地下通道矩形顶管施工技术
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始发过程
4.85
顶管主机
4.34
管片
4.3
Personal designed by Lijiezhi
接收井场地
7
1.4
2.07
顶管主机
6.04
6.1
9
1m+主机+1m
4.85
密封环 内衬结构
围护结构
吊出井平面
2.07
Personal designed by Lijiezhi
接收过程
4.85
顶管主机
4、平衡出洞方案
接收井回灌泥浆，启用铰接千斤顶，剪 切破坏加固体，顶推洞身加固体出洞。
辅助措施：地表取芯、水平取芯。 最终实施方案。
Personal designed by Lijiezhi
水中出洞
出洞效果
Personal designed by Lijiezhi
处理实施细节
1、连续墙破除
连续墙分两次破除，第一次60cm，第二 次20cm。第二次破除时自下而上。
素墙+旋喷桩加固
旋喷桩 素墙
Βιβλιοθήκη Baidu
素墙 旋喷桩
密封环
密封环 导轨
端头加固平面
端头加固纵剖面
核心问题：刀盘破混凝土能力→低标号混凝土 一般只用于补救措施
2 0.7
Personal designed by Lijiezhi
常见问题1：渗漏
问题描述：
加固效果差，加固 体不连续，未达到止水 效果
补救措施：
始发或到达前钻水 平孔检验效果，有渗漏 需采取注浆或补旋喷措 施直至达到止水效果为 止。
乳化油 7
Personal designed by Lijiezhi
止退装置
Personal designed by Lijiezhi
密封环
Personal designed by Lijiezhi
五、应急处理案例
◆海珠广场站Ⅱ号通道刀具严重损毁应急处理 ◆文化公园站Ⅵ号通道端头渗漏应急处理
Personal designed by Lijiezhi
2
4
顶管主机 4.34
管片 4.3
Personal designed by Lijiezhi
4
教训与启示
1、元凶是“孤石”。地质 资料显示人工填土层进入通道 顶部，应分析是否有人工“孤 石”的可能，或可以避免事故。
2、操作人员在发现刀盘扭 矩、声音异常时应立即停止掘 进，处理“孤石”后再掘进， 可以避免损失扩大。
土体改良与管节减摩
土体改良
砂性土排土不畅或造成砂层固结 刀盘面板添加剂注入孔 膨润土和发泡剂等
管节减摩
减少土体与管道间摩阻力 在管道外壁压注触变泥浆
触变泥浆配比表（按公斤/立方米计）
序号 配方1 配方2
膨润土 200～250
170
水 350 1000
纯碱 2.5～4.5
5
CMC（CMS） 1.5～2.5
Personal designed by Lijiezhi
四、其他辅助措施
◆千斤顶反力台 ◆土体改良与管节减摩 ◆止退装置 ◆密封环
Personal designed by Lijiezhi
千斤顶反力台
4.85
保持千斤 顶后靠背
垂直
顶管主机
6.04
流塑状等 不良地层
加固
Personal designed by Lijiezhi
场地要求：◆始发井
◆接收井
掘进过程：◆始发
◆接收
Personal designed by Lijiezhi
始发井场地
1.4
10
1m+主机+钢副环+千斤顶+反力台架
旋喷桩
4.85
顶管主机
6.04
管片
6 9
密封环 1~1.5m
内衬结构
围护结构
始发井平面
Personal designed by Lijiezhi
行星刀盘（公转+自转）
Personal designed by Lijiezhi
行星刀盘组合
Personal designed by Lijiezhi
土压平衡式
Personal designed by Lijiezhi
泥水平衡式
Personal designed by Lijiezhi
二、场地要求及掘进过程
Ⅰ号通道概况
双管旋喷桩 单管旋喷桩
密封环 2.50
接收井加固平面
双管旋喷桩 单管旋喷桩
密封环 2.50
始发井加固平面
Personal designed by Lijiezhi
4
0.7
车站结构
管片
4.3
管片
4.3
旋喷桩加固区域
管片
4.3
管片
4.3
管片
4.3
管片
4.3
密封环
导轨
2.5
始发井剖面
2
4
Personal designed by Lijiezhi
旋喷桩加固区域 4.85
1.8
密封环
2.5 接收井剖面
管片 4.3
顶管主机 4.34
2
Personal designed by Lijiezhi
处理方案比选过程
旋喷桩加固区域
4.85
1.8
密封环
2.49 接收井剖面
2
4
顶管主机 4.34
管片 4.3
1、强行顶进
发现刀具严重损毁时，机壳距加固体约 40cm，开仓风险巨大。
推荐加固体厚度：均质淤泥、粘土、残积土地层1.8~2.0米； 复合含砂地层2.8~3.0米
Personal designed by Lijiezhi
接收井加固体厚度
◆预先破除围护结构时，厚度同始发井 ◆抵达后破除围护结构时，机壳切入加固体1米，厚度约1.8米
1 4.85
2
顶管主机
4.34
导轨
密封环
2.76
端头加固平面
搅拌桩加固区域 旋喷桩加固区域
密封环 导轨
端头加固纵剖面
2.85
2 0.7
Personal designed by Lijiezhi
注浆加固（自稳性较好地层）
2 0.7 0.7
密封环 导轨
2.74
垂直注浆加固
密封环 导轨
2.74
水平注浆加固
Personal designed by Lijiezhi
偏心刀排
Personal designed by Lijiezhi
大小刀盘组合
Personal designed by Lijiezhi
大刀盘、偏心刀排组合
Personal designed by Lijiezhi
小刀盘、偏心刀排组合
Personal designed by Lijiezhi
2、取芯降低抗剪强度
垂直取芯、水平取芯
3、注浆孔预留
预埋注浆管，在破除连续墙和顶进过程中， 如有渗漏时注浆止水。
4、平衡泥浆
砂层顶标高+1米以下回填泥浆。其余灌水 回填。
5、管片背后注浆回填
注浆完成后方可抽出平衡泥浆。
双管旋喷桩 单管旋喷桩
密封环 2.50
接收井加固平面
4.85
1.8
2.49
接收井剖面
接收井纵剖面
加固体
2.85
6.1
2.85
Personal designed by Lijiezhi
旋喷桩加固
旋喷桩
密封环
2.76
端头加固平面
2
3
旋喷桩加固区域
密封环 导轨
端头加固纵剖面
0.7
Personal designed by Lijiezhi
搅拌桩+旋喷桩加固
2.85
6.1
旋喷桩 搅拌桩
密封环
4.34
管片
4.3
管片
4.3
Personal designed by Lijiezhi
三、端头加固
加固目的：◆止渗漏
◆抵抗破桩后的土体压力
加固方法：◆旋喷桩
◆搅拌桩+旋喷桩 ◆注浆 ◆素墙+旋喷
常见问题：◆渗漏
◆完整性差 ◆砂层问题
Personal designed by Lijiezhi
始发井加固体厚度
渗漏情况
Personal designed by Lijiezhi
补充加固过程
第一次：双管旋喷
靠端头连续墙旋喷深度14m实桩，其余为顶管4.3m高度范围 上下各3m实桩（总深12m，实桩10.3m）。在旋喷桩加固完成后， 连续墙水平探孔时有发现漏水漏砂现象。经过钻孔取样，砂层成 桩不连续。
第二次：袖阀管双液化学注浆
3、采用素连续墙加固需要验证刀盘适应性、控制混凝土强 度。
4、研究刀盘切削玻璃纤维筋的可能性。 5、本案采用了平衡出洞方案，地面沉降控制效果良好。
Personal designed by Lijiezhi
+=
手机已不再是贵族！ 盾构已成最廉价的工法！
顶管也即将如此！
强行顶进至机壳进入加固体，此阶段顶 进约50cm，取出石块、部分损毁刀具。进入 加固体后无法继续顶进。
2、竖井方案
用竖井开挖方式去除加固体。因顶管机 上方靠车道侧土体无法加固，未实施。
3、矿山法方案
用矿山法开挖方式去除加固体。因机壳 切入加固体仅0.1米，仍有较大风险。
工期长，管后泥浆固结对继续顶进不利。 未实施。
◆海珠广场站Ⅱ号通道刀具严重损毁应急处理
Personal designed by Lijiezhi
刀具损毁状况
4
Personal designed by Lijiezhi
刀具损毁原因
旋喷桩加固区域 4.85
密封环
2.5 接收井剖面
顶管主机 4.34 管片 4.3
2
Personal designed by Lijiezhi
吊出端地质钻杆
Personal designed by Lijiezhi
教训与启示
1、砂层加固效果难于保证，因慎重选择端头加固方式。本 案原设计方案为搅拌桩为主，旋喷桩配合。因木桩原因改为全 旋喷桩加固，应采取相应措施保证旋喷质量（见有关章节）。
2、加固过程必须保质保量一次到位，之后的补救措施很难 有效果。
Personal designed by Lijiezhi
问题描述：
加固体与围护结构之间是止水薄弱环节，易形成渗水通道
加强措施：
始发或到达前钻水平孔检验效果，有渗漏需采取注浆或补旋喷措 施，并可在转交处增加旋喷桩，延长渗水路径。
Personal designed by Lijiezhi
常见问题2：加固体完整性
3、平衡出洞是控制地表沉 降的最有效措施，建议条件具 备的工点尽可能采用。
旋喷桩加固区域
密封环
2.5 接收井剖面
2
Personal designed by Lijiezhi
◆文化公园站Ⅵ号通道端头渗漏应急处理
Personal designed by Lijiezhi
设计端头加固方案概况
Personal designed by Lijiezhi
Personal designed by Lijiezhi
地下通道矩形顶管施工技术
广州地铁 李阶智
Personal designed by Lijiezhi
一、矩形顶管机类型
◆刀盘类型 ◆压力平衡模式
Personal designed by Lijiezhi
开敞式
网格式
Personal designed by Lijiezhi
良好
Personal designed by Lijiezhi
问题描述：
加固效果差，加固 体不连续，可能起不到 止水和抵抗土体压力的 作用
补救措施：
始发或到达前钻垂 直孔检验效果，完整性 差时应采取补强措施
温馨提示：
操作手经验至关重 要，关系到加固能否一 步到位。补强措施费时 费力，也很难达到预期 效果
4排间距0.8m-1.0m。经探孔、抽芯检验，有一定的止水效 果，但加固体整体性仍较差，连续墙破除过程仍有较大风险。
Personal designed by Lijiezhi
素连续墙方案
Personal designed by Lijiezhi
顶进过程遇到的问题
素混凝土连续墙 始发井连续墙钢筋
原有加固体 木桩
Personal designed by Lijiezhi
常见问题3：砂层问题
问题描述：
砂层因渗透性强，旋喷压力损
失，难以达到加固效果；
中粗砂层往往标贯值很高，搅
4.85
拌桩难以实施等。
顶管主机
4.34
加固效果往往出现两个极端：
加固效果很差或强度过高（可达
20~30MPa）给掘进带来困难。
措施：
1、选用双管旋喷桩； 2、自外向内加固； 3、加入惰性物质—膨润土， 既可以增加砂层抗渗性，防止旋 喷压力损失，又可以防止强度过 高的问题。
4.85
顶管主机
4.34
管片
4.3
Personal designed by Lijiezhi
接收井场地
7
1.4
2.07
顶管主机
6.04
6.1
9
1m+主机+1m
4.85
密封环 内衬结构
围护结构
吊出井平面
2.07
Personal designed by Lijiezhi
接收过程
4.85
顶管主机
4、平衡出洞方案
接收井回灌泥浆，启用铰接千斤顶，剪 切破坏加固体，顶推洞身加固体出洞。
辅助措施：地表取芯、水平取芯。 最终实施方案。
Personal designed by Lijiezhi
水中出洞
出洞效果
Personal designed by Lijiezhi
处理实施细节
1、连续墙破除
连续墙分两次破除，第一次60cm，第二 次20cm。第二次破除时自下而上。
素墙+旋喷桩加固
旋喷桩 素墙
Βιβλιοθήκη Baidu
素墙 旋喷桩
密封环
密封环 导轨
端头加固平面
端头加固纵剖面
核心问题：刀盘破混凝土能力→低标号混凝土 一般只用于补救措施
2 0.7
Personal designed by Lijiezhi
常见问题1：渗漏
问题描述：
加固效果差，加固 体不连续，未达到止水 效果
补救措施：
始发或到达前钻水 平孔检验效果，有渗漏 需采取注浆或补旋喷措 施直至达到止水效果为 止。
乳化油 7
Personal designed by Lijiezhi
止退装置
Personal designed by Lijiezhi
密封环
Personal designed by Lijiezhi
五、应急处理案例
◆海珠广场站Ⅱ号通道刀具严重损毁应急处理 ◆文化公园站Ⅵ号通道端头渗漏应急处理
Personal designed by Lijiezhi
2
4
顶管主机 4.34
管片 4.3
Personal designed by Lijiezhi
4
教训与启示
1、元凶是“孤石”。地质 资料显示人工填土层进入通道 顶部，应分析是否有人工“孤 石”的可能，或可以避免事故。
2、操作人员在发现刀盘扭 矩、声音异常时应立即停止掘 进，处理“孤石”后再掘进， 可以避免损失扩大。
土体改良与管节减摩
土体改良
砂性土排土不畅或造成砂层固结 刀盘面板添加剂注入孔 膨润土和发泡剂等
管节减摩
减少土体与管道间摩阻力 在管道外壁压注触变泥浆
触变泥浆配比表（按公斤/立方米计）
序号 配方1 配方2
膨润土 200～250
170
水 350 1000
纯碱 2.5～4.5
5
CMC（CMS） 1.5～2.5
Personal designed by Lijiezhi
四、其他辅助措施
◆千斤顶反力台 ◆土体改良与管节减摩 ◆止退装置 ◆密封环
Personal designed by Lijiezhi
千斤顶反力台
4.85
保持千斤 顶后靠背
垂直
顶管主机
6.04
流塑状等 不良地层
加固
Personal designed by Lijiezhi
场地要求：◆始发井
◆接收井
掘进过程：◆始发
◆接收
Personal designed by Lijiezhi
始发井场地
1.4
10
1m+主机+钢副环+千斤顶+反力台架
旋喷桩
4.85
顶管主机
6.04
管片
6 9
密封环 1~1.5m
内衬结构
围护结构
始发井平面
Personal designed by Lijiezhi
行星刀盘（公转+自转）
Personal designed by Lijiezhi
行星刀盘组合
Personal designed by Lijiezhi
土压平衡式
Personal designed by Lijiezhi
泥水平衡式
Personal designed by Lijiezhi
二、场地要求及掘进过程
Ⅰ号通道概况
双管旋喷桩 单管旋喷桩
密封环 2.50
接收井加固平面
双管旋喷桩 单管旋喷桩
密封环 2.50
始发井加固平面
Personal designed by Lijiezhi
4
0.7
车站结构
管片
4.3
管片
4.3
旋喷桩加固区域
管片
4.3
管片
4.3
管片
4.3
管片
4.3
密封环
导轨
2.5
始发井剖面
2
4
Personal designed by Lijiezhi
旋喷桩加固区域 4.85
1.8
密封环
2.5 接收井剖面
管片 4.3
顶管主机 4.34
2
Personal designed by Lijiezhi
处理方案比选过程
旋喷桩加固区域
4.85
1.8
密封环
2.49 接收井剖面
2
4
顶管主机 4.34
管片 4.3
1、强行顶进
发现刀具严重损毁时，机壳距加固体约 40cm，开仓风险巨大。
推荐加固体厚度：均质淤泥、粘土、残积土地层1.8~2.0米； 复合含砂地层2.8~3.0米
Personal designed by Lijiezhi
接收井加固体厚度
◆预先破除围护结构时，厚度同始发井 ◆抵达后破除围护结构时，机壳切入加固体1米，厚度约1.8米
1 4.85
2
顶管主机
4.34
导轨
密封环
2.76
端头加固平面
搅拌桩加固区域 旋喷桩加固区域
密封环 导轨
端头加固纵剖面
2.85
2 0.7
Personal designed by Lijiezhi
注浆加固（自稳性较好地层）
2 0.7 0.7
密封环 导轨
2.74
垂直注浆加固
密封环 导轨
2.74
水平注浆加固
Personal designed by Lijiezhi
偏心刀排
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大小刀盘组合
Personal designed by Lijiezhi
大刀盘、偏心刀排组合
Personal designed by Lijiezhi
小刀盘、偏心刀排组合
Personal designed by Lijiezhi
2、取芯降低抗剪强度
垂直取芯、水平取芯
3、注浆孔预留
预埋注浆管，在破除连续墙和顶进过程中， 如有渗漏时注浆止水。
4、平衡泥浆
砂层顶标高+1米以下回填泥浆。其余灌水 回填。
5、管片背后注浆回填
注浆完成后方可抽出平衡泥浆。
双管旋喷桩 单管旋喷桩
密封环 2.50
接收井加固平面
4.85
1.8
2.49
接收井剖面
接收井纵剖面
加固体
2.85
6.1
2.85
Personal designed by Lijiezhi
旋喷桩加固
旋喷桩
密封环
2.76
端头加固平面
2
3
旋喷桩加固区域
密封环 导轨
端头加固纵剖面
0.7
Personal designed by Lijiezhi
搅拌桩+旋喷桩加固
2.85
6.1
旋喷桩 搅拌桩
密封环
4.34
管片
4.3
管片
4.3
Personal designed by Lijiezhi
三、端头加固
加固目的：◆止渗漏
◆抵抗破桩后的土体压力
加固方法：◆旋喷桩
◆搅拌桩+旋喷桩 ◆注浆 ◆素墙+旋喷
常见问题：◆渗漏
◆完整性差 ◆砂层问题
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始发井加固体厚度
渗漏情况
Personal designed by Lijiezhi
补充加固过程
第一次：双管旋喷
靠端头连续墙旋喷深度14m实桩，其余为顶管4.3m高度范围 上下各3m实桩（总深12m，实桩10.3m）。在旋喷桩加固完成后， 连续墙水平探孔时有发现漏水漏砂现象。经过钻孔取样，砂层成 桩不连续。
第二次：袖阀管双液化学注浆
3、采用素连续墙加固需要验证刀盘适应性、控制混凝土强 度。
4、研究刀盘切削玻璃纤维筋的可能性。 5、本案采用了平衡出洞方案，地面沉降控制效果良好。
Personal designed by Lijiezhi
+=
手机已不再是贵族！ 盾构已成最廉价的工法！
顶管也即将如此！
强行顶进至机壳进入加固体，此阶段顶 进约50cm，取出石块、部分损毁刀具。进入 加固体后无法继续顶进。
2、竖井方案
用竖井开挖方式去除加固体。因顶管机 上方靠车道侧土体无法加固，未实施。
3、矿山法方案
用矿山法开挖方式去除加固体。因机壳 切入加固体仅0.1米，仍有较大风险。
工期长，管后泥浆固结对继续顶进不利。 未实施。
◆海珠广场站Ⅱ号通道刀具严重损毁应急处理
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刀具损毁状况
4
Personal designed by Lijiezhi
刀具损毁原因
旋喷桩加固区域 4.85
密封环
2.5 接收井剖面
顶管主机 4.34 管片 4.3
2
Personal designed by Lijiezhi
吊出端地质钻杆
Personal designed by Lijiezhi
教训与启示
1、砂层加固效果难于保证，因慎重选择端头加固方式。本 案原设计方案为搅拌桩为主，旋喷桩配合。因木桩原因改为全 旋喷桩加固，应采取相应措施保证旋喷质量（见有关章节）。
2、加固过程必须保质保量一次到位，之后的补救措施很难 有效果。
Personal designed by Lijiezhi
问题描述：
加固体与围护结构之间是止水薄弱环节，易形成渗水通道
加强措施：
始发或到达前钻水平孔检验效果，有渗漏需采取注浆或补旋喷措 施，并可在转交处增加旋喷桩，延长渗水路径。
Personal designed by Lijiezhi
常见问题2：加固体完整性
3、平衡出洞是控制地表沉 降的最有效措施，建议条件具 备的工点尽可能采用。
旋喷桩加固区域
密封环
2.5 接收井剖面
2
Personal designed by Lijiezhi
◆文化公园站Ⅵ号通道端头渗漏应急处理
Personal designed by Lijiezhi
设计端头加固方案概况
Personal designed by Lijiezhi
Personal designed by Lijiezhi
地下通道矩形顶管施工技术
广州地铁 李阶智
Personal designed by Lijiezhi
一、矩形顶管机类型
◆刀盘类型 ◆压力平衡模式
Personal designed by Lijiezhi
开敞式
网格式
Personal designed by Lijiezhi
良好
Personal designed by Lijiezhi
问题描述：
加固效果差，加固 体不连续，可能起不到 止水和抵抗土体压力的 作用
补救措施：
始发或到达前钻垂 直孔检验效果，完整性 差时应采取补强措施
温馨提示：
操作手经验至关重 要，关系到加固能否一 步到位。补强措施费时 费力，也很难达到预期 效果
4排间距0.8m-1.0m。经探孔、抽芯检验，有一定的止水效 果，但加固体整体性仍较差，连续墙破除过程仍有较大风险。
Personal designed by Lijiezhi
素连续墙方案
Personal designed by Lijiezhi
顶进过程遇到的问题
素混凝土连续墙 始发井连续墙钢筋
原有加固体 木桩
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常见问题3：砂层问题
问题描述：
砂层因渗透性强，旋喷压力损
失，难以达到加固效果；
中粗砂层往往标贯值很高，搅
4.85
拌桩难以实施等。
顶管主机
4.34
加固效果往往出现两个极端：
加固效果很差或强度过高（可达
20~30MPa）给掘进带来困难。
措施：
1、选用双管旋喷桩； 2、自外向内加固； 3、加入惰性物质—膨润土， 既可以增加砂层抗渗性，防止旋 喷压力损失，又可以防止强度过 高的问题。