DB4201/T 670-2023 武汉地区矩形顶管施工技术规程

ICS03.220.20

CCSR01

4201

武汉市地方标准

DB4201/T670—2023

武汉地区矩形顶管施工技术规程

Technicalregulationforrectanglepipe-jackinginWuhan

2023-02-13发布2023-03-13实施

武汉市市场监督管理局发布

DB4201/T670—2023

目次

前言.................................................................................II

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4符号...............................................................................2

5总则...............................................................................3

6基本规定...........................................................................3

7管节顶进施工.......................................................................4

8特殊地段顶管施工...................................................................9

9管节注浆..........................................................................11

10管节防水.........................................................................12

11施工测量.........................................................................13

12工程监测.........................................................................14

13质量验收.........................................................................16

条文说明.............................................................................19

I

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前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由武汉市城乡建设局提出并归口。

本文件起草单位：武汉市市政工程质量监督站、武汉市市政集团有限公司。

本文件主要起草人：李景成、唐传政、肖铭钊、匡文亮、邹伟彪。

II

DB4201/T670—2023

武汉地区矩形顶管施工技术规程

1范围

本文件规定了武汉地区矩形顶管施工、测量、监测、质量检验及验收的基本技术要求。

本文件适用于武汉地区预制矩形顶管工程的施工、监测、质量检验及验收。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T12897国家一、二等水准测量规范

GB/T21873橡胶密封件给、排水管及污水管道用接口密封圈材料规范

GB50007建筑地基基础设计规范

GB50021岩土工程勘察规范

GB50026工程测量标准

GB50202建筑地基基础工程施工质量验收标准

GB50204混凝土结构工程施工质量验收规范

GB50268给水排水管道工程施工及验收规范

GB55003建筑与市政地基基础通用规范

CJJ56市政工程勘察规范

JGJ120建筑基坑支护技术规程

DB42/T159基坑工程技术规程

DB42/169岩土工程勘察工作规程

DB42/242建筑地基基础技术规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

矩形顶管rectangularpipe-jacking

借助顶推切削装置，将矩形断面的管道在地下逐节顶进的非开挖施工技术。

3.2

顶管井shaft

用于顶管作业时始发或到达所需要的地下作业空间结构，包括始发井和接收井。

3.3

始发井launchshaft

顶管始发端放置顶进设备并进行顶进作业的地下作业空间结构。

1

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3.4

接收井arrivalshaft

顶管终端接收顶管机的地下作业空间结构。

3.5

顶管机pipejackingmachine

安装在顶进管道最前段用于掘进、出泥和导向的并带动力的顶管装置。

3.6

导轨guiderail

固定于始发井井底、用于支承顶管机和管节的轨道，在顶管初始段有导向的作用。

3.7

后背墙reactionwall

始发井中承受顶力的结构体。

3.8

后座thrustwall

安装在主油缸与后背墙之间用于扩大受力面积的构件。

3.9

顶铁pressuredistributionring

顶铁是放置于千斤顶和被顶管道之间的传力装置，分环形顶铁和其他顶铁。环形顶铁放置于管节尾

部用于向管道传力的环形装置，确保管道受力均匀，是顶管必需的装置。

3.10

始发launching

顶管机由始发井进入土体向前顶进的过程。

3.11

接收receiving

顶管机向前顶进进入接收井的过程。

3.12

触变泥浆thixotropicslurry

以膨润土和水拌合、用于注入管节和土体之间空隙起到润滑减阻及填充作用的泥浆材料。

3.13

土压平衡式矩形顶管earthpressurebalancedrectangularpipejacking

由螺旋机出土，并利用搅拌土体压力或压缩空气压力平衡水土压力的机械掘进顶管施工方法。

3.14

泥水平衡式矩形顶管slurrybalancedrectangularpipejacking

由泥水循环出土，并利用泥水压力平衡水土压力的机械掘进顶管施工方法。

3.15

顶力jackingforce

推进整个管道系统和相关机械设备向前运动的作用力。

4符号

4.1管道结构上的作用和土的性质

c：土的黏聚力（单位：kN/m2）。

2

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P：总顶力（单位：kN）。

Pz：注浆压力（单位：kPa）。

γ：土的天然重度（单位：kN/m3）。

μ：管节自重摩擦系数。

：管道外壁与土体接触面的摩阻力（单位：kPa）。

F：设计允许顶力（单位：kN）。

𝑞𝑞𝑓𝑓1

F2：顶管机的迎面阻力（单位：kN）。

Φ：土体内摩擦角（单位：°）。

4.2几何参数

b：管节宽度（单位：m）。

C：顶管外周长（单位：m）。

L：管道顶进长度（单位：m）。

a：管节长（单位：m）。

b：管节宽（单位：m）。

S：刀刃的面积（单位：m2）。

L'：中继间的间隔距离（单位：m）。

h：管道轴线埋深（单位：m）。

4.3计算系数

f：单位摩阻力（单位：kPa）。

Ka：主动土压力系数。

k1：顶力系数，宜取0.5～0.6。

k2：注浆压力系数，宜取0.8～1.2。

4.4其他

fβ：导线环角度闭合差或附和导线的方位角闭合差（单位："）。

N：导线环或附合导线的个数。

n：计算fβ时的角度个数。

Mβ：测角中误差。

W：管节单位重量（单位：kN/m）。

5总则

5.1为规范武汉地区矩形顶管施工、监测及质量检验，做到技术先进、经济合理、安全可靠，确保质

量，保护环境而制定本文件。

5.2矩形顶管工程应根据本地区工程地质、水文地质、周边环境及施工条件等因素，合理选择矩形顶

管施工设备，精心组织施工，严格监控。

5.3矩形顶管的施工、监测与检验验收除应符合本文件外，尚应符合国家现行的有关技术标准规范的

规定。

6基本规定

3

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6.1矩形顶管施工前，施工单位应按照合同文件、设计文件和有关规范、标准要求，核实建设单位提

供的施工界域内有关工程地质、水文地质和周围环境情况，以及沿线地下与地上管线、周边建（构）筑

物、障碍物及其他设施的详细资料。

6.2顶管施工前应编写顶管施工组织设计和专项施工方案，应满足设计文件与合同协议的要求，在现

场踏勘的基础上，综合考虑各方面因素，根据实际情况选用合适的设备和选择最优施工方法与工艺，还

应随着工程进展根据实际情况的变化调整施工参数。

6.3对顶管施工引起的地表变形和对周边环境的影响，应事先做出充分的预测。当预计难以确保地面

建（构）筑物、道路交通和地下管线的正常使用时，应制定有效的监测和保护措施。

6.4工程所用的管材、矩形顶管附件、构（配）件和主要原材料等产品进入施工现场时应进行进场验

收并妥善保管。进场验收时应检查每批产品的质量合格证书、性能检验报告、使用说明书、进口产品的

商检报告等，并按国家有关标准规定进行复验，验收合格后方可使用，主体结构管节质量应满足设计使

用年限要求。

6.5施工临时设施应根据工程特点合理设置。对不宜间断施工的项目，应有备用动力和设备，管道内

应合理配置通风、供电、照明等装置。

6.6顶管施工前，应对施工场地进行硬化，并对地基承载力进行复核，场地应满足顶管机设备及管节

吊装要求。

6.7顶管穿越河道或富水地层时，应复核管节、管道抗浮安全。

6.8顶管施工应建立地面和地下测量系统，测量控制点应设在不易扰动、方便校核和易于保护的地方。

6.9顶管施工前应完成始发井施工并通过质量验收，验收合格后，方可投入使用。

7管节顶进施工

7.1一般规定

7.1.1顶管井的施工和验收应满足相应规范的要求，井内降水和防水措施应满足设计要求。

7.1.2管道内的照明应与动力电源分开，设置独立照明电源，照明电源应采用双低压，电压不宜大于

36V；管道内应设置通风系统和有毒气体报警器。

7.1.3施工时宜建立良好的通讯网络和视频监控系统，保证控制室、顶管内及地表作业区的通讯畅通。

7.1.4顶管施工应采取触变泥浆减阻措施，其配比应由现场试验确定。管道外壁如未设计有防腐或减

阻措施，宜增加涂刷石蜡等减阻涂料。

7.1.5所有使用的设备应按规定定期检查、维修和保养，并作好记录。

7.1.6辅助设备应满足施工技术要求和安全、文明施工要求。

7.1.7根据工程设计、施工方法和水文地质等条件，对邻近建（构）筑物、管线采取土体加固措施或

其他保护措施。

7.2顶管机始发

7.2.1始发前应对顶管机下软弱土层进行处理。

7.2.2始发井后背墙混凝土强度达到设计要求，其表面应与顶进轴线垂直，表面平整。

7.2.3顶进前应查明始发井周围的地表水以及地下水情况，做好始发井周围及坑内的明水排放；顶进

前对洞门进行探孔，查明地下水、洞门土体加固及有毒有害气体等情况，确定是否具备始发条件。

7.2.4顶管机掘进前如需破除洞门，应在节点验收后进行。

7.2.5洞门破除前，应对洞门外经改良后的土体进行质量检测，合格后方可进行洞门破除；应制定洞

门围护结构破除方案，顶管始发时应采取密封措施，保证始发安全。

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7.2.6顶管机吊装的起重设备应经有关部门检验合格方可使用，吊装作业人员应严格按照国家和行业

有关安全技术标准作业，顶管机组装应按作业安全操作规程和组装方案进行。

7.2.7始发掘进前，顶铁应进行安全验算，后座垫铁的立面面积应根据顶力、井壁厚度及强度、土层

的承载力综合确定。

7.2.8始发掘进时，应对顶管机姿态进行复核。应采取措施防止顶管机出洞时发生磕头现象。

7.2.9顶管机机头进入原状土体后，应进行洞门圈间隙的封堵和填充注浆。注浆完成后方可掘进。

7.2.10顶管顶进时应控制顶管机姿态和推力，加强监测，并应根据监测结果调整掘进参数。

7.3管节安装

7.3.1管节起重设备吊装前，应制定相应的安全专项施工方案，经论证通过后方可实施。

7.3.2管节安装的起重机械经有关部门检测合格后方可使用，起重作业人员应持证上岗，并严格遵守

国家和行业有关安全技术标准。

7.3.3在起吊范围内应划定警戒区域，设置警告区标志、标线和围挡，禁止吊装过程中人员靠近作业

范围。

7.3.4起吊前，应对管节外观、尺寸、混凝土强度、钢套环、楔形橡胶条、嵌缝板等进行验收。

7.3.5起吊过长、过大、过重等大型管节时，应先进行试吊，离地高度不高于0.2m，经检查确认吊机、

吊具等安全可靠后，方可起吊作业。

7.3.6管节吊装过程中应轻翻、轻吊、轻装，严禁碰撞，不得损坏管节承口、插口等部位。

7.3.7管节安装时应与前管节接口对位校准，严防对位失准顶进损坏管节和防水密封条。

7.3.8第一节管节下到导轨上时，应测量管节中线及前后管底高程，校核导轨安装的准确性；后续顶

进中，宜每次顶进复核轴线和高程，及时纠偏。

7.3.9前后管节安装高差及水平误差应控制在允许范围内。

7.3.10顶管接口应保证顶管接口处橡胶圈位置准确。

7.3.11应依据施工方案和安装工艺要求逐节安装、及时顶进。

7.4管道顶进

7.4.1矩形顶管总顶力为迎面阻力和顶管周边摩擦力之和，可按下式估算：

P=Skaγh+（qfC+Wμ）L（1）

式中：

P—总顶力（kN）；

2

S—刀刃的面积（m）；

γ—土的天然重度（kN/m³）；

L—管道顶进长度（m）；

qf—管道外壁与土体接触面的摩阻力（kPa），参考表1；

C—顶管外周长（m）；

W—管节单位重量（kN/m）；

μ—管节自重摩擦系数。

表1管节与土体接触面的摩阻力

单位：kPa

类别软黏土粉性土粉细砂中粗砂

混凝土与土体3.0～5.05.0～8.08.0～11.011.0～16.0

钢与土体3.0～4.04.0～7.07.0～10.010.0～13.0

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7.4.2施工顶力应综合考虑管节尺寸、材质、重量和水文地质与顶进长度等因素计算确定，施工设备

的顶进能力应大于1.5倍顶进阻力。始发井后背墙和管节的允许顶力应按最大顶力进行设计。

7.4.3千斤顶的配置及安装应符合下列要求：

a)千斤顶的规格和数量应根据施工最大顶力确定，千斤顶的数量应为偶数；

b)顶管支架安装应使千斤顶的合力中心线与顶进管道中心的铅锤线重合；

c)千斤顶及配件应按照施工工艺要求安装，安装完成后应逐一调试。

7.4.4液压泵站应符合下列要求：

a)液压泵站应与千斤顶相配套，并应有备用油泵，油泵流量应满足顶进要求；

b)液压泵站宜设置在千斤顶附近，油管应顺直；

c)液压泵站安装完毕应进行运转调试；

d)液压泵站内应保证充足的润滑油，注油管路应畅通；

e)液压泵及千斤顶应按规定保养维修。

7.4.5顶铁配置应符合下列要求：

a)顶铁应配置环形顶铁，并与管节直接接触，过渡顶铁宜选择“U”型顶铁；

b)顶铁的宽度不宜超过管节宽度；

c)顶铁的刚度及稳定性应满足要求；

d)顶铁与管口之间接触面应衬垫缓冲材料。

e)顶铁轨道应定期检查测量，确保顶推精度及顶铁受力均匀。

7.4.6顶进施工应符合下列规定：

a)施工前，应对顶进油缸进行检测和校准。顶进过程中，宜对顶进油缸和纠偏油缸分别进行合

理编组，并依据地层条件控制油缸压力值。合理控制顶管顶进姿态，及时纠偏。

b)顶进、开挖、出土的作业顺序和顶进参数应根据土质条件、周围环境控制要求、顶进方法、

各项顶进参数、监控数据和顶管机工作性能等调整，严格控制施工参数。

c)顶进过程中，应保证顶管机及配套设备、注浆系统、通风设备、运输设备、供电系统和管节

吊装等正常运转。顶进过程中应监控量测，实施信息化施工，确保开挖和顶进工作面的土体

稳定和土（泥水）压力平衡，并控制顶进速度、切削土体和出土量，做到均衡施工，应避免

在顶进中过长停歇，减少土体扰动和地层变形。

d)止退装置应与管节可靠连接，采取合理的止退技术措施，防止主顶油缸回缩时，机头和管节

一起后退。

e)初始顶进阶段，应控制顶进的速度和方向，加强测量的频率和精度，减小轴线偏差，宜慢速

顶进，逐渐增大正面土压力。

f)管节顶进过程中，应遵循“勤测量、勤纠偏、微纠偏”的原则，控制顶管机前进方向和姿态，

并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势确定纠偏措施。

g)进入接收井前应提前进行顶管机位置和姿态测量，并根据进口位置进行调整。

h)在软土层顶进中，宜将前3～5节管节连成整体。

7.4.7顶管施工应保证连续顶进，停机时间不宜过长；出现以下突发状况时应停止顶进，并采取相应

的技术措施：

a)顶管机遇障碍物；

b)始发井后背墙相对变形超限；

c)设备出现故障或损坏；

d)管节轴线偏差过大或纠偏无效；

e)管节渗水严重或管节出现裂纹；

f)地层、周边管线和建（构）筑物突然发生较大变形或变形量超过控制值；

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g)顶铁发生扭曲现象；

h)顶力超过管端的允许顶力。

7.4.8在坚硬土质中顶进时，土压力不应小于最低的平衡值，防止突发停电等事故后刀盘难以再次转

动。

7.4.9泥水平衡顶管机顶进应符合下列要求：

-2

a)泥水平衡式顶管机适用于淤泥质土、粉土、砂土、砾石层等地层；对于渗透系数大于10cm/s

的砂砾土或塑性指数Ip大于25的黏性土等地层，应论证其适用性；

b)顶进时应定期检查循环泥浆黏度，应控制为22s～35s；

c)顶进前应检查泥水压力，泥水压力应高出地下水土压力20kPa～40kPa；先内循环，微调泥

水压力待稳定正常后，再外循环正常顶进；

d)根据现场条件设置泥浆沉淀箱或泥浆沉淀池，宜使用泥水处理器对泥水进行分离；

e)每段管节正常顶进完成后，在停机前宜泥水内循环2～3分钟。

7.4.10土压平衡顶管机顶进应符合下列要求：

a)土压平衡式顶管机适用于渗透性较差的淤泥质黏土、黏土、粉质黏土等黏性土地层；对于渗

透性较好、高水压的粉土、砂性土等富水地层，应论证其适用性；

b)土压平衡顶进时，严格控制出土量，保证顶管机前端土压力平衡；

c)在含水量少的土层顶进排泥困难时，应向泥土舱注水或加气，增加切削土体的流动性；

d)在黏性土层中顶进时，宜适量加入分散剂，降低土体的黏稠度；

e)每段管节顶进完成时，在停止顶进后应继续转动刀盘将泥土舱内土体搅拌均匀，防止后续顶

进受力不均匀、方向致偏；

f)土压力值应设定在静止土压力值（或主动土压力）与被动土压力之间。

7.4.11施工最大顶力超过允许顶力时，应采取增设中继间等施工技术措施。

7.4.12中继间的设置应根据估算总顶力、管节允许顶力、始发井允许顶力和主顶千斤顶的顶力确定。

7.4.13中继间的构造应符合下列要求：

a）中继间内部结构拆除后的结构强度不应低于管道的结构强度；

b）中继间的外径应和管道外径相同；

c）中继间千斤顶应予以固定，防止旋转；

d）中继间的止水橡胶圈应耐磨，止水橡胶圈还应方便更换。

7.4.14中继间密封装置应具有良好的密封性、耐磨性和较长的寿命，应避免浆液、地下水、砂子或者

土颗粒等进入中继间外壳和其后部的管节之间，可通过注油管定期地向内外弹性密封环之间以及密封环

的外部注入油脂润滑。

7.4.15中继间宜采用组合式密封形式。中继间在进场时应进行检验，合格后方可进行安装，安装完成

并验收合格后方可使用。

7.4.16第一道中继间宜布置在顶管机后方30～50米处。

7.4.17后续中继间的间隔距离宜按下式计算确定：

L'=k1(F1-F2)/[2qf(a+b)]（2）

式中：

L'—中继间的间隔距离(m)；

F1—设计允许顶力(kN)；

F2—顶管机的迎面阻力(kN)；

a—管节长(m)；

b—管节宽(m)；

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k1—顶力系数，宜取0.5～0.6。

7.4.18中继间的闭合应按设计要求进行处理，中继间设置和启用应符合下列要求：

a）当总推力达到中继间总推力40％～60％时，宜设置第一个中继间；

b）每当达到中继间总推力的70％～80％时，宜增设一个中继间；

c）当总推力达到中继间总推力的90％时，宜启用中继间。

7.4.19中继间的安装、运行、拆除应符合下列规定：

a)中继间壳体应有足够的刚度，其千斤顶的数量应根据该段施工长度的顶力计算确定，并应沿

周长均匀分布安装，其伸缩行程应满足施工和中继间结构受力的要求。

b)中继间外壳在伸缩时，滑动部分应具有止水性和耐磨性，且滑动时无阻滞。

c)中继间安装前应检查各部件，确认正常后方可安装；安装完毕应通过试运转检验后方可使用。

d)中继间的启动和拆除应由前向后依次进行。

e)拆除中继间时，应采取对接接头的措施；中继间的外壳应在安装前进行防腐处理。

7.4.20顶管机完成单次顶进后，应进行必要的检修和维保。

7.5渣土改良及外运

7.5.1顶管机顶进时，可根据现场地质条件确定渣土改良添加剂类型。

7.5.2土压平衡式顶管可采用轨道运泥车或采用转换装置形成泥浆并通过管道排泥，也可采用土砂泵

直接管道出泥。

7.5.3泥水平衡顶管宜使用管道输送泥水，并应按需要设置接力泵；泥水宜循环使用，节约用水。

7.5.4泥水平衡顶管排放泥浆时，应设置泥浆池或泥浆箱。

7.5.5施工场地内应设置临时的渣土存放场地，场地存土量不宜小于顶进3节管节排土量，且存土场地

满足环保要求，渣土及时外运。

7.5.6管内运土宜用轨道车，将渣土运送至始发井，通过履带式起重机或门式起重机吊等方式吊出始

发井，倒入渣土坑或集中处理后外运。

7.6顶管纠偏控制

7.6.1顶管顶进时应采取抗扭措施，在顶管机上设置管道扭转指示针，管节扭转时，宜采取单侧压重、

改变切削刀的切削方向或压浆等方式进行纠正。

7.6.2顶管在正常顶进过程中，应密切关注顶进轴线的控制，在每节管节顶进结束后，应进行机头的

姿态测量，应增加测量频率，勤纠偏，微纠偏，以免土体出现较大扰动及管节出现张角。

7.6.3顶进轴线控制应符合设计及相应规范的要求。

7.6.4根据设计轴线、实测轴线、顶管机姿态及趋势结合测量数据变化进行纠偏。

7.6.5顶进过程中宜绘制顶管机水平与高程轨迹图、顶力变化曲线图。

7.6.6顶进偏差稳定在±3mm/m时，应停止纠偏。

7.6.7顶进过程中可通过纠偏泵向管节外加注泥浆调整轴线偏差。

7.7地面隆沉控制

7.7.1施工过程中应进行实时监测和信息化施工，根据监测数据及时调整施工参数。

7.7.2顶管施工引起地表隆沉变形不应超过设计和相关规范的要求。

7.7.3顶管机尾部后方的管节压浆孔应及时有效的进行同步注浆，确保能形成完整的泥浆套；注浆时

应遵循“先压后顶，边压边顶”的原则，管道内沿线的压浆孔应及时补浆，严格控制注浆压力及注浆量。

7.7.4管道顶进时应严格控制管节渗漏。当出现渗漏时，应采取堵漏措施。

7.7.5顶管停机后应保持机头前方土仓（泥仓）压力。

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7.7.6定期检查和保养止退装置及油缸，避免因管道后退引起地面沉降。

7.7.7顶管结束后应采用水泥浆对泥浆套进行置换。

7.8顶管机接收

7.8.1洞口应预先进行处理，清除钢筋混凝土障碍物，并校核洞口的位置。

7.8.2顶管接收基座应按设计轴线准确放样，宜井下拼装。接收轨道水平轴线的垂直方向与后靠架的

夹角偏差小于±2‰，顶管姿态与设计轴线竖直趋势偏差小于2‰，水平趋势偏差小于±3‰。

7.8.3顶管机进入接收井洞口和加固区时，顶进速度不宜大于10mm/min。

7.8.4顶管机和管节进入接收井后，应及时对顶管管道与洞口间的空隙进行填充止水处理。

7.8.5顶管机解体前，应制定解体方案，准备相应的设备和工具。顶管机解体后，应对各部件进行检

查，并对流体系统和电气系统进行标识，对已拆卸的零部件进行清理。

8特殊地段顶管施工

8.1一般规定

8.1.1本章节适用于特殊地段如浅覆土段施工、穿越建（构）筑物施工、突遇不明障碍物施工及特殊

地层施工等工程。

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