大直径长距离泥水平衡顶管施工工法Word格式文档下载.docx
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号
邮编
300170
联系人
宋红智
电话
24142423
主
要
完
成
者
姓名
职务
职称
所在工作单位
李锦春
总工
高工
天津三建公司
赵淮伟
技术经理
工程师
何志宏
项目经理
助工
徐双燕
技术负责人
郭岩川
本工法应用的工程名
称及时间
年津南污水处理厂（纪庄子污水处理厂
迁建）配套进出水管网工程
本工法关键技术名称
及鉴定时间
顶管泥水平衡施工工法关键技术于
年
日通过天津市建委组织的鉴定。
本工法关键技术获成
果奖励的情况
2
工法内容简述：
本工法为大直径长距离泥水平衡顶管施工工法，原理为：
顶管施工中，采用水力输送弃土，同时利用泥水压力来平衡地下水
压力和土压力进行施工。
大直径长距离泥水平衡顶管施工工法理论就是以含有一
定量粘土的且具有一定相对密度的泥浆水充满掘进机的泥水舱，并
对它施加一定的压力，以平衡地下水压力和土压力进行施工，按照
该理论，泥浆水在挖掘面上能形成泥膜，以防止地下水的渗透，然
后再加上一定的压力就可以平衡地下水压力，同时也可以平衡土压
力。
3
关键技术及保密点：
（有专利法权的，请注名专利号）：
泥水平衡式顶管施工最大的优点是：
1、适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化
范围很大的条件下，它都适用。
2、可有效地保持挖掘面的稳定，对顶管周围的土体扰动比较
小。
因此，采用此方法顶管引起的地面沉降较小。
3、与其它类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，
尤其在粘土层这种表现得更为突出，所以特别适用于长距离顶管。
4、工作坑内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥
水管道，输送弃土，不存在吊土，搬运等危险的作业。
5、泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快。
技术水平和技术难度（包括与国内外同类技术水平比较）：
最长顶管长度为
400m，管道直径为
3m，跨度及直径较大，在
天津地区同类工艺中比较少见。
4
工法应用情况及推广应用前景：
本工程为天津市纪庄子污水处理厂迁建工程，共计
10
个标
段，对此顶管施工做出了专门的工法要求，此工法对今后天津市
顶管工程中有相当大的推广作用，比较利于天津市的土层。
经济效益或社会效益：
1．应用本工法达到了设计图纸的设计意图，满足了质量要求，
同时使工程施工顺利的进行下去，避免了明开施工的放坡，缩小
了施工占地，节约了占地费用以及美化了管线周边的环境。
5
工
法
单
位
意
见
同意申报市级工法
（公
章）
管
推
荐
6
专
家
评
审
评审组长：
市
建
交
委
定
7
工法内容
--8
1、前言
顶管工程分为若干个分部、分项工程，本工程为天津市在施的重点
工程之一，我公司承建项目的第六标段，标段全长
3200m，工程穿越津
港公路及南引河，其中
WE7～WE8
长度
400m
为工程顶管距离最长的
部位。
大直径长距离泥水平衡顶管施工工法是利用泥水平衡原理通过设
置中继站采取泥水触变减阻等技术措施进行
管道的顶进。
2、工法特点
2.1
2.1泥水平衡顶管可有效地保持挖掘面的稳定，对顶管周围的土体
扰动比较小。
2.2与其它类型的顶管比较，泥水平衡顶管施工时的总推力比较小，
--9
2.3工作坑采用水泥搅拌止水帷幕加冒梁、水平撑支护，坑内的作业
环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在吊土，
搬运等危险的作业。
2.4
泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快。
2.5
管道直径为
3m,是目前天津市污水管道中最大的顶管管道，采
用
NPD3000
型顶管机，千斤顶配备
6～10
个。
2.6
3、适用范围
适用的土质范围比较广，在地下水压力很高，以及变化范围很大的
条件下，都可适用。
4、工艺原理
--10
5、施工工艺流程及操作要点
5.1
工艺流程
5.2
操作要点
5.2.1
顶管工作坑采用灌注桩在基坑周边作防护，水泥搅拌桩进
行地下水的拦截，且基坑开挖后制作冠梁对基坑进行支护加固。
水
平支撑是什么？
几道？
5.2土体加固、洞口破除、止水：
--11
5.2.1土体加固
工作坑进出洞口位置设计增设了三排Φ850@1200三轴搅拌桩，进行
土体加固，三轴搅拌桩深度为嵌入基坑地面以下5m。
？
5.3.2洞口止水
根据《顶进施工技术及验收规范》相关规定，顶管基坑内进出洞口设
置一道止水墙。
止水墙与支护灌注桩连接，厚度0.2m；
高5m，宽8m，内部
设置7Φ25钢筋作为主筋加固并与灌注桩连接，混凝土强度等级C30。
止
水圈由四部分组成：
止水墙、预埋螺栓、橡胶止水圈、压板。
--12
灌注桩
锚入灌注桩20CM
7
25@10
25cm
12@200
20cm
l-止水墙；
2-预埋螺栓；
3-橡胶止水圈；
4-压板止水墙配筋示意图
5.3.3洞口破除
顶进基坑：
顶管导轨及机头安装就位后，用风镐对灌注桩进行破除，
破除后的洞口应为圆形，圆心与管道中心保持一致，洞口直径大于管道
外径10cm。
灌注桩破除到位后，顶进。
5.4开机头：
用吊车将现场的管道吊入基坑内，当机头就位后，首先接通机头刀
盘旋转电源，开动刀盘使其向左或向右旋转，再接通进泥泵和排泥泵电
源，泥浆由进泥管进到泥水平衡仓，充满泥水平衡仓，由出泥管回到泥
浆池，形成循环泥浆管路。
再接通机头刀盘顶进电源，使刀盘主轴向前
行进，同时开动基坑内顶镐，推动机头向前行进，当顶进1节管的长度后，
关闭机头进泥阀门和出泥阀门，并使用排泥泵将管路中的泥浆抽空，若
已顶进3节管后，应在顶进时注入触变泥浆。
卸掉基坑内各种接头软管和
--13
电缆管路，使主顶镐回缩，移走顶铁，用吊车将混凝土管下到位，重新快
速连接各种接头软管和电缆管路，使顶管就位，重复以上操作步骤循环
顶进。
在顶进过程中预先在确定的管道点位向管壁外侧同步注入泥浆，以
减少侧壁顶进时的阻力，并支撑周围的土层。
5.5顶管顶进：
5.5.1
顶管机头安装到轨道上，复核管道中心与顶管机头后，顶管机
头顶进，顶进机头在没有全部进入洞时，在机头中心、高程偏差不大于
±
20mm，不考虑纠偏，如中心、高程偏差大于±
20mm，及时确定纠偏方
案，纠偏高程时，轨道上管要加配重，纠偏中心时，轨道管两侧要加支撑。
5.5.2
每节顶管吊至坑内导轨上，测量管道中心线及前后端管底高
程，检查合格后，顶进至前一节管后端，并与之连接。
在安装顶管时，顶
管接口胶圈施工，严格按照设计和规范要求实施。
5.5.3
试顶：
本次施工主顶设备均选用
1.0m
冲程的油缸，前端有环
形顶铁连接。
在顶管顶进一段距离后，要加设弧形活动顶铁，做一次顶
进再下后一节管时，可将其吊移。
在正式顶进前，对所有机器、电路、油
路及其它设备进行最后一次测试。
无误后即开始顶进。
5.5.4
洞口封闭安装后，先不转刀盘将机头缓慢平推入洞内。
顶进时
进泥流量控制在
0.4-0.6m³
／min。
此时泥水分两部分流出，一部分由机
头外流出井，另一部分由机头出泥管排出。
5.5.5
初始顶进的速度控制主要是机头吃土，机头克服刀盘旋转产
--14
生的扭矩，靠的是机头重量产生的与轨道的摩擦力，如果盘刀吃土太深
扭矩大，机头会旋转，所以顶进速度不要太快，第一节管进洞阶段，刀盘
速度控制在
10-20mm／min，此阶段重点是找正管子中心、高程，偏差控
制在±
5mm
之内；
0.6-0.8m³
／min，泥浆由顶管机出泥管
排入砂水分离设备。
机头全部入土后，高程、中心偏差大于±
10mm
要纠偏，此时纠偏用
机头纠偏设备。
初始顶进最终把中心控制在
以内，高程控制在
+10mm
以内，为后面的掘进打下好基础。
5.5.6
当主顶油缸顶进一段距离后，掘进机机头进入止水圈接触到
坑外侧土体，机头刀片开始工作，掘进出的土体在切削刀盘内粉碎，进
入泥浆舱，在那里与泥浆混合，泥浆通过排泥管输送到地面上。
掘进机
完全进入土层后，电缆及泥浆管拆除，下第一节顶管，将其推到掘进机
尾套处与掘进机头连接，顶进，每节顶管顶进均安装前一节顶管后连接
进行顶进。
顶管施工中，为了使挖掘面保持稳定，必须在泥水舱中充满一定压
力和相对密度在
1.2
左右的泥水，泥水在挖掘面上形成一层不透水的泥
膜，它可以阻止泥水向挖掘面里面渗透。
同时，泥水本身具有一定压力，
可以用来平衡地下水压力和土压力。
开挖面的泥水平衡是使泥水舱内保
持一定压力，使其与地下水压力相平衡。
泥水压力过大，地面隆起；
泥水
压力过小，地面沉陷。
因此每段顶管施工前根据此段穿越土层及地下水
位情况设定泥水舱基准面泥浆压力。
当偏差流量为正值时，顶管机处于“超挖”状态，偏差流量为负值时，
--15
顶管机处于“溢水”状态，当发现掘削量过大时，应立即检查泥水密度、
粘度和切口水压，查明原因后应及时调整相关参数，确保开挖面稳定。
5.5.7
当掘进机或前面几节工作管进入土体后，在安装下一节管子
时，主顶油缸回缩，此时由于主动土压力的作用，常会造成掘进机和管
子的后退，前端土体也随之滑裂，推进方向出现偏差。
5.5.8
顶进机头入土后，机头后方连续放置注浆管，顶进时不断注浆
充填水泥浆使浆液在管外壁形成比较完整的浆套，以后再间隔二节管子
放置一节有注浆孔的管子用以补浆。
顶进过程中
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