非開挖工程技術徹底解決了管道埋設施工中對城市建筑物的破壞和道路交通的堵塞等難題，在穩定土層和環境保護方面凸顯其優勢。這對交通繁忙、人口密集、地面建筑物眾多、地下管線復雜的城市是非常重要的，它將為城市創造一個潔凈、舒適和美好的環境。  

 

　　非開挖技術是近幾年才開始頻繁使用的一個術語，它涉及的是利用少開挖，即工作井與接收井要開挖，以及不開挖，即管道不開挖技術來進行地下管線的鋪設或更換，頂管直徑DN800—4500。通過工作井把要埋設的管子頂入土內，一個工作井內的管子可在地下穿行1500米以上，并且還能曲線穿行，以繞開一些地下管線或障礙物。  

 

　　它的技術要點在于糾正管子在地下延伸的偏差。特別適用于大中型管徑的非開挖鋪設。具有經濟、高效，保護環境的綜合功能。這種技術的優點是：不開挖地面；不拆遷，不破壞地面建筑物；不影響交通；不破壞環境；施工不受氣候和環境的影響；不影響管道的段差變形；省時、高效、安全，綜合造價低。  

 

　　該技術在我國沿海經濟發達地區廣泛用于城市地下給排水管道、天燃氣石油管道、通訊電纜等各種管道的非開挖鋪設。它能穿越公路、鐵路、橋梁、高山、河流、海峽和地面任何建筑物。采用該技術施工，能節約一大筆征地拆遷費用、減少對環境污染和道路的堵塞，具有顯著的經濟效益和社會效益。  

 

　　1、發展及工作原理：  

　　頂管施工是繼盾構施工之后而發展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構筑物以及各種地下管線等。頂管施工借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進機從工作井內穿過土層一直推到接收井內吊起。與此同時，也就把緊隨工具管或掘進機后的管道埋設在兩井之間，以期實現非開挖敷設地下管道的施工方法。  

 

　　2、分類  

　　目前，在頂管施工中最為流行的有三種平衡理論：  

　　氣壓平衡、泥水平衡和土壓平衡理論。  

　　頂管施工最突出的特點就是適應性問題。針對不同的地質情況、施工條件和設計要求，選用與之適應的頂管施工方式，如何正確地選擇頂管機和配套輔助設備，對于頂管施工來說將是非常關鍵的。

 

　　3、頂管施工技術在我國的發展過程  

　　世界上第一個有據可查的關于頂管技術的記錄是在1892年，最初的頂管施工作業是在1896～1900年間由美國北太平洋鐵路公 司(Northern Pacific Railroad Company)完成。我國頂管施工技術 起步較晚，自從1954年(也有認為是1953年的，無確切記載)在北京進行的第一例頂管施工以來，我國從國外引進頂管技術已經正好半個世紀了，早期發展較慢，是以人工手掘式為主，設備非常簡陋，也無專門的從業人員，直至 1964年前后上海首次使用機械式頂管，上海的一些單位并進行了大口徑機械式頂管的各種試驗和相關的一些理論研究。當時，口徑在2m的鋼筋混凝土管的一次推進距離可達 120m，同時也開始利用中繼問的相關技術。在此以后，又進行了多種口徑、不同形式的機械頂管試驗，其中土壓式居多。由于當時的頂管掘進機的設計還停留在比較原始的階段，既沒有完整的設計施工理論和工藝作指導，也不考慮具體的地層條件，所以當時的頂管掘進機還不夠完善。土壓式頂管機當時分為上部出土和下部出土兩種，但都沒有引入土壓力的概念。其中，也搞了一些水沖頂管的試驗 。 1967年前后，上海已研制成功人不必進入管子的小口徑遙控土壓式機械頂管機，口徑有700mm-1050mm多種規格。在他們的施工實例中，有穿過鐵路、公路的，也有在一般道路下施工的。這些掘進機，全部是全斷面切削，采用皮帶輸送機出土。同時，已采用了液壓糾偏系統，并且糾偏油缸伸出的長度已用數字顯示。1978年前后，上海又研制成功適用于軟粘土和淤泥質粘土的擠壓法頂管，這種方法要求的覆土厚度較大(大于2倍的管外徑)，但施工效率比普通手掘式頂管提高1倍以上。上世紀80年代以來發展更為迅速，頂管施工技術無論在理論上，還是在施工工藝方面，都有了長足的發 展。1984年前后，我國的北京、上海、南京等地先后開始引進國外先進的機械式頂管設備，使我國的頂管技術上了一個新臺階。尤其是在上海市政公司引進了日本伊勢機(ISEKI)公司的800mm 直徑的Telemale頂管掘進機之后，國外的頂管理論、施工技術和管理經驗也進入中國，如土壓平衡理論、泥水平頂管的各種試驗和相關的一些理論研究。當時，口徑在2m的鋼筋混凝土管的一次推進距離可達120m，后在1988和1992年研制成功我國第一臺多刀盤土壓平衡掘進機(DN2720mm)和第一臺加泥式土壓平衡式掘進機(DN1440mm)，均取得了較令人滿意的效果。與此同時，對頂管技術的理論研究的關注逐年增強，開始出現了比較專業的技術人員，90年代后，以當時的頂管掘進機還不夠完善。土壓式頂管機當時分為上部出土和下部出土兩種，但都沒有引入土壓力的概念。2000年后，同濟大學等高校對頂管技術方面進行了不少專項課題研究，也取到了不少成果。在1998年，中國非開挖技術協會成立，標志著我國的頂管行業開始進入規范化發展。2002年中國非開挖技術協會批準成立北京、上海、廣州和武漢四個非開挖技術研究中心，非開挖管線技術列入科技的研究進一步深入。  

 

　　3 頂管技術在我國的現狀與存在問題  

 

　　3．1 現狀  

　　經過多年的發展，頂管技術在我國已得到大量地實際工程應用，且保持著高速的增長勢頭，無論在技術上、頂管設備還是施工工藝上取得了很大的進步，在某些方面甚至達到了世界領先水平。 2001年上海隧道股份有限公司在江蘇省常州完成了長 2050m、直徑 2m的鋼筋水泥管頂管工程，是目前已完成的我國最長的頂管工程。2001年 8月～12月嘉興市污水處理排海工程一次頂進 2050m超長距離鋼筋混凝土頂管，由于選擇了合理的頂管機具型式、成功地解決了減阻泥漿運用和軸線控制等技術難題，用約5個月完成全部頂進施工，創造了新的頂管施工記錄。全長3600m、管徑為1.8米的鋼管從23至25米深的地下于2002年9月成功橫穿黃河，無論從頂進長度、埋深、地質條件，還是鋼管直徑在國內尚屬首次。其中最長的一段位于黃河主河床上，長達1259 米，還要穿越較厚的礫砂層與黃河主河槽，既是我國 西氣東輸項目的關鍵工程，也是目前世界上復雜地質條件下大直徑鋼管一次性頂進距離最長的頂管工程。2001年的上虞市污水處理工程中，玻璃纖維夾 砂管首次成功地應用于頂管。2008年在無錫長江引水工程中中鐵十局十公司采用國產設備直徑2200mm鋼管雙管同步頂進2500米。以上工程均標志著我 國的頂管施工水平達到一個新的高度，與世界先進水平日益靠近。 然而與國外發達國家，如日本、德國等先進的機械設備及施工技術水平相比，我國仍然有著顯著的差距。  

 

　　3．2 存在問題  

　　頂管技術在我國的存在的主要問題是，機械設備技術比較落后 ，地區差異明顯，水平參差不齊，缺乏規范化，人才不足，尚待進一步宣傳推廣。目前而言，對頂管機械設備我國主要依賴于進口，雖然國內也有生產企業，但技術仍落后于國際先 進水平，掘進機型號種類不足以適應工程需要，我國尚無適于 中強度巖層以上的巖盤掘進機，適應土質范圍不寬，且耐用性、機械化 、自動化水平不夠。 從地域上說，頂管技術的發展與我國地域經濟水平相適應，我國東部的頂管技術發展水平遠遠高于中西部地區，僅廣東、上海、浙江、江蘇和山東五省市就占到了非開挖鋪管工作量的 75％。而西部地區僅在西氣東輸項目下有為數不多的頂管穿越工程，中西部地區與東部沿海地區差距非常顯著。頂管施工技術在城市之間的發展不平衡，在上 海，北京、廣州等大城市技術水平比較高，應用比較普遍，但在中小城市應用較少，在中西部地區的城市應用更少。在同一城市發展也不平衡，據廣州市建委 2004 年對廣州市頂管現狀的有關調查發現，該市的頂管技術發展極不平衡，機械化的頂管施工不很多，手掘 式頂管仍占最大比例，對頂管施工技術的采用不積極，往往不是管線鋪設的首選，被看作是無法開挖的 無奈之舉。不同施工企業的施工水平也不平衡，有些還處在比較原始的階段，也有一些應用失敗的工程 ， 客觀上阻礙了頂管技術的推廣發展。 影響頂管技術應用的另一個因素是，行業規范化不夠，存在同行低水平惡性競爭的現象 ，專業人才缺乏 ，現有的從業人員大多是從事一般 的土木工程施工中轉化而來，缺少專業訓練。今后仍需加強 管理，努力推廣先進技術，提高施工水平和改善施工工藝 。  

 

　　4、 頂管技術發展方向  

　　隨著我國經濟持續穩定地增長，城市化進程的進一步加快，我國的地下管線的需求量也在逐年增加。加之人們對環境保護意識的增強頂管技術將在我國地下管線的施工中起到越來越重要的地位和作 用。非開挖技術的發展必將向規?；⒁幏痘?、國際化的方向發展。

 

　　在我國經濟高速增長的支持下，頂管技術的發展將面臨前所未有的機遇，在加快引進國外先進技術的基本上，努力消化創新，加強研發和人才培養， 其前景是非常樂觀的?？v觀國內外頂管技術的發展，發展方向將是多元化和多樣化。 在頂管直徑方面，除了向大口徑管的頂進發展以外，也向小口徑管的頂進發展。目前頂管技術最小頂進管的口徑只有75mm，最大的已達到5m(德國)，大口徑頂管有取代小型盾構的趨勢。在適應性方面，發展寬范圍、全土質型頂管機是必然趨勢，適應范圍將大為延伸，從N值為極小的土到N 值為五十多的礫石，直至軸壓強度達兩百 MPa的巖石。將微電子技術、工業傳感技術、實時控制技術和現代化控制理論與機械、液壓技術綜合運用于頂管機械上是頂管技術的發展趨勢。數字化、信息化、智能型頂管機的研制將得到更多的關注，糾偏精度、自動化程度也將得到大力提高。在不久的將來，一些全自動、高精度的掘進機會成為施工機械的主流。頂管的用途隨著相關技術的發展也將繼續擴 ，從目前的主要用于管道鋪設將發展為管道鋪設、涵頂進、地下人行通道管棚式施工等多用途型。 現在的頂管截面形狀基本上都是圓形，今后的發展趨勢是圓形、矩形、圓拱形、多邊形等，以適應箱涵頂進等各種工程的需要，故截面形狀多元化是必然趨勢。目前的頂管施工形式主要為土壓式、泥水加壓式，以后的發展將在進一步吸收國外技術的基礎上，應用管套式、氣泡式等等各種形式的頂管施工技術。隨著高精度長距離測量技術進一步的發展應運，通風系統的完善，中繼間技術、注漿減摩技術的進步，排渣系統的發展、刀盤切削系統、推進系統、出土輸送系統、供電液壓系統、監控系統、測量導向系 統，等一系列技術的突破，現有的一次性頂進距離將不斷刷新，各種復雜曲線頂管也將陸續出現。 目前我國已成立北京、上海、廣州和武漢四個非 開挖技術研究中心，我國國際非開挖技術協會單位會員已突破100個，數量居世界第4、亞洲第1。形成了行業協會、科研單位、研究中心和設備生產和施工企業組成的強大的陣營，而且每年不斷有很多人不斷加入到從事頂管等非開挖工作的行列，我國的頂管技術的必將迎來一個嶄新的階段。