泥水平衡式大中型口径顶管施工工法

泥水平衡式大中型口径顶管施工工法

泥水平衡式大中型口径顶管施工工法

工法编号：RJGF(闽)—11—2009

完成单位：福建省第五建筑工程公司主要完成人：郭锡明、林琛、陈汉良、刘清才

1 前言

随着城市建设的发展，市政管网施工的问题日益突出，传统的开槽施工，因破坏道路、影响交通、污染环境等，越来越不适合于城区施工，小口径拖拉管的施工也逐渐不能满足社会高速发展、城市扩张的需求，而顶管施工则切实解决了存在的问题，在市政管网施工中得到了越来越多的应用。我司在泉州市江南池店组团污水管网主干管工程、泉州市北峰组团污水管网主干管工程、泉州市江南3号泵站污水管网系统工程等大中口径给排水管网工程中采用了泥水平衡式顶管施工技术，经过多年的施工实践，总结出了复杂地质条件下大中型口径泥水平衡式顶管施工工法，取得了明显的社会效益和经济效益。

2 工法特点

2.0.1 本工法是一种非开挖施工技术，地下穿越能力强，施工工作面不大，可方便在繁华市区施工，对

顶进管道周围地层扰动少，能维持不同土质挖掘面上的稳定平衡；土层损失小，产生的地表面变形小。2.0.2 本工法顶进施工时的连续作业性能好，施工进度快。

2.0.3 采用本工法施工时的总顶力较小，尤其在黏性土层中的长距离顶进，优于其他类型的顶管工法。

2.0.4 在工作井内的作业环境较好，能够安全地实现顶进作业。

2.0.5 施工噪音小，不破坏道路、不影响交通，环境污染小，施工精度高，技术先进。

3 适用范围

3.0.1 本工法适应于各类大中型地下管道施工（管径大于1200毫米），通常包括混凝土管道、钢管、玻璃纤维加强管、球墨铸铁管道等等。

3.0.2 本工法适应于各种不同的土质条件，尤其对地下水位很高，地下水压力变化较大的地层更具有优越性。

4 工艺原理

泥水平衡式顶管机是利用泥水压力来平衡顶进工作面上的水压力和土压力，通过调节出泥舱的泥水

压力稳定开挖面，弃土以泥水方式排放出顶管机，在不开挖地表的情况下，利用液压顶进工作站从工作坑将铺设的管道顶入，从而在顶管机之后直接铺设管道。工艺原理参见图4。

图 4 工艺原理图

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

当顶管线路选定，各标段的工作井和接收井位置确定后，各标段开始施工的工艺流程可参照图 5.1进行。

沉井施工 设备安装泥浆沉安装进泥泵、安装后座墙 安装导轨

安装进排泥管、接通电路、油路

安装顶进油

接通电源

安装激光仪、 机头吊装就位

安装泥浆搅拌筒操纵台就

安装洞口止水

测 量 放 样

试车

顶进施工

顶进到位

图5.1 工艺流程图

5.2 操作要点

5.2.1 施工准备

1 施工资料准备

1)工程施工前应由设计单位进行设计交底及图

纸会审，发现问题及时向设计单位提出变更修改。

2)工程施工前应掌握管道沿线的地形、地貌、

建筑物、各种管线及设施情况，熟悉工程地质勘察报告、水文地质资料、气象资料。

3)结合工程实际，编制施工组织设计，制定保

证安全质量的措施。

2 施工测量：根据测量控制点的坐标和高程，布置现场的测量控制点，并设永久性测量控制桩。

3 工作井与接收井施工：工作井必须满足在顶

力和周边水土压力作用下的强度和变形要求，结构形式应根据顶力大小和地下水情况因地制宜地选择。

4 顶力估算

1)施工前，应对总顶力进行估算，以验算设备

及材料承受力和确定工艺。

2)顶力计算参考《给水排水工程顶管技术规程》

CECS 246:2008

F=πDLfk+NF

F——总顶力标准值（KN）；

D——管道的外径（m）；

L——管道设计顶进长度（m）；

Fk——管道外壁与土的平均摩阻力（KN/m²）（参考表5.2.1）

NF——顶管机的迎面阻力（KN）

NF=（π/4） Dg²rsHs

Dg——顶管机外径（m）;

Rs——土的重度（KN/m³）;

Hs——覆盖层厚度（m）;

3）当估算总顶力大于管节允许顶力设计值或工作井允许顶力设计值时，应设中继环。

表5.2.1 管道外壁与土的平均摩阻力（fK）取值

（KN/m²）

土的种类软粘土粉性土粉细土中粗砂

混凝土管 3.0～5.0 5.0～8.0 8.0～11.0 11.0～16.0 触变泥浆

钢管 3.0～4.0 4.0～7.0 7.0～10.0 10.0～13.0 注：玻璃纤维增强塑料夹砂管可参照钢管乘以0.8系数。

5 顶管准备工作

1)为了顺利完成顶管接收工作，顶管施工之前

在进洞口和出洞口位置，应进行洞口土体加固。

如果土质不是很软，可采用门式加固法，即对所顶管道两侧和顶部一定宽度和长度范围内的土体进行加固，以提高这部分土的强度，从而使工具管或掘进机在出洞或进洞中不发生坍土现象。

如果土质比较软，则必须在管道顶进的一定范围内，对整个断面进行加固。如果土质比较好，比较硬，挖掘面上的土体又能自立，这时也可以不必进行土体加固。土体加固技术一般有高压旋喷技术、搅拌桩技术、注浆技术等。

2)为保证工作井和接受井顺利到位和顺利实施

进出洞口工序，在工作井和接收井进出洞口应设置封门。洞口可用低强度等级水泥砖砌筑砖封门，在掘进机到达接收井时，可将砖封门挤倒或切削掉。有时，也可以用低强度等级的混凝土取代砖头。

3)安装洞口止水装置：为保证顶管机进出洞时泥浆和地下水不从顶管机外周围涌出，需在顶进方向安装洞口止水装置。洞口止水装置安装在工作井与接收井沿管线方向的侧壁预留洞上，预留洞的直径应比顶管机外径稍大，其由预埋螺栓，钢压环及橡胶圈组成。洞口止水装置见图5.2.1。

图5.2.1 洞口止水装置图

4)轨道及顶进后背安装：轨道安装误差在±5mm 之内，确保背铁与导轨垂直。

5)机头安装：机头整体吊至基坑导轨上，调正机头，接通自控系统，检查实际数值与计算机显示数值是否相符。

6)泥水分离系统调试，检查泥路循环是否正常。

7)工作井顶进系统调试。

8)供电系统调试。

9)工作井内高程、中心桩校正。