摘 要：随着经济的快速发展和城市人口的不断增长，现存的市政设施与日益增长的人口之间的矛盾日渐突出，诸多城市现存设施不能满足城市发展与人口增长的需要，如中水、自来水、煤气、电力和通讯管道的铺设、维修都是在需要的时候再对街道路面“开腊剖肚”，从而导致交通堵塞、破坏己有基础设施、环境污染等一系列问题，对市民的生活和城市形象造成很大的影响，因此地下管网建设的非开挖施工成为大势所趋。
关键词：顶管；施工技术；市政管网
1 顶管施工技术简介
非开挖施工技术就是在不开挖（或者少开挖）地表的情况下进行铺设、探测、维修和更新各种地下管线，解决城市管线施工中的难题。非开挖技术是工程建设技术水平的体现，是城市现代化的标志之一，也是社会文明进程的重要体现。顶管法施工技术作为一种非开挖铺管方式，在城市地下空间施工中得到了广泛的应用。
顶管法施工技术发展至今，已经有了一百多年的历史，在国外起步较早，其中以美国、日本、德国及英国等国家发展的最为先进。在我国，非开挖技术虽然发展时间不长，但其施工工艺技术的先进性、优越性带来的经济效益和社会效益已十分明显。顶管法施工是借助于主顶油赶及中继间等的顶推力，把掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随掘进机后的管道埋设在工作井与接收井之间，这是一种采用非开挖方式铺设地下管线的施工方法。
2 顶管技术优越性
随着郑州市工农业生产、旅游事业的不断发展，中水排放物在逐渐增多。为了保障人民的身体健康、保护人民赖以生存的水源水质，郑州市开展了中水管线工程建设。部分地段由于埋深较大及沿线避让现状道路综合管网，故设计管线埋深较大，如采用开槽方法施工挖方量大，且场地周边无放坡条件，因此采用顶管施工法。
通过对郑州市中水管线施工工程的实地勘察可知，如果本工程管线采用开槽法施工作业，则可能会带来的负面影响有：
2.1 开槽过程中，很容易影响周边的居民建筑
根据设计图纸中水的管线位置，结合施工现场的实际情况，我们进行了管线开槽断面尺寸的计算。本工程项目中管线段最大埋深达，根据沟槽最小放坡的安全要求，则开槽宽度过大，距两侧建筑物太近，最近处紧。现况民房多为砖房，而且多为老房子，年代比较久远，基础不牢，在开槽施工过程中，即使对沟槽边坡采取锚喷、土钉墙等土体加固措施，也极易对临近的房屋造成影响，比如裂缝、沉陷等，容易引起周边居民的不满，影响工程的正常进行。施工区域地下管线复杂，开槽施工难度大。本项目中水管网工程施工区域地下管线相对较为复杂，如果采取开槽施工，势必触及其他管线，增加施工难度。
2.2 占地面积大，影响出行
根据施工现场的实际情况，如果采用开槽施工法，则中水管线的开槽范围内需要占去大片的居民田庄，占用过多的人行道，甚至可能出行断路施工的情况，影响周边居民的正常出行，容易引起周边居民的不满。
通过对施工现场的实地勘察，综合对比分析影响施工的各方面因素，可知采用顶管法施工所带来的社会效益是显著的，而且顶管法施工也十分有利于工程的开展，顶管法施工在施工安全、可行性、文明施工等方面所带来的效益包括以下几个方面：
（1）改为顶管施工，十分有利于工程的开展。采用顶管法施工可以减少不必要的拆迁，施工队进入现场后，即可进入全面施工作业，有效的保证施工进度，节约工期，而且对周边环境对工程施工的影响减小。
（2）对周边建筑物影响小。由于中水管线周边民用建筑相对较为集中并且民用建筑地基较弱，容易受到其他工程的干扰，管线采用顶管法施工后，对周边建筑结构的施工影响小，有利于工程的顺利进展。
（3）有利于文明施工。采用顶管法施工有利于文明施工的开展，中水管网工程位于居民区，采用顶管法施工可以有效的减少开挖量和土方的运弃量，从而有效的减少了施工过程中对施工区域居民生活及交通的影响，减少了对环境的污染。
（4）有利于工程质量的保障。中水管线施工工程作为城市中水管网的重要组成部分，其工程质量直接影响到了整个城市中水管网系统的质量，因此保证工程质量是本项目的重要目标之一。进行顶管施工，对道路现况原状土的影响很小，能有效保证道路结构施工时的道路质量，顶管作业比开槽作业明显更能保证道路结构质量。
（5）节约工程造价。顶管施工的工程造价也是工程必须考虑的，通过对顶管法施工和开槽施工作业的工程造价比较分析可知，开槽施工过程中，土方考虑为部分倒运，部分外弃；而顶管施工将可以不再考虑沟槽边坡的土体加固、地下管线的保护措施等的费用，顶管施工和开槽作业工程预算的比较看出，顶管施工造价更低，节省工程投资。
3 顶管技术基本原理
顶管施工是一个系统而又复杂的系统工程，主要借助于主顶油杆等顶进设备，将工具管或掘进机从工作井穿越土层进入接收井，将紧随其后的工作管道依次连接并埋设在这两个井的管线土层中的敷设地下管线的施工方法。一个完整的顶管施工主要包括以下几个主要部分：工作井和接收井、工具管或顶管掘进机、主顶装置中继站、顶铁、基坑导轨、后座墙、顶进用管、输土装置、地面起吊装置、测量及校正系统、注�系统、供电及照明系统、通风与换气系统和辅助施工。
顶管法施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，其显著优势在于不需要开挖地面，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油杆及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
该施工方法的实质就是，所要顶进的管道在主顶工作站的作用下（有时需要中间站或中继站辅助），由始发井始发，顶进目标井。在施工中，通过位于第一节管道的可控顶管机（或盾构机），可以实现直线或曲线顶进，一般情况下，顶管机的操作和控制可以直接在地下的工作现场由操作人员来完成，特殊情况下（如微型隧道施工技术），也可以通过位于地表的控制台进行遥控。岩石的破碎方法可以在工作面上通过手工、机械或者水力的方法进行分步破碎来实现，也可以通过机械全断面破碎来实现。破碎下来的岩粉或泥土可以通过压力墙上的进土口进入顶管机，并通过己铺设好的管线运至地表。
4 顶管管材――球墨铸铁管
球墨铸铁管属于柔性管，是近年来引进和开发的一种管材，利用离心力铸造成型，管壁致密。因其中的石墨形态为球状，基体以铁素体为主，伸长率大、强度高，性能与钢管相似，具有柔韧性好，适应突发力强，且抗弯强度比钢管大，使用过程中管段不易弯曲变形和较好的抗压、抗氧化、抗腐蚀等性能，抗腐蚀性比灰口铸铁大35%，能承受较大的静荷载及地面动荷载。在埋地管道中能与管周围的土壤共同工作，改善管道的受力状态，提高管网的使用可靠性。其接口为柔性接口，具有伸缩性和曲折性，拆装方便、承受局部沉陷的能力好。适应基础不均匀沉陷，尤其是湿陷性黄土地区比较理想的管材。特别在有地下水或管内有少量余水的状态下维修容易，比非金属管材维修难度小。因此得到越来越广泛的应用。
我国在80年代末从德国、美国引进球墨铸铁管的生产技术和设备，现已自行研制开发了水冷金属型、热膜法及树脂砂衬离心球墨铸铁管铸造技术，并达到了国际较高水平。在国内，球墨铸铁管优越的性能也被广大用户所认同，目前我国球墨铸铁管的生产能力每年已达2.3×106t左右，位于美国、日本之后，居世界第三位。郑州市污水净化公司在此次的中水管线建设中首次使用球墨铸铁管管材。
由于球墨铸铁管在生产工艺中经过了熔化、脱硫、球化、孕育处理、离心铸造及退火处理，使其具有良好的韧性和耐腐蚀性，其电阻抗比钢管大，因此比钢管使用寿命长。
非开挖顶管施工技术的快速发展使市政工程需敷设的给排水管道、煤气、电力、通信工程等缩短了建设时间，节省了建设成本，同时对城区的交通、噪音、粉尘等的危害和影响也大大降低。加之，新型建筑管材的使用，郑州市污水净化公司中水管线施工将更加顺利。
