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复杂市域环境岩质地层长距离顶管施工工法

1前言

随着我国经济持续稳定的增长，城市化进程的进一步加快，我国地下管线的需求量也在

逐年增加，传统的开挖施工方法在很多情况下已经不能适用。非开挖技术则有效地解决了上

述问题；其中，顶管技术作为一种非开挖施工技术在我国已经实施多年，经过多年的发

展，顶管技术在我国已得到大量实际工程应用，且保持着高速的增长势头。但目前，顶管施

工中主要采用的还是人工手掘式顶管施工技术。

再者，顶管之间的连接通常采用套环与橡胶圈配合固定连接，在顶进过程中经常会出现

橡胶圈翻转，导致后期顶管接头处出现渗水，密封性大大降低；且在接口处加工出凹槽用于

放置橡胶圈，增加加工工序，导致生产成本提高。

目前常用的施工方式为人工挖掘出土并配合液压千斤顶顶进的施工工艺，千斤顶后靠背

常规设计一般采用钢筋砼后靠背，钢筋混凝土后靠背施工速度缓慢，顶管完成后还要将后靠

背凿除，产生了大量的建筑垃圾，且浪费材料及人工成本，针对这一问题，申报单位提出了

“复杂市域环境岩质地层长距离顶管施工工法”，在顶管施工时采用顶管施工系统施工，后背

墙与井壁之间设置承载钢板，可辅助工作井井壁分散部分受力，顶管连接处设置连接处密封

结构，提高顶管密封性，有效解决现有后靠背施工、拆除速度慢，效率低，并且会产生大量

垃圾，造成材料浪费，成本高的问题。申报单位在施工工程中，总结了技术经验并集成了企

业级工法《复杂市域环境岩质地层长距离顶管施工工法》，并在工程实践中不断完善，最后

集成本次申报文本。经国家一级查新机构查新，本工法在检索范围内，工法部分可信技术内

容，填补了国内相关空白。

2工法特点

2.0.1水钻安装在底部与顶部弧拖可调竖杆顶紧稳固的水钻机可旋转操作支架体系上，

采用水钻机在待挖除面上沿管径内侧钻孔后取芯，可提高超长顶管的施工效率。

2.0.2在孔口装配预制的孔口临时支护，用于保护孔口内壁同时起到止水作用。

2.0.3在顶管系统安装前在检查井底部安装定向滑轨作为顶管导向架，保障顶管顶进过

程中的线形精确。

2.0.4主顶装置通过传力杆连接于后背墙上，后背墙与井壁之间设置承载钢板，可辅助

工作井井壁分散部分受力，在传力杆外侧设置前顶墙，并在前顶墙上安装限位弧圈，弧圈直

径略大于顶管，避免意外或操作不当时传力杆顶至顶管内卡住。

2.0.5采用中继间技术，在顶进管道的一定位置安装中继间后逐次分段顶进，在不增加

主顶泵站顶力、不改变后背形式和结构的情况下，通过接力技术实现长距离顶管施工。

2.0.6顶管连接时通过限位弧圈固定，顶管尾部扩大处与平面之间设置密封圈，顶管端

部相交处采用固定栓固定并设置遇水膨胀橡胶条，增强连接处的密封性。

3适用范围

本工法适用于公路工程中的顶管施工，尤其适用于复杂市域环境岩质地层长距离顶管施

工。

4工艺原理

施工时采用冲击钻打孔，水钻机安装在可旋转操作支架上，操作支架为可升缩式，通过

伸缩杆顶紧，钻孔取芯，打孔后在孔内打入钢楔，利用岩石抗剪能力差的特点，锤击钢楔，

使岩石破碎，操作支架端部设置成弧形，且可根据管径大小进行调节，并能调整水钻机钻进

的角度如图4.1所示。

在孔口装配预制的孔口临时支护；支护围两个相同的半圆形支护，由两片相同的圆弧垂

直焊接形成；内侧为孔口临时固定圈，用于保护孔口内壁；另一侧为孔口临时支护，用于保

护孔口周边土体；安装在孔口后通过销钉穿过其相应的螺栓孔固定于孔口同时起到止水的作

用，如图4.2所示。

顶管顶进是采用一种优化后的顶管动力系统，该系统主要包括千斤顶与后背墙，考虑到

长距离顶管施工，后背墙与井壁之间设置承载钢板，可辅助工作井井壁分散部分受力；主顶

装置不直接设置于后背墙上，而是通过传力杆连接；主顶装置的传力杆不直接与顶管传力，

在传力杆外侧设置前顶墙，并在前顶墙上安装限位弧圈，弧圈直径略大于顶管，避免意外或

操作不当时传力杆顶至顶管内卡住如图4.3所示。

顶管接头处预制成两端扩大的结构；在顶管连接处设置连接处密封结构，如图4.4所示，

主要包括固定在前顶管尾部与后顶管前部的平面，其两端通过限位弧圈固定于顶管内；顶管

尾部扩大处与平面之间设置