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2019年6月第39卷增刊四川地质学报Vol.39Suppl.Jun.,2019

超深工作井的泥水平衡式顶管施工技术探讨

王圣堂，吴定德

四川九一五建设工程公司，四川眉山620010）

摘要：常见的顶管施工的工作井一般井深为3~20m,本工程系河底超深工作井的顶管，工作井井深为68m,

直径仅为3m,首先需要在超深工作井竖井底部扩大改造工作井施工；还要解决顶管设备、物资、管道等的提升

吊装运输难题；施工的关键是防止顶管机旋转和全方位定向纠偏的技术课题，其难度和风险绝无仅有。

关键词：超深工作井；顶管施工

中图分类号：P642.3文献标识码：A文章编号：1006-0995（2019）S1-0116-05

DOI:10.3969/j.issn.l006-0995.2019.S1.020

1工程概况

1.1管线改造和施工前段

魏荆输油管线是连接河南油田和荆门石化总厂的一条工业经济命脉，唐白河管道穿越段是魏荆输油

管线的咽喉要道。管道穿越投入使用后，由于年久老化，管壁变薄，加上当地挖沙取土、河中过往船只

碰撞及其它人为因素影响，造成穿越段管道80多米长出露地表，悬空lm高，保护套焊缝开裂，管道面

临报废，随时可诱发泄漏、污染事故。

管线改造采用隧道穿越设计方式，结构为竖井一¥巷一竖井形式，南、北岸竖井均85m深，竖井净

空截面直径3.0m,河底平巷长394.8m。

改造施工三年后，前期施工单位只完成北岸竖井71.8m、南岸竖井65.5m段，而河底第三系泥岩段

394.8m长的平巷部分，因地质条件复杂，无法进行钻爆法开挖作业，造成工程停滞。

1.2工程地质分析

根据本工程岩土工程勘察报告，工程场地所分布的第四系冲洪积成因的粘性土和砂卵石层总厚度约

48.5~56.6m,下伏基岩为上第三系泥岩N）,基岩中-微风化层多为泥状结构，属遇水易软化的极软质

岩石。据补充勘察资料，在北竖井73.3m和84.5~90.9m段为未胶结的含水粉细砂层，水量丰富，具承压

性。基岩中~微化抗压强度Pb平均值为0.72Mpa。

钻爆法施工隧道围岩开挖成洞的条件是:Pb2870mo

Pb,为基岩抗压强度；870m,为隧道平巷70m埋深基岩最大压应力。

若平巷施工埋深按70m计算，平巷基岩最大压应力670m=1.15MPa,很明显，基岩抗压强度Pb8

70mo

显然，不满足围岩开挖成洞条件：Pb2870mo

因此，此段穿越必须采用其它新的施工技术方法。

2顶管施工方案和设计

2.1顶管施工方案的确定

钻爆法隧道开挖施工首先排除。若采用盾构法施工，其机械化程度高，且需重新施工大口径的超深

工作井，而不能充分利用已建的3m口径原竖井，施工费用高。定向钻施工，其拖管作业仅适用于沙质土

层或中等以下岩石硬度，对厚度大的砂卵石层不适用。

顶管法施工是继盾构施工之后发展起来的一种新型地下管道施工方法，设备较小，成本低，适用于

本工程河底地质条件，能够充分利用已部分完成的南北两竖井，只需在平巷完成顶管作业就可，经济上

节约成本，即实现经济效益，又不用大开挖河床和河道，实现绿色环保功效，故此方案较为可行。

2.2顶管法方案

收稿日期：2018-12-10

作者简介：王圣堂（1972-）,男,四川隆昌县人，高级工程师，地质勘探专业

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超深工作井的泥水平衡式顶管施工技术探讨

根据管道穿越水文地质条件、施工环境和设计要求，在粘性软土中，粘土成份比较大，e角较小，

容重比较小，水压力的影响比较小。据补充勘察资料，在北竖井73.3m和84.5-90.9m段为未胶结的含水

粉细砂层，水量丰富，具承压性。基岩中-微化抗压强度Pb平均值为0.72Mpa。由此，选择以泥水平衡式

顶管的施工特点和方法，更有利于本工程安全快速施工。

2.3顶管穿越设计

顶管穿越施工,首先利用已部分完成的南

北两竖井，在北竖井下部扩大改造施作工作

井