小口径顶管工法文本

山东省市政工程工法

文

本

材

料

菏泽城建工程发展集团有限公司

2012年2月19日

小口径顶管施工工法

菏泽城建工程发展集团有限公司

刘永袁雷孟玉领桑珍

1.前言

随着城市建设的发展，尤其是旧城改造的加快，各类小管径的管道埋设工程不断增多，但传统的开槽施工因破坏道路、影响交通、环境污染等，越来越不适应施工需要。这就促使建设和施工单位研究、使用新的替代工法，而小口径顶管施工工艺来敷设管道或修复旧管道，即是很好替代工法。菏泽城建工程发展集团公司及其菏泽鹏远市政工程工程有限公司，经过多年的工程实践，总结出了小口径顶管施工工法。

2.工法特点

2.0.1 顶管是解决施工难题、加快施工进度的好方案，该顶管方法施工速度快、施工精度较高。

2.0.2 小口径顶管施工工法与传统的开挖铺设管道相比明显的环保、技术和经济优势，主要有

如下特点：

1．不破坏既有道路，不影响交通；

2．施工噪音小，排泥浆少，对环境影响小，文明、安全施工程度高；

3．可实现曲线埋设、可穿越障碍物等，施工精度高，技术先进；

4．速度快；

5．综合施工成本低。

3.适用范围

采用小口径顶管机进行顶管施工，主要用于口径较小的下水管道、煤气、电缆、通讯的管道敷设施工，在这里主要介绍我们常用的水平钻顶管机的使用。

利用该机施工，适合的土质范围比较广，并且不受覆土深度的影响，但在砂砾土、淤泥质土层及中砂土层中使用有一定技术难度。

顶管工程一般按管径可分大口径顶管（管径大于 2000 毫米）、中口径顶管（管径在 900 毫米∼2000 毫米）和小口径顶管（管径小于 900 毫米），在本工法中所指小口径顶管是指管径小于 500mm

的管道顶进技术。

4.工艺原理

4.0.1 采用小口径顶管机进行顶管施工，其工艺原理是：通过小口径顶管机进行钻孔、扩孔、

灌注泥浆减阻、扩孔至设计管径时进行拉管、拉管至设计长度时完成了顶管任务。

详见：图 4.1、4.2、4.3.

道路

钻机安装

工作井接收井图 4.1 典型小口径顶管第一阶段：工作井、接收井施工、钻机安装

道路

钻机

钻孔方向扩孔方向

工作井接收井

图 4.2 典型小口经顶管第二阶段：钻孔、扩孔

道路

PE管热

熔焊接钻机拉管方向

工作井接收井

图 4.3 典型小口经顶管第三阶段：热熔焊接、拉管

水平定向钻机都是由钻机系统、动力系统、控向系统、泥浆系统、钻具及附助机具组成，它们的结构及功能介绍如下：1．钻机系统：是穿越设备钻进作业及回拖作业的主体，它由钻机主机、转盘等组成，钻机主机放置在钻机架上，用以完成钻进作业和回拖作业。转盘装在钻机主机前端，连接钻杆，并通过改变转盘转向和输出转速及扭矩大小，达到不同作业状态的要求。2．动力系统：由液压动力源和发电机组成动力源是为钻机系统提供高压液压油作为钻机的动力，发电机为配套的电气设备及施工现场照明提供电力。

3．控向系统：控向系统是通过计算机监测和控制钻头在地下的具体位置和其它参数，引导钻头正确钻进的方向性工具，由于有该系统的控制，钻头才能按设计曲线钻进，现经常采用的有手提无

线式和有线式两种形式的控向系统。

4．泥浆系统：泥浆系统由泥浆混合搅拌罐和泥浆泵及泥浆管路组成，为钻机系统提供适合钻进工况的泥浆。

5．钻具及辅助机具：是钻机钻进中钻孔和扩孔时所使用的各种机具。钻具主要有适合各种地质的钻杆，钻头、泥浆马达、扩孔器，切割刀等机具。辅助机具包括卡环、旋转活接头和各种管径的

拖拉头。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1 总体施工流程

测量放线→工作井、接收井施工→顶管设备安装→导向钻孔→预扩孔至 1/2D→扩孔至2/3D→扩孔至 D→拉管→施工下一根管→依次施工其它管→顶管设备拆除→管头处理→检查井或电缆沟施工。

5.2 施工资料准备

5.2.1 工程施工前应由设计单位进行设计交底，当施工单位发现施工图有错误时，应及时向设计单位提出变更设计的要求。

5.2.2 工程施工前应掌握管道顶进沿线的下列情况和资料：

1．现场地形、地貌、建筑物、各种管线和其他设施的情况；

2．工程地质和水文地质资料、气象资料；

3．工程用地、交通运输及排水条件，施工供水、供电条件；

1．施工前，促请建设单位组织有关单位向施工单位进行现场交桩；

2．临时水准点和管道轴线控制桩的设置应便于观测且必须牢固，并采用保护措施。

3．临时水准点、管道轴线控制桩、高程桩，应经过复核方可使用，

并应经常校核。

4．已建管道、构筑物等与本工程衔接的平面位置和高程，开工前应校测。

5.3 工作井与接收井制作

工作坑开挖时（沉井除外）应按施工设计规定及时支护，可采用与墙体连接的钢筋混凝土圈粱和支撑梁的方法支护，也可采用钢管支撑法支护。

如下图所示：

工作井示意图

接收井示意图

工作井、接收井采用分层开挖、分层支撑的方法施工，随挖随击使整个支撑体系随人工挖土而下沉。

5.4 顶管前施工准备

5.4.1 钻孔前可以测出地下管线的位置、深度。

5.4.2 结合现场工作井的实际管线位置，精确设计出人穿越管线的轨迹

5.4.3 导孔阻力计算

5.4.4 扩孔孔径分级

5.4.5 拉管压力控制值估算

5.5 泥浆配比

5.5.1 在砂层、砾石、卵石以及破碎带地层中钻进时

在砂层、砾石、卵石以及破碎带地层中钻进，成孔的难度很大，其泥浆可用膨润土拌制。配比

如下表所示：

6.材料与设备

本工法所需的材料，采用的机具设备见表6。

表6 材料与机具表