非开挖干货丨国内外顶管施工技术的对比分析

城市化进程的逐步加快，使得各种城市管线的铺设、更换、修复工程大量涌现，顶管法是一种非开挖地下通道施工方法，能够很好的解决传统的开挖施工所产生的诸多弊端，文章通过对比分析，总结了国内外顶管现有类型以及顶管的施工技术作对比分析，分析了顶管的发展方向和应用领域。

国内外顶管施工

工艺我国顶管施工工艺

在顶管施工中，施工的方法、形式很多，但就开挖面的不同分为敞开式和密闭式，其中敞开式包括人工手掘式和挤压式，而密闭式可根据顶管机平衡地下水及土压力的形式的不同将顶管施工原理分为泥水平衡顶管、土压平衡顶管两大类，由于近年来密闭式顶管施工工艺应用广泛，施工效果好，以下对其作重点分析介绍。

土压平衡顶管

土压平衡顶管的基本理论包括两方面，一个是土层压力与地下水压力的平衡，一个是排土量与掘进机挖土量平衡。土压平衡顶管掘进过程中利用顶进油缸推动顶管机前进，同时刀盘旋转切削土体，切削下的土体利用转动刀盘带进土仓内挤压，通过螺旋输送机、泥浆泵站输送至地面泥水分离系统，装车运离工地。

土压平衡顶管的关键点在于顶进过程中土仓压力的控制，当土仓内的压力小于顶进土层的土压力时，会产生地面沉降，反之，当土仓压力大于土层压力时，则会造成地面隆起，因而要严格控制好两者间的平衡关系。

泥水平衡顶管

泥水平衡顶管施工是指利用泥水压力来平衡顶进工作面上的地下水和土层的压力，排出的泥水输送弃土，泥水压力主要通过泥浆泵的转速来进行调整。泥水经过泥水泵的作用，通过排泥管道送达地面的泥浆池里，再经过刀盘的搅拌作用，泥水可以经排泥管道被送至地面的泥浆池内，这个过程必须连续，以保证掘进施工的快速性。泥水经过一系列的沉淀或分离，剩余的残渣被运走，可以进行部分回收使用，最后沉淀的固体也可以回收。

国外顶管施工新工艺

直接铺管法

直接铺管法由德国海瑞克公司首创，并于2007年10月在德国莱茵河穿越试验项目中成功应用。直接铺管法由推管机提供推动管道的推力，铺管机安装在管道的前面，带动管道向前顶进，推管机被固定在出发坑内，通过加紧装置夹紧管道，向前推动进入土层，实现前面刀盘切削顶进，推管机后面推进，管道直接与可遥控式的掘进设备相连，推力通过管道传递至刀盘，开挖出来的渣土通过管路中的泥浆管道排出。能实现连续施工作业，一次性完成管道铺设。

海瑞克泥水平衡式小型隧道掘进设备

AXIS系统真空挖掘法

威猛公司（Vermeer）开发了AXIS系统真空挖掘法，该工法的管道铺设采用回拖或顶进的两种方式进行，AXIS导向钻进系统，它适合在坡度要求比较高的地方。这个系统由四部分组成，钻机、钻机动力单元、真空动力单元和真空回收箱，相比传统的利用刀盘转动将土屑带回泥水仓或土压仓，它利用真空抽吸钻屑的方法，使泥浆处理问题得到了解决，导向系统使用的是激光导向装置，提高了坡度控制的准确性。铺设的管道直径254 ~ 354 mm，最大能达到544mm，铺设距离达到107m，AXIS系统最大能提供18144kg的顶推力，扭矩能达到6650 N · m。

威猛 AXIS GB812 激光导向掘进设备

下表将顶管法、直接铺管法、

AXIS系统真空挖掘法加以对比分析

顶管技术发展方向

在我国经济高速增长的支持下，顶管技术的发展将面临前所未有的机遇，纵观国内外顶管技术的发展，发展方向将是多元化和多样化。在顶管直径方面，向大口径管的顶进发展，在顶进距离方面，往长距离顶管发展，将微电子技术、工业传感技术、实时控制技术和现代化控制理论与机械、液压技术综合运用于顶管机械上是顶管技术的发展趋势。

相比我国近年来大口径长距离顶管技术的发展，国外很早就将该方法应用在工程中，最大的已达到5m（德国），以下介绍了一种国外大口径长距离顶进技术SLIDE-MOLE技术，分析该技术的适用性，为我国未来长距离大口径顶管技术的发展提供良好的借鉴作用。

SLIDE-MOLE 技术分析

展望

近些年来，我国顶管施工技术快速发展，应用领域广泛，市场需求量大，同时该技术在施工中的研究也不断深化。顶管技术的稳步发展无疑为城市化建设提供了良好的保障，随着城市化进程的不断加深，各种市政管网，隧道工程的不断涌现，顶管施工技术的应用将会愈趋深入，与此同时，我国顶管技术的发展仍有很大的潜在空间，相比国外的高技术水平施工工艺，我国顶管施工需要更多先进的施工技术与深层次的理论研究去支撑实际应用。