经济及社会水平的迅速发展推动了城市化水平进一步提升,目前运营的排水管道中部分已无法有效满足城市功能需求。非开挖技术凭借综合成本较低、安全性较高、施工周期短的优势正逐步取代开挖工法,在管道的铺设及修复更新工程中被广泛应用。目前非开挖铺管技术的研发方向在于多种施工工艺的结合应用,先导顶拉管工艺结合了水平定向钻及微型隧道工法优势且适用于中小型管道铺设,是非开挖技术发展的趋势所在。结合实际工程对先导顶拉管工艺进行了系统的研究,主要工作及成果如下:(1)基于实际工程,对先导顶拉管工艺施工方法进行了总结,对具体参数的设计方法进行了阐述,为管材的选择、机械的选型以及施工方案设计提供依据。(2)基于对现有非开挖铺管施工的铺管力计算模型的研究,结合实际工程建立顶拉过程物理模型并提出了顶拉荷载理论计算公式,顶拉荷载组成分为刀盘迎面阻力、管侧阻力、钻杆阻力及刀盘扭矩四个部分分别进行计算,并实现程序化。(3)利用有限单元方法对先导顶拉管工艺中常用的HDPE缠绕实壁管材接头进行了研究。密封圈在完全压缩条件下产生自紧密封可抵抗3.13MPa水土压力,但接头间间隙将导致密封性能显著下降,间隙为2mm时密封失效。接头拉伸荷载主要由近端两个密封齿承担,最大应力发生于这两个密封齿之间,当荷载达150k N时开始发生局部屈服。接头剪切应力集中分布在挤压区,沿密封齿线性分布,过大的偏移下管道接头密封齿将发生分离而导致密封失效。针对管道接头密封性能以及密封齿结构进行了优化设计研究,密封圈触应力随限位槽深度的减小而增大,优化设计后深度为4mm。不同密封齿数量的接头应力分布形式相似,接头处应力随密封齿数量增加而减小。(4)以广州市番禺区DN600排水管道新建工程为例,对先导顶拉管工艺工程设计施工方法进行了详细的说明,验证了计算公式的合理性。顶拉荷载中迎面阻力与侧摩阻力作为主要组成部分占比可达55%及40.6%,而泥浆拖曳阻力及钻杆方向改变引起的荷载增量的权重相对较小,分别为1.8%及1.5%。顶拉荷载随各工程参数及顶拉距离动态变化,其中管道轨迹形态、摩擦系数及扩孔方案对顶拉力影响显著,而泥浆参数及顶拉速率影响较小。