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郑州市重大科技公关专项曲线顶管技

术在三环线快速化工程的应用研究项目实施

情况报告郑州征远建设工程有限公司郑州

市市政工程质量监督专业站二〇一四年十二月

曲线顶管技术在三环线快速化工程的应用研究

研究工作报告

曲线顶管技术在三环线快速化工程的应用研究项目，在郑州市科技局的

大力支持下，通过相关科研、技术人员的努力工作，相关使用单位的应用实

践，项目研究成果达到并超过预期目标，现将项目实施的主要情况报告如

下：

1立项背景及意义

随着国民经济的迅速发展，城市基础设施建设全面展开，顶管法作为一

种成熟的暗挖施工工法，已经被广泛应用于城市建设的各个领域。在国内，

顶管法施工技术发展很快。在建筑密集市区或在穿越江河及江堤地段、下水

管道、越江煤气管道、过堤出江排水管等工程中已有许多成功案例。目

前，顶管施工场地周围环境逐渐复杂化，穿越线路内经常遍布重要管线、地

铁运营线路、重要建筑物，公路高架桥，江河湖泊等等，这就要求顶管施工

对于周围环境的影响要严格控制，争取做到微扰动施工，但从目前的施工水

平和控制工艺来看，顶管法施工产生的扰动仍然较大，相比较而言盾构法仍

然具有一定优势。

从目前的国内外研究资料可发现，对于顶管法穿越微扰动施工，在理论

分析、试验技术、设计方法、施工技术等方面的综合研究还较少，在理论

及实践上均存在着许多不完善之处。国内在工程实践中的应用也才刚刚起

步，以目前的设计、施工技术水平，不停运进行顶管地下穿越微扰动施工还

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有较高的技术难度。因此，结合我国基础设施建设中不断涌现的顶管下穿越

工程，深入研究顶管法下穿越工程合理的微扰动设计理论、施工技术及控制

措施等是十分必要的、紧迫的，其研究成果对于促进生态地下工程的建设，

减少地下穿越工程施工对地面环境、地下环境的影响具有重要的现实意义，

同时也具有巨大的社会效应和经济效益。

从国内外顶管掘进机的资料来看，对根据地质条件进行切土量、排泥量

和顶进量动态平衡方面的研究还较少，为了控制顶管下穿越施工对周围重要

性建（构）筑物的扰动影响，需要进行这方面的深入研究。例如灰色淤泥

质粘土层和灰色砂质粉土层等，该类地层含水量高，土层条件较差，为了降

低环境扰动，有必要对顶管机切土量、排泥量、顶进量动态平衡进行研究。

另外，砂质粉土地层中大断面长距离顶管在国内外尚不多见，由此带来

的砂质粉土中膨润土泥浆套质量控制技术和理论难题需要深入分析和研究，

因此进行砂质粉土地层中膨润土泥浆套的质量控制方法的优化，形成自主的

质量控制技术方法和指标体系，填补国内外在该方面的不足，显得尤为重

要。

国内外在顶管法施工技术和控制技术方面已总结出许多成功的经验，并

有一些可供指导工程实践的设计计算理论。但目前更多的是直线或者大曲率

半径顶管施工的经验（多为粘性土层中的顶管工程），超大直径、砂质粉土

层、江中浅覆土条件下的长距离顶管施工尚无成熟的施工工艺，也缺乏系统

的理论研究成果。

当前郑州市城市地下管线改造施工正处于迅猛发展时期，地下管线施工

一般采用明挖超大基坑法。该法现有技术施工周期长，占地面积大，并且在

交通要道和繁华地带地下管线施工带来了交通堵塞和环境污染的问题。在现

代化城市建设中，安全、有序、畅通的交通环境是城市发展的基础，是城市

综合服务水平的体现，也是社会经济持续、快速、健康发展的保证。进入一

个大好发展时期，