顶管技术的发展趋势及存在问题

2023-02-08
运营部

由于顶管技术是用于地下的隐蔽性工程，地下情况的复杂程度难以预料，因此具有其特殊的复杂性和多变性，施工必然存在一定的风险。作为非开挖技术的一员，顶管技术尚存在一些不足和弱点。地下顶进的安全隐患危险程度大于开挖作业，一旦失败，带来的经济损失是巨大的。顶管技术的发展方向不外乎顶进工艺和顶进设备。其中顶进工艺集中在长距离和曲线顶进等方向。同时新型管材、注浆材料以及适合不同土层的顶管机也在进一步的研发中。

一、大口径超长距离顶管

过去，顶管作为一种特殊的施工手段，不到万不得已，一般不轻易采用。因此，顶管常被当作穿越铁路、公路、河流等的特殊施工手段，施工的距离一般比较短，大多在50m以内。现在，顶管施工作为一种常规施工工艺，一次连续顶进的距离越来越长，一次顶进数百米已是常规的工程，常用的顶管直径也日渐增大。从1987年我国完成第一根超长距离顶管以来，超长距离顶管施工技术在工程实践中得到了广泛的应用。但是超长距离顶管施工技术在以下方面还需进一步发展：

1）顶管机的形式呈多样化，对复杂水文地质的适应性有待进一步研究；

2）超长距离顶管泥浆减阻技术的稳定性有待进一步探索；

3）超长距离顶管的配套施工技术有待进一步提高。

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二、曲线顶管技术

曲线顶管技术在日本和欧美国家早已开始使用。而我国在上世纪末也陆续开始使用曲线顶管施工技术，并取得了较快的发展。近年来曲线顶管技术的发展主要集中在以下几个方面：

1）在F型钢筋混凝土管曲线顶管中，采用纠偏特殊管和短油缸进行辅助纠偏，以多组纠偏装置形成的整体弯曲弧度导向；

2）在F型钢筋混凝土管曲线顶管中，对管接口的钢套环长度加长，木衬垫加厚，改善管子端面的应力集中和提高接口的密封性能；

3）触变泥浆的压注工艺不断的完善；

4）测量与控制技术的发展，包括自动引导测量系统的开发和应用。

但是，目前我国曲线顶管施工技术在以下方面有待进一步提高：

1）开发适应复杂曲线顶管的各种类型的顶管机；

2）开发小口径顶管的曲线顶管施工技术，尤其应开发相关的曲线顶管测量控制技术；

3）开发更加复杂的三维复合小曲率半径顶管施工技术。

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三、微型顶管技术

顶管技术除了向大口径顶管方向发展，也向小口径顶管发展，这类管子在电缆、供水、煤气等工程中应用最多，并将广泛用于城市公用管道。微型顶管施工是一种非进人式、远程控制的施工方法，该技术在日本得到了广泛的应用和发展。由于微型顶管施工是远程控制，施工人员无法从管道内进入到机头位置，因此对顶管设备的可靠性要求很高，对相关的零部件的质量要求也很高。微型顶管设备和施工技术还有待开发。

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四、新型管材的开发

对于重力流管道，目前国内普遍采用F型钢筋混凝土管，但是现在的F型钢筋混凝土管的制作工艺不能保证管接口的高精度要求，由此引起的管道接口的渗漏现象还是不少的。另外管道的内防腐问题始终没有得到根本的解决。对于管接口的精度问题，有必要吸收PCCP管的制作工艺的合理内容，在内防腐方面，国内也有在制管过程中预置PVC内衬材料的情况。有关的研究和开发工作应该加快进行。可以设想，管材质量的提高不仅会对顶管的施工质量产生重要的影响，而且更重要的是将极大地提高管道工程的质量和使用寿命。

PCCP管

对于压力流管道，目前有采用钢管顶进的，也有采用PCCP管施工的实例。很明显，两种不同的管材在工程造价和施工速度来讲，其差距都是非常大的。当然还有其他新型的管材也亟待研究，如玻璃纤维增强夹砂管是一种新型管道。任何一种新产品都应该经过工程实践的反复不断检验才能够得到确认。

玻璃纤维增强夹砂管

五、测量系统的改良

如今地下顶管的轴线越来越复杂，精度要求越来越高，传统的测量方法和仪器已经不能适应现代地下工程的发展。现代顶管施工对测量和显示系统的自动化和精度提出了更高的要求。自动测量技术在国外应用比较广泛，而国内则相对较少。自动引导测量技术建立在自动跟踪全站仪和计算机软件开发的基础上，近年来引起了工程界和测绘界的高度重视。这种测量技术使顶管更能够适应长距离和曲线顶进。在这方面有待进一步推广和普及。

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