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尚庄河机械顶管施工技术

中铁十八局集团三公司新密项目部刘建国

1工程概况

新密电厂二期中水管线穿尚庄河机械顶管。管径φ1220mm，管道

埋深9．2m，坡度0.1％，由东北工作井向西南接收井顶进施工，穿

越尚庄河整个河道，顶进距离为120m。该河道，施工正值夏季，要

求尚庄河汛期保障河道防汛、排水功能，不能打坝截流，不能在河道

上设置加装任何设施。

2施工技术难点

该地区地质情况复杂，土质条件差。管道处于软塑-流塑的中压

缩性亚粘土土层和粉性土，土层厚度及砂性较大，遇水成流砂，土的

摩阻力大，顶管掘进中容易卡管、抱管。要求在地下水位高，流量大

的条件下，不降低水位施工。顶进过程中管道偏差控制要求高。过河

危险性大，顶进时不能破坏河床的土层，否则会造成河底透水，地下

水、河水会窜入管道危及人身安全。过河施工条件差，河床底与管顶

之间覆土层较浅，采用机械式平衡压力顶管，土压力不足、容易造成

掘进机机头上浮，控制不好造成顶管顶进失败。

3施工方案的确定与实施

3．1施工工艺选择

(1)采用传统人工掘进式顶管进行施工，首先要在地面上打孔做井，

降低水位。降水会造成地面下沉，但若不降水，由于砂性土含水量高，

人工挖土工作面很容易塌方。管口前方土塌方时，挖掘面的土形成斜

坡，随着塌方规模加剧，造成路面严重损坏。工程确定采用日产MEP

型机械式泥水平衡式顶管掘进机施工。泥水平衡式顶管机具有以泥水

压力平衡地下水、以机械方式平衡土压力的双重平衡功能，无论在顶

进或停止时，切土口都可以关闭，即使遇到流沙。也能有效地防止挖

掘面塌方。顶管不必降低地下水，能确保地面不沉降。

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(2)采用公式F=IOKμπDL+F0确定顶力，经计算顶力为5771kN。在

顶进中由于土质变化、地面振动、纠偏校正时的阻力增加等因素使实

际中的顶力与计算结果产生偏差。

(3)管道处于沙性土中，必须采用注浆减摩降低顶力。为保证顶管顺

利进行，本工程设计安装中继间一套。在顶进推力达到设计顶力的6

0％就需投入，把一次顶进长度分成两个推进区间。中继间采用外套

筒式，内设6台360kN千斤顶，行程120mm总推力4300kN。管子贯

通后将中继间千斤顶拆卸下来，只留有外套筒管子直接合拢。

(4)管材：设计管材选用T型接口混凝土管，强度C40规格φ1600×2

500mm，接口采用T型钢套环，管接口选用橡胶圈进行接口密封，橡

胶圈与外套环、管材、凹槽处被压缩，能切实保证接口严密防水。

3．2工作坑施工

根据工程需要及现场地质条件，确定采用工字钢打桩，尺寸为宽

4m×长8m。由于工作坑较深，地下水的水量及流动难以控制，因此

在钢桩外侧打水泥搅拌桩做防水帷幕，搅拌桩长12m、桩径600mm、

桩与桩之间咬合200mm能够严密防水，保证制作坑的顺利。坑内两侧

打间隔桩卡板。顶管坑后背打密排工字钢桩，钢桩工作坑设置3部支

撑框架。在顶进方向的桩旁设置止水墙，墙内预留龙门口。坑内用C

20砼打底，厚30cm。坑内后角设一座集水井，便于及时排水。在河

对岸离河岸边5m处，设置副坑；尺寸4m×4m。坑深9．5m。为防止

河水，流砂及淤泥的渗入，在副坑周围作水泥搅拌桩进行防护。

3．3掘进机系统技术管理

泥水平衡式顶管采用机械挖土，水输送弃土，