复杂地质条件下大口径顶管注浆减阻措施研究
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四 结语
大口径长距离顶管施工技术在复杂地质条件下会遇到很多施工难题，必须在 施工过程中及时根据施工地质环境的变化调整压浆和补浆量，以及选用合适的配 浆比例调整浆液的剪切力与润溶性能，减少顶管施工阻力，从而适应现代化城市 发展中给排水工程长距离复杂地质条件的施工要求。 参考文献 [1] 李万才;大口径长距离顶管工程注浆减摩技术[J];管道技术与设备;2000 年 06
序号 1 2 3
表 3-3 同步注浆量表
顶管规格
每米同步注浆量（m3）
DN3000
0.22
DN3500
0.26
DN4000
0.30
3）减阻泥浆的补浆控制
泥浆注入过程中采用机尾同步压浆和沿线补浆的方式补浆，注浆系统布置见
下图 3-2。
图 3-2 长距离顶管的注浆管路系统图
在顶进过程中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围的空隙的大小及周围土 层的特性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大 得多，因此，施工过程中必须坚持“先压后顶、随压随顶、及时补浆”的原则做 适当的调整。
期 [2]陈军.张汝良.大口径预应力钢筋混凝土管道输水工程设计、施工中的几个问题.
[J].山东农业大学学报（自然科学版）.2007.38.（02）.304-306. [3]徐朝晖;郑全兴;;长距离大口径钢管顶管施工质量控制[J];山西建筑;2009 年 32
期.
复杂地质条件下大口径顶管注浆减阻措施研究
长度（m）
备注
131
逆坡顶进，坡度 0.5‰
398
顺坡顶进，坡度 0.5‰
611 顺坡顶进，曲线顶管，半径 R1200m
598
逆坡顶进，坡度 0.5‰
631
顺坡顶进，坡度 0.5‰
415 逆坡顶进，曲线顶管，半径 R850m
463
顺坡顶进，坡度 0.5‰
857
逆坡顶进，坡度 0.5‰
1088
逆坡顶进，坡度 0.5‰
1193
顺坡顶进，坡度 0.5‰
194
逆坡顶进，坡度 1‰
166
顺坡顶进，坡度 1‰
82
顺坡顶进，坡度 1‰
图 3-1 DN3000 管节构造图
3.顶管注浆减阻控制措施
本工程的土层地质在勘测深度范围内主要为填土层和沉积层，分布不均匀，
对施工中的顶管阻力变化影响较大，因此，在施工中要从以下几点控制顶管注浆
中图分类号 U445.4
文献标识码：A
一 前言
顶管施工技术是近年来非开挖施工技术的一种管道施工形式，相对于开槽式
挖掘施工来说，不会造成施工场地周边的交通影响和出行不便，并且施工效率高，
环境污染少，因此，被广泛应用于城市市政建设中的给排水、通讯、燃气、电力
管道的非开挖施工。但是，由于施工过程受到地质条件和施工技术的制约，在施
如果在砂性土中选择高效钠基膨润土浆液配方：膨润土 24kg，水 76kg，碱 0.8kg。
以提高浆液的剪切力与润溶性。
浆液搅拌好后须经 3—4h 存储，使膨润土颗粒充分吸水膨胀，达到下表 3-2
中指标方可使用。泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。
表 3-2 触变泥浆的配方和性能指标
配方
A浆 B浆
复杂地质条件下大口径顶管注浆减阻措施研究
尤庆飞 (中铁上海工程局市政工程有限公司 上海 200311) 【摘要】：大口径顶管施工技术在现代给排水、通讯与电力管道施工中的应 用具有极大的优越性，但是对于复杂地质条件下的施工要求，给施工带来了一定 的难度。本文结合施工实例阐述复杂地质条件下大口径顶管注浆减阻技术的施工 要点，提出注浆减阻的系列措施，为顶管施工技术解决顶进速度、长度以及方向 误差等问题提供思路。 【关键词】：泥水平衡；大口径顶管；注浆减阻；技术措施；
采用树脂型超耐蚀防腐涂料涂刷，二底二面，每度厚度 90μm。主线顶管和支线
顶管参数具体详见下表 3-1。主线各管节构造详见图 3-1。
表 3-1 主线顶管和支线顶管参数表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14
始发井 2#工作井 3#接收井 3#工作井 5#工作井 5#工作井 7#工作井 7#工作井 9#工作井 11#工作井 11#工作井 9#工作井 8#a 工作井 4#b 工作井
施工中根据管径、土层地质条件、管线长度等确定工作面的开挖方式，分为
泥水平衡顶管、土压平衡顶管和气压平衡顶管三种方式。常用的是泥水平衡式和
气压平衡式两种工作方法。泥水平衡顶管就是采用泥水平衡顶管机进行施工，并
利用顶管机泥水仓内的泥水压力来平衡顶管机所处土层中的土压力和地下水压
力，同时利用排出的泥水来输送弃土的一种顶管施工工艺。虽有许多优点，但其
2. 顶管设计
本工程顶管管径为Φ1000~Φ4000mm，采用“F”型钢承口式钢筋混凝土管，
其中 DN3000、DN3500、DN4000 管道按设计图纸要求进行预制，砼等级 C50，抗
渗等级 P8，钢筋采用冷扎带肋钢筋，橡胶圈采用氯丁合成橡胶或三元乙丙橡胶。
混凝土顶管外壁采用环氧煤沥青二涂，干膜厚度≥100μm，顶管内壁及井体内壁
膨润 土
15％ 12％
纯碱
6‰ 4‰
CMC
2‰ 1.5‰
漏斗 粘度 （秒） 42″
36″
视粘 度 CP 32.5
30.5
失水 量 ml 6
9
终切力 （达因 /mm3）
150
130
比重
1.073 1Fra Baidu bibliotek063
2）压力注浆工艺控制
注浆压入口的压力应稍大于该处的静止水压力、泥水压力之和。注浆压力不
能过大，防止管外土层受到劈裂扰动，而造成过大的后期沉降与跑浆；而注浆压
设备成本高，投入大，施工时对于复杂地质条件出现故障会导致施工受阻，因此，
注浆减阻是施工的关键。
三 大口径管道施工顶管注浆减阻施工质量控制分析
1.工程概况
昆明主城污水处理厂尾水外排及资源化利用建设工程（二期），工程是滇池
流域水污染防治（2011- 2015 年）规划的重要项目之一。工程主线东起大清河
减阻：
1）泥浆配制
采用注浆工艺润滑、减阻后可以使顶距提高 40％一 70％。
减阻用的主要材料是膨润土和水，由于膨润土在水中膨胀重量可增加 6-7
倍，经搅拌储存呈凝状，在有外力作用下呈流动状态，将其注入管外壳与土层之
间，会大大降低管节推进的摩阻力。为增加膨润浆液的减阻性能，可适量加一些
如纯碱、纤维素 CMC、缓凝剂等辅助原料。并且根据土质选择不同类型的膨润土，
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
尤庆飞 中铁上海工程局市政工程有限公司
城市建设理论研究（电子版） ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu 2013(28)
引用本文格式：尤庆飞 复杂地质条件下大口径顶管注浆减阻措施研究[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版） 2013(28)
工中往往会出现顶进距离短、顶进速度慢、方向误差等很多问题，需要在施工中
实施注浆减阻和相关的技术措施，特别是长距离顶管施工中常采用注浆减阻措
施。
二 顶管施工的原理
顶管施工法是继盾构法之后的一种地下管道施工方法，是借助于主顶油缸以
及中继间的顶进力，把工具管或顶管掘进机从工作坑内穿过土层顶进到接收坑内
吊起，将管道在工具管或掘进机后进行跟进埋设。
力过小，则浆液充填过慢。间隙填不密实，地表变形也将加大。在实践上，多取 注浆压力为 1.1~1.2 倍静止水压力、泥水压力。
注浆流量计算公式如下：
Q＝[(D+0.04)2－D2]×π×V / 4 其中：Q——同步注浆量（L/min)； D——管外径 (m)； V——顶速(mm/min)； 同步注浆总量计算公式：Q1＝[(D+0.04)2－D2]×π×L/4 其中：Q1——同步注浆总量（m3）；L——顶进长度 (m)； 同步注浆流量见下表 3-3：
沉砂池，西至西园隧道旁提升泵站，中间由 6.385km 的顶管管道连接，之间设有
3 条支线管道。
主线管道：DN3m 管道 1140m，DN3.5m 管道 4052m，DN4m 管道（下穿草海）
1193m，管道埋深 15m 左右。管道线路上设置 6 个工作井（内径 13m，深 17～19m），
4 个接收井（内径 10.5m，深 17～18m），
接收井 1#接收井 2#工作井 4#工作井 4#工作井 6#接收井 6#接收井 8#接收井 8#接收井 9#工作井 泵站进水井 9#a 接收井 8#接收井 4#a 接收井
管径 DN3000 DN3000 DN3000 DN3500 DN3500 DN3500 DN3500 DN3500 DN3500 DN4000 DN1000 DN1200 DN1200
大口径长距离顶管施工技术在复杂地质条件下会遇到很多施工难题，必须在 施工过程中及时根据施工地质环境的变化调整压浆和补浆量，以及选用合适的配 浆比例调整浆液的剪切力与润溶性能，减少顶管施工阻力，从而适应现代化城市 发展中给排水工程长距离复杂地质条件的施工要求。 参考文献 [1] 李万才;大口径长距离顶管工程注浆减摩技术[J];管道技术与设备;2000 年 06
序号 1 2 3
表 3-3 同步注浆量表
顶管规格
每米同步注浆量（m3）
DN3000
0.22
DN3500
0.26
DN4000
0.30
3）减阻泥浆的补浆控制
泥浆注入过程中采用机尾同步压浆和沿线补浆的方式补浆，注浆系统布置见
下图 3-2。
图 3-2 长距离顶管的注浆管路系统图
在顶进过程中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围的空隙的大小及周围土 层的特性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大 得多，因此，施工过程中必须坚持“先压后顶、随压随顶、及时补浆”的原则做 适当的调整。
期 [2]陈军.张汝良.大口径预应力钢筋混凝土管道输水工程设计、施工中的几个问题.
[J].山东农业大学学报（自然科学版）.2007.38.（02）.304-306. [3]徐朝晖;郑全兴;;长距离大口径钢管顶管施工质量控制[J];山西建筑;2009 年 32
期.
复杂地质条件下大口径顶管注浆减阻措施研究
长度（m）
备注
131
逆坡顶进，坡度 0.5‰
398
顺坡顶进，坡度 0.5‰
611 顺坡顶进，曲线顶管，半径 R1200m
598
逆坡顶进，坡度 0.5‰
631
顺坡顶进，坡度 0.5‰
415 逆坡顶进，曲线顶管，半径 R850m
463
顺坡顶进，坡度 0.5‰
857
逆坡顶进，坡度 0.5‰
1088
逆坡顶进，坡度 0.5‰
1193
顺坡顶进，坡度 0.5‰
194
逆坡顶进，坡度 1‰
166
顺坡顶进，坡度 1‰
82
顺坡顶进，坡度 1‰
图 3-1 DN3000 管节构造图
3.顶管注浆减阻控制措施
本工程的土层地质在勘测深度范围内主要为填土层和沉积层，分布不均匀，
对施工中的顶管阻力变化影响较大，因此，在施工中要从以下几点控制顶管注浆
中图分类号 U445.4
文献标识码：A
一 前言
顶管施工技术是近年来非开挖施工技术的一种管道施工形式，相对于开槽式
挖掘施工来说，不会造成施工场地周边的交通影响和出行不便，并且施工效率高，
环境污染少，因此，被广泛应用于城市市政建设中的给排水、通讯、燃气、电力
管道的非开挖施工。但是，由于施工过程受到地质条件和施工技术的制约，在施
如果在砂性土中选择高效钠基膨润土浆液配方：膨润土 24kg，水 76kg，碱 0.8kg。
以提高浆液的剪切力与润溶性。
浆液搅拌好后须经 3—4h 存储，使膨润土颗粒充分吸水膨胀，达到下表 3-2
中指标方可使用。泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。
表 3-2 触变泥浆的配方和性能指标
配方
A浆 B浆
复杂地质条件下大口径顶管注浆减阻措施研究
尤庆飞 (中铁上海工程局市政工程有限公司 上海 200311) 【摘要】：大口径顶管施工技术在现代给排水、通讯与电力管道施工中的应 用具有极大的优越性，但是对于复杂地质条件下的施工要求，给施工带来了一定 的难度。本文结合施工实例阐述复杂地质条件下大口径顶管注浆减阻技术的施工 要点，提出注浆减阻的系列措施，为顶管施工技术解决顶进速度、长度以及方向 误差等问题提供思路。 【关键词】：泥水平衡；大口径顶管；注浆减阻；技术措施；
采用树脂型超耐蚀防腐涂料涂刷，二底二面，每度厚度 90μm。主线顶管和支线
顶管参数具体详见下表 3-1。主线各管节构造详见图 3-1。
表 3-1 主线顶管和支线顶管参数表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14
始发井 2#工作井 3#接收井 3#工作井 5#工作井 5#工作井 7#工作井 7#工作井 9#工作井 11#工作井 11#工作井 9#工作井 8#a 工作井 4#b 工作井
施工中根据管径、土层地质条件、管线长度等确定工作面的开挖方式，分为
泥水平衡顶管、土压平衡顶管和气压平衡顶管三种方式。常用的是泥水平衡式和
气压平衡式两种工作方法。泥水平衡顶管就是采用泥水平衡顶管机进行施工，并
利用顶管机泥水仓内的泥水压力来平衡顶管机所处土层中的土压力和地下水压
力，同时利用排出的泥水来输送弃土的一种顶管施工工艺。虽有许多优点，但其
2. 顶管设计
本工程顶管管径为Φ1000~Φ4000mm，采用“F”型钢承口式钢筋混凝土管，
其中 DN3000、DN3500、DN4000 管道按设计图纸要求进行预制，砼等级 C50，抗
渗等级 P8，钢筋采用冷扎带肋钢筋，橡胶圈采用氯丁合成橡胶或三元乙丙橡胶。
混凝土顶管外壁采用环氧煤沥青二涂，干膜厚度≥100μm，顶管内壁及井体内壁
膨润 土
15％ 12％
纯碱
6‰ 4‰
CMC
2‰ 1.5‰
漏斗 粘度 （秒） 42″
36″
视粘 度 CP 32.5
30.5
失水 量 ml 6
9
终切力 （达因 /mm3）
150
130
比重
1.073 1Fra Baidu bibliotek063
2）压力注浆工艺控制
注浆压入口的压力应稍大于该处的静止水压力、泥水压力之和。注浆压力不
能过大，防止管外土层受到劈裂扰动，而造成过大的后期沉降与跑浆；而注浆压
设备成本高，投入大，施工时对于复杂地质条件出现故障会导致施工受阻，因此，
注浆减阻是施工的关键。
三 大口径管道施工顶管注浆减阻施工质量控制分析
1.工程概况
昆明主城污水处理厂尾水外排及资源化利用建设工程（二期），工程是滇池
流域水污染防治（2011- 2015 年）规划的重要项目之一。工程主线东起大清河
减阻：
1）泥浆配制
采用注浆工艺润滑、减阻后可以使顶距提高 40％一 70％。
减阻用的主要材料是膨润土和水，由于膨润土在水中膨胀重量可增加 6-7
倍，经搅拌储存呈凝状，在有外力作用下呈流动状态，将其注入管外壳与土层之
间，会大大降低管节推进的摩阻力。为增加膨润浆液的减阻性能，可适量加一些
如纯碱、纤维素 CMC、缓凝剂等辅助原料。并且根据土质选择不同类型的膨润土，
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
尤庆飞 中铁上海工程局市政工程有限公司
城市建设理论研究（电子版） ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu 2013(28)
引用本文格式：尤庆飞 复杂地质条件下大口径顶管注浆减阻措施研究[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版） 2013(28)
工中往往会出现顶进距离短、顶进速度慢、方向误差等很多问题，需要在施工中
实施注浆减阻和相关的技术措施，特别是长距离顶管施工中常采用注浆减阻措
施。
二 顶管施工的原理
顶管施工法是继盾构法之后的一种地下管道施工方法，是借助于主顶油缸以
及中继间的顶进力，把工具管或顶管掘进机从工作坑内穿过土层顶进到接收坑内
吊起，将管道在工具管或掘进机后进行跟进埋设。
力过小，则浆液充填过慢。间隙填不密实，地表变形也将加大。在实践上，多取 注浆压力为 1.1~1.2 倍静止水压力、泥水压力。
注浆流量计算公式如下：
Q＝[(D+0.04)2－D2]×π×V / 4 其中：Q——同步注浆量（L/min)； D——管外径 (m)； V——顶速(mm/min)； 同步注浆总量计算公式：Q1＝[(D+0.04)2－D2]×π×L/4 其中：Q1——同步注浆总量（m3）；L——顶进长度 (m)； 同步注浆流量见下表 3-3：
沉砂池，西至西园隧道旁提升泵站，中间由 6.385km 的顶管管道连接，之间设有
3 条支线管道。
主线管道：DN3m 管道 1140m，DN3.5m 管道 4052m，DN4m 管道（下穿草海）
1193m，管道埋深 15m 左右。管道线路上设置 6 个工作井（内径 13m，深 17～19m），
4 个接收井（内径 10.5m，深 17～18m），
接收井 1#接收井 2#工作井 4#工作井 4#工作井 6#接收井 6#接收井 8#接收井 8#接收井 9#工作井 泵站进水井 9#a 接收井 8#接收井 4#a 接收井
管径 DN3000 DN3000 DN3000 DN3500 DN3500 DN3500 DN3500 DN3500 DN3500 DN4000 DN1000 DN1200 DN1200