5m×4.5m。有条件的地区中中Ф1800以下工作井、接收井可考虑采用钢板桩支护挖坑作业再建检查井，这样可降低造价。
　　4.1 顶力及管材设计
　　顶力现行有很多的计算方法和模型来计算。其实这些方法只能作为定性分析和综合取值考虑，按照传统上顶力大小主要和土质及是否注浆有关。实际上顶力大小和很多因素如土层的变化情况、是否有纠偏、采用设备的形式、机头的切削形式、采用管材形式、后靠背的刚度、工作井的形式、注浆的压力、项进速度等等有关。我们在实践中也可以证明这一点，现行考虑采用整体三维模型，考虑多参数系统来模拟顶管顶进过程中各结构的受力情况。关于管材设计，现行对于管材的配筋量、钢筋布置、砼的强度及端部的细部处理都区别于一般承受纵向线荷载的排水管道，一般可以按照轴心受压柱的考虑来设计管材，但是注意到顶管是需要纠偏处理的情况，必须考虑到管道的偏心受压及局部应力集中的情况而要预留一定的安全系数。
　　5 结束语
　　随着我国经济和社会的快速发展，以及城市化进程的推进，原有的开挖式地下管线施工方式受到限制。实践证明，非开挖技术是一项技术先进、实用性强、适用面广、效益好的施工技术。非开挖技术的推广，对加快城市基础设施建设，保护城市环境都有着十分重要和深远的意义。