硬岩机械挖掘式顶管技术规范（征求意见稿）

ICS01.040.93

P28

TB

中国石油建设协会团体标准

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硬岩机械挖掘式顶管技术规范

TechnicalCodeformechanicalexcavationpipejackinginhardrocktunnel

(征求意见稿)

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国石油工程建设协会发布

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Contents

Preface.............................................................................IV

Introduction.........................................................................V

1Areaofapplication..............................................................1

2Listofquotedfiles.............................................................1

3Termsanddefinitions............................................................2

4Basicrequirement................................................................3

4.1Design.......................................................................4

4.2Construciton.................................................................4

5Engineeringinverstigation.......................................................4

5.1Generalrequirements.........................................................4

5.2Engineeringmeasurement......................................................4

5.3Undergroundwaterinvestigation..............................................5

5.4Geologicalinvestigation.....................................................5

5.5Investigationreport.........................................................5

6Materialsanddevices............................................................6

6.1Ironpipe....................................................................6

6.2Reinforcedconcretepipe.....................................................7

6.3HardRockPipeJackingMachine...............................................8

7TunnelGeneraldesign...........................................................10

7.1Generalrequirements........................................................10

7.2Verticalsectiondesign.....................................................11

7.3Thicknessofcoveringlayer.................................................11

7.4OneDriveofBoring.........................................................11

8Classificationandcombinaton...................................................11

8.1Generalrequirements........................................................12

8.2Classificationandrepresentativevalue.....................................12

8.3Combination.................................................................15

9Structuralcalculation..........................................................17

IV

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9.1Ultimatelimitstatesofsteelcasingandreinforcedconceretcasing.........17

9.2Serviceasbilitylimitstates................................................20

9.3Allowedjackingforce.......................................................20

9.4Cutterheaddrivingtorque...................................................20

9.5Intermediatestationsettlement.............................................22

10Shaftdesign...................................................................22

10.1Generalrequirements.......................................................22

10.2Shapeandsizeofshaftsection............................................24

10.3Actingforceofshaftstructure............................................25

10.4Genrealdesignrequirements................................................26

10.5Innerforceanalysisofcylindricalshaft..................................28

10.6Innerforceanalysisofrectangularshaft..................................31

10.7Shaftstructure............................................................32

10.8Safetyprotectionbesideshaft.............................................33

11Constructionpreparation.......................................................33

11.1Preparationofinverstigationmaterialsanddrawing........................33

11.2Calculationoftechnicalparameters........................................33

11.3Sitesurveyandtechnicaldisclosure.......................................34

11.4Technicalmaterialpreparation.............................................34

11.5Materialpreparation.......................................................34

12In-sitematerialsanddevices..................................................34

12.1Generalrequirements.......................................................34

12.2Checkingandacceptingofmaterials........................................35

12.3Storageofmaterialsanddevices...........................................36

13Measurement....................................................................36

13.1Generalrequirements.......................................................36

13.2Settlementofsurveygrid..................................................36

13.3Constructionsurvey........................................................36

14Shaftconstruction.............................................................37

V

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14.1Generalrequirements.......................................................38

14.2Openexcavationofshaftconstruction......................................38

14.3Opencaissonofshaftconstruction.........................................39

14.4Qualityacceptanceofshaft................................................40

15Installationandoperationofdevices..........................................41

15.1Generalrequirements.......................................................41

15.2Lifting....................................................................41

15.3Installationofhardrockpipejackingmachine.............................42

15.4Operationofhardrockpipejackingmachine................................42

15.5Installationofslurrybalancedhardrockpipejackingmachine.............42

15.6Operationofslurrybalancedhardrockpipejackingmachine................43

15.7Installationanddismantlementofintermediatestation.....................44

16Installationofpipeandcasing................................................44

16.1Installationofsteelcasing...............................................44

16.2Installofreinforcedconcretepipe........................................45

16.3Slurryreplacement.........................................................45

17Subsidencemonitoringofshaftandpipejacking................................46

17.1Generalrequirements.......................................................46

17.2Shaftmonitoring...........................................................46

17.3Pipejackingmonitoring....................................................47

18Measurementresult.............................................................47

19Healthy,safetyandenvironment................................................47

20Engineeringhandover...........................................................48

AppendixATheforcecoefficentofrigidpipeunderdifferentsupportconditonsandvarious

loads...............................................................................49

AppendixBThemaximumbendingmomentandverticaldeformationcoefficientofflexiblepipe

undervariousloads.................................................................51

AppendixCMaximumcrackwidthcalculationofreinforcedconcretepipe............52

AppendixDStabilityCalculationofjackingbaseinlauchingshaft................54

AppendixEDesignparameterandbolt-groutingtypeofcylindricalshaft...........59

VI

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前言

本文件依据GB/T1.1-2020给出的规则起草。

本文件由中国石油工程建设协会标准化工作委员会提出并归口管理。

本文件主要起草单位：江苏马超地下工程设备有限公司

中国石油天然气管道工程有限公司

中国石油工程建设有限公司西南分公司

国家管网集团工程技术创新有限公司

中石化石油工程设计有限公司

广州金土岩土工程技术有限公司

广州市市政集团有限公司

深圳市市政工程总公司

大庆油田设计院有限公司

徐州徐工基础工程机械有限公司

本文件主要起草人:续理、马超、詹胜文、王晓峰、庞鑫峰、陈雪华、牟晓东、安关峰、王丽、秦

政先、邱国荣、龙桂华、孙桂荣。

VII

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引言

我国的硬岩顶管挖掘传统施工方式为矿山法施工，也有用带刀盘的顶管机或盾构机进行机械挖掘作

业，但岩石硬度较低，施工效率低，施工周期长，成本高。

硬岩顶管机械顶进技术在国外已成熟应用，国内相关单位结合国外相关技术，成功研制了硬岩机械

挖掘式顶管机和泥水平衡式硬岩顶管机，可挖掘最大岩石硬度达饱合单轴抗压强度300MPa以上。经过

试验验证，取得良好效果。

为使此工艺过程得到有效推广，且设计合理、施工规范，质量合格，安全可靠，制定本文件。

本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及到“手刹装置”、“快速连接锁紧装置”、

“一种新型微型硬岩掘进机盾体稳定器”和“带螺旋驱动的集成化微型掘进机顶推系统”等四项实用新

型专利的使用。

本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。

该四项专利持有人已向本文件的发布机构承诺，他们愿意同任何申请人在合理且无歧视和条款和条

件下，就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可以通过

以下联系方式获得:

“手刹装置”

专利号:ZL202020614206.4

新型专利持有人:江苏马超地下工程设备有限公司

地址:217187江苏无锡市惠山区天港路188号3－2－1（西站物流园区）

“快速连接锁紧装置”

专利号:ZL202020614179.0

新型专利持有人:江苏马超地下工程设备有限公司

地址:217187江苏无锡市惠山区天港路188号3－2－1（西站物流园区）

“一种新型微型硬岩掘进机盾体稳定器”

专利号:ZL201921154020.9

新型专利持有人:马超

地址:201620上海市松江区谷阳北路2388弄7号304室

“带螺旋驱动的集成化微型掘进机顶推系统”

专利号:ZL201921154019.6

新型专利持有人:江苏马超地下工程设备有限公司

地址:214000江苏无锡市惠山区天港路188号3－2－1（西站物流园区）

请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责

任。

VIII

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硬岩机械挖掘式顶管技术规范

1范围

本文件规定了硬岩机械式挖掘顶管的工程勘察、材料及设备、顶管总体设计、作用分类和作用组合、

顶管结构计算、竖井设计、施工准备、现场材料和设备、施工测量、竖井施工、设备安装与操作、套管

及管节安装、竖井和顶管地面隆沉监测、成果测量、健康、安全与环境和工程交工技术要求。

本文件适用于硬岩单轴饱合抗压强度300MPa以下的或土石夹杂地段，采用硬岩顶管机械挖掘式顶管

和泥水平衡式硬岩顶管设计、施工和交工。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是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。

GA1166石油天然气管道系统治安风险等级和安全防范要求

GB/T8923.1涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定

GB/T11836混凝土和钢筋混凝土排水管

GB12897国家一、二等水准测量规范

GB/T31032钢质管道焊接及验收

GB50007建筑地基基础设计规范

GB50009建筑结构荷载规范

GB50013室外给水设计规范

GB50010混凝土结构设计规范

GB50014室外排水设计规范

GB50017钢结构设计标准

GB50021岩土工程勘察规范

GB50069给水排水工程构筑物结构设计规范

GB50086岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范

GB50204混凝土结构工程施工质量验收规范

GB50251输气管道工程设计规范

GB50253输油管道工程设计规范

GB50282城市给水工程规划规范

GB50318城市排水工程规划规范

GB50332给水排水工程管道结构设计规范

GB/T50476混凝土结构耐久性设计标准

GB/T50470油气输送管道线路工程抗震技术规范

GB50497建筑基坑工程监测技术标准

GB50838城市综合管廊工程技术规范

GB/T51336地下结构抗震设计标准

GB/T50539油气输送管道工程测量规范

1

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GB50568油气田及管道岩土工程勘察标准

JGJ120建筑基坑支护技术规程

JGJ311建筑深基坑工程施工安全技术规范

CECS137给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程

JB/T13385全断面顶管掘进机用盘形滚刀

JB/T13386全断面顶管掘进机用盘形滚刀楔装锁紧组件

SY/T6884—2021油气管道穿越工程竖井设计规范

住房和城乡建设部（2018）〔2019.3.13修改〕第37号令《危险性较大的分部分项工程安全管理规

定》

3术语和定义

下列的术语和定义适用于本文件。

3.1

硬岩Hardrock

是指岩石饱和单轴抗压强度大于60MPa的岩石。

3.2

硬岩机械挖掘式顶管机Hardrockmechanicalboringmachine

借助可移动式顶推装置，用机头中的切削刀具切削硬岩层，并将套管在地下逐节顶进的设备。

3.3

泥水平衡式硬岩顶管机slurryhardrockpipejackingmachine

以泥水压力来平衡岩土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质的全断面顶管掘进机。

3.4

始发井launchingshaft

用于机械挖掘式顶管机设备或泥水平衡式硬岩顶管机安装并进行顶进作业的竖井或基坑。

3.5

接收井Receivingshaft

用于接收机械挖掘式顶管机或泥水平衡式硬岩顶管机的竖井或基坑。

3.6

井圈shaftring

用于防洪和防止人员、器物的坠落的高出地面的井壁结构。

3.7

导轨Guiderail

固定在工作井底板上，作为顶管初始导向和固定基架组件平台用的钢结构。

3.8

2

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基架组件Baseassembly

固定在导轨上，作为顶管套管放置平台，并可沿导轨向前运动。

3.9

子架组件Sbuframeassembly

固定在基架组件上，上部安装发动机和液压顶推缸，用于驱动顶管机刀盘旋转、除渣螺旋推送器旋

转和顶管顶推的动力装置。

3.10

主顶装置Mainjackingdevice

设置在始发井内并向顶进管道尾端施加推力的机构。

3.11

反力墙ReactionWall

始发井中承受顶力的支撑墙体或构件。

3.12

中继间intermediatejackingstation

中继间亦称为中继环，安装在顶进管道的某些区段，以把顶进管道分成若干个推进区间。它主要由

多个顶推油缸、特殊的钢制外壳、前后两个特殊的顶进管道和均压环、密封件等组成顶推油缸均匀地

分布于保护外壳内。当所需的顶进力超过主顶工作站的顶推能力、施工管道或者后座装置所允许承受的

最大荷载时，则需要在施工的管线之间安装中继间进行辅助施工。

3.13

管节segment/steelpipe

顶进的钢筋混凝土管和钢管。

4基本规定

4.1设计

4.1.1硬岩机械挖掘式顶管穿越工程等级、相应的设计洪水频率和穿越管段强度设计系数应符合相应

的行业标准。

4.1.2穿越管段设计使用年限应不小于工程设计使用年限。在设计使用年限内，顶管的主体结构应具

有足够的可靠度，并符合下列规定：

a)在正常施工和正常使用时，应能承受可能出现的各种作用。

b)在正常使用时应具有良好的工作性能。

4.1.3穿越工程设计应符合工程专项评价的结论及批复意见。

4.1.4穿越工程设计前，应取得顶管顶管内管道所输介质物性资料及输送工艺参数，并符合下列规定：

a)当顶管内输送管道为油气管道时，其介质资料及输送工艺参数要求应符合GB50251和GB50253

的规定。

b)当顶管内输送管道为输水管道时，其介质资料及输送工艺参数要求应符合GB50282、GB50318、

GB50013和GB50014等相关规定。

3

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c)当顶管内安装线缆时，其要求应符合GB50838的相关规定。

d)如顶管内安装其它管道和专用线缆时，应满足相关安装要求。

4.1.5穿越工程抗震设计应符合GB/T51336和GB/T50470的规定。

4.1.6顶管所用的管节材料应根据工程地质、水文条件、埋置深度、管材特性、顶管用途或使用功能

确定。

4.1.7应根据设计阶段的要求开展工程勘察工作，并应符合GB/T50539和GB50568的规定。

4.1.8涉及到石油天然气管道的顶管应按GA1166的相关规定采取人力防范、技术防范和实体防范等

措施。

4.2施工

4.2.1从事硬岩机械挖掘式顶管作业的施工单位，应具有建设行政主管部门核发的管道工程专业承包

企业二级资质及以上或市政公用工程施工总承包企业二级资质及以上。

4.2.2施工单位应具备相应的质量、安全、环保管理体系认证。

4.2.3应按住房和城乡建设部（2018）〔2019.3.13修改〕第37号令《危险性较大的分部分项工程

安全管理规定》和JGJ311规定，进行施工专项方案的评审，评审通过后方可施工。

4.2.4从事施工的作业人员应持证上岗，并在有效期内。

4.2.5用于施工的设备应完好，计量仪器应按要求进行检定和校准，并在有效期内使用。

4.2.6从事本文件适用范围施工的焊工应取得国家相应部门颁发的特种设备作业人员资格证书，所从

事工作范围应与资格证书相符，经上岗考试合格后方可实施作业。

5工程勘察

5.1一般规定

5.1.1工程勘察前，应取得拟穿越段的地形图。

5.1.2工程勘察前，应开展工程地质调查，并搜集拟穿越段的区域地质资料。

5.1.3硬岩机械挖掘式顶管穿越水域时，应搜集有关工程水文资料，包括最高洪水位、最大流量、最

大流速、冲刷深度及附近河道、堤防、水利设施等其他工程有关资料。

5.1.4硬岩机械挖掘式顶管的穿越勘察，应查明场地的地形、地貌、地质构造、岩土性质及分布特征，

应进行工程地质与水文地质评价，提出顶管穿越应注意的问题及工程措施建议。

5.1.5硬岩机械挖掘式顶管穿越工程勘察除应符合本标准规定外，尚应符合GB50021、GB/T50539

和GB/T50568的规定。

5.2工程测量

5.2.1测图范围符合下列规定：

a)测图宽度宜不小于穿越轴线两侧各100m；

b)测图长度应符合施工场地布置的要求；

c)弃渣场宜单独进行测量。

5.2.2测图比例符合下列规定：

a)地形图：穿越工程比例尺宜为1:500～1:1000；

b)纵断面图：横向比例尺应与平面地形图相同，纵向比例尺宜为1:500、1:200或1:100。

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5.2.3硬岩机械挖掘式顶管穿越工程应进行控制测量，在穿越点附近应布设不少于2个相互通视的控

制点，控制点和穿越的主断面桩应埋设固定桩。

5.2.4地形测量除按一般要求测绘外，还应测绘穿越两端的线路走向、测区内的埋地管道、线缆、地

下建（构）筑物等障碍物。

5.2.5硬岩机械挖掘式顶管穿越工程测量采用的坐标系统和高程系统宜与穿越两端连接线路段相同。

5.3地下水勘察

5.3.1进行地下水勘察，应调查地下水升降对硬岩机械挖掘式顶管穿越工程的影响。

5.3.2当有承压水分布时，应测定承压水的压力，评价对硬岩机械挖掘式顶管施工的影响。

5.3.3当存在地下水时，宜采取1件～3件水试样，应测定地下水的pH值、氯离子、钙离子和硫酸

根离子等的含量。

5.4工程地质勘察

5.4.1硬岩机械挖掘式顶管穿越的勘探孔应在管道设计轴线两侧15m～20m范围内交错布置，陆域穿

越宜取小值，水域穿越宜取大值。

5.4.2硬岩机械挖掘式顶管穿越段的勘探孔布置符合下列要求：

a)初步勘察勘探孔投影到中线上的间距宜为100m～200m，顶管穿越铁路和公路地段每处不宜少

于2个勘探孔，其他地段每处不宜少于3个勘探孔；

b)详细勘察勘探孔投影到中线上的间距宜为30m～100m，对于复杂地基宜取小值，简单地基宜取

大值。在地质条件变化较大的地段，可加密勘探；如行业有特殊要求的，可按相应的规定执行。

c)控制性勘探孔数量宜为勘探孔总数的1/3～1/5；

d)勘探深度应根据设计要求确定，应达到顶管设计标高以下3m～5m。

5.4.3用于硬岩机械挖掘式顶管的竖井的勘探孔布置符合下列要求：

a)矩形竖井的勘探孔应在基坑角点布置，数量宜为4个；

b)圆形竖井的勘探孔应沿周边轮廓线均匀布置，数量宜为3个～4个；

c)对于断面和深度较小的竖井，宜在竖井中心布置1个勘探孔；

d)竖井的勘探深度可取竖井底部以下5m，特殊情况应适当加深。

e)在初步勘察阶段，勘探钻孔应不少于1个，布置于拟建竖井中心；勘探孔深度应超过拟建竖井

底板不少于3m～5m。

5.4.4每一主要岩土层采取岩土试样不应少于6件，岩样应进行单轴抗压强度试验，土样宜进行物理

性质试验、压缩试验、剪切试验，并取得岩土层物理性质及力学参数指标。

5.4.5当拟硬岩机械挖掘式顶管穿越段地层有较明显的物性差异且地形起伏不大时，宜进行工程物探。

工程物探测线宜沿拟穿越中线布置，应综合分析钻探资料提出物探解释成果，必要时应进行钻探验证。

5.5勘察报告

5.5.1勘察报告由文字和图表构成，应满足相应设计阶段的技术要求。

5.5.2初步勘察报告，应阐述场地工程地质条件、评价场地稳定性和适应性，为合理确定工程平面布

置、选择顶管穿越层位、防治不良地质作用提供依据。

5.5.3详细勘察报告，应提供硬岩机械挖掘式顶管穿越段与竖井设计所需的岩土参数，进行工程地质

与水文地质评价，提出相应的工程措施建议，为施工图设计与施工提供依据。

5.5.4勘察报告文字宜包括下列内容：

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a)工程概况；

b)勘察目的、任务要求和依据的技术标准；

c)勘察方法和勘察工作布置；

d)场地地形、地貌、地质构造、岩土性质及其均匀性；

e)场地各岩土层的物理力学性质指标，提供设计所需的岩土参数；

f)地下水埋藏情况、类型、水位及其变化，提供相关水文地质参数；

g)水和土的腐蚀性评价；

h)对硬岩机械挖掘式顶管穿越有影响的不良地质作用和对工程危害程度的评价；

i)场地的地震效应评价；

j)场地稳定性和适宜性的评价；

k)硬岩机械挖掘式顶管穿越的岩土工程分析与评价；

l)结论与建议。

5.5.5勘察报告图表宜包括下列内容：

a)勘探孔平面位置图；

b)工程地质柱状图；

c)工程地质剖面图；

d)原位测试成果图表；

e)室内试验成果图表；

f)其他有关图表。

6材料及设备

6.1顶管用钢管管节

6.1.1钢管管节的壁厚应采用计算壁厚与腐蚀量厚度之和，腐蚀量厚度应根据使用年限及环境条件确

定，且不应小于2mm，钢管年腐蚀量标准可按表1确定。

表1钢管年单面腐蚀量

单位为毫米/年

低于地下水位区地下水位变化区

腐蚀环境高于地下水位区

海水淡水海水淡水

腐蚀量0.030.020.060.040.03

6.1.2钢管相邻环焊缝之间的距离不宜小于2m，单节长度不宜小于6m。

6.1.3钢管管节几何尺寸的制作允许偏差应符合表2的规定。

表2钢管管节几何尺寸的制作允许偏差

单位为毫米

项目允许偏差

外径±0.0033D1

椭圆度管端部分0.005D1；其它部位0.01D1

端面垂直度0.001D1，且不应大于1.5

弧度用弧长π.D1/6的弧形板量测于管内壁或外壁纵缝处形成的间隙，间隙不应大于

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0.1t+2，且不应大于4；距管端200mm纵缝处的间隙不应大于2。

注：D1钢管外径（mm）；t：钢管壁厚(mm)。

6.1.4钢管内、外宜做防腐处理，并符合下列规定：

a)外防腐涂层宜为静电压喷涂环氧粉末，对于含卵砾石及岩石地层宜加设玻璃钢防护套。

b)内防腐涂层宜为环氧粉末，也可为环氧砂浆。

c)涂层厚度应根据地质条件、材料性能综合确定。

d)涂装前，金属表面应进行喷砂除锈，表面清洁度应达到GB/T8923.1的Sa2.5级；

e)其它输送介质，应按行业或介质条件确定防腐层类型和涂覆条件。

6.1.5钢管顶管长度在100m以上时，单侧竖井穿墙管应采用柔性连接；长度超过600m时，两侧竖

井穿墙管均应采用柔性连接。

6.2顶管用钢筋混凝土管节

6.2.1管节的混凝土强度等级不宜低于C50；抗渗等级不应低于P8。

6.2.2顶进钢筋混凝土管的原材料、钢筋骨架、接口形式及质量要求应符合GB/T11836III级管的

有关要求。特殊条件下的顶管，应单独设计钢筋骨架和接口形式。

6.2.3管节环向钢筋的保护层厚度不应小于20mm，并应满足耐久性要求。

6.2.4管节的壁厚应经计算确定，且混凝土有效厚度宜不小于70mm。

6.2.5管节长度应根据顶管线型、使用条件和起吊能力确定，不应小于管节外径，且不宜小于2.0m。

6.2.6管节两端宜采用单橡胶圈钢承口接头或双橡胶圈钢承口接头结构，其结构形式见图1和图2；

钢承口用钢板厚度不宜小于10mm，材质可为Q235B。

图1单橡胶圈钢承口接头结构示意图

图2双橡胶圈钢承口接头结构示意图

6.2.7曲线顶管管节两端宜采用双橡胶圈钢承口接头。

6.2.8曲线顶管相邻管节间的转角宜不大于0.3°。

6.2.9木垫圈符合下列要求：

a)木垫圈应选用质地均匀富有弹性的松木、杉木或类似木料或胶合板。

b)木垫圈厚度应根据顶管直径和曲率半径确定，宜为10mm～25mm。

c)木垫圈压缩模量应不大于140MPa。

7

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d)木垫圈外径应与橡胶圈密封圈槽口齐平，内径应比管道内径大20mm。

6.2.10管节制作允许偏差应符合表3的规定。

表3混凝土管节制作允许偏差

单位为毫米

管内径Ф内径公差壁厚公差外径公差长度公差端面平整度

Ф<1200±6+6/-3±3+10～-5500mm的直尺检

1600>Ф≥1200±8+8/-4±4查，任何位置的不

2200>Ф≥1600±10+10/-5±4平整度不大于1。

Ф≥2200±12+12/-6±5

6.2.11管节的防水材料宜符合下列规定：

a)钢承插口接头采用遇水膨胀橡胶密封。

b)橡胶密封垫和止水圈根据周围环境条件确定，一般条件下选用三元乙丙橡胶。当穿越地层含有

矿物油时选用丁腈橡胶密封圈。

c)遇水膨胀橡胶性能指标符合表4的要求。

表4遇水膨胀橡胶性能要求

项目密封垫止水圈

邵氏硬度°50±545±5

抗拉强度(MPa)≥3.5≥3.0

断裂伸长率（%）≥500≥450

拉伸永久变形（%）≤20≤25

静水膨胀率（%）≥300≥150

防霉等级不低于二级不低于二级

老化系数≥0.85≥0.85

6.2.12承口钢套环应结合环境腐蚀情况进行防腐处理。

6.3硬岩顶管设备

6.3.1螺旋杆硬岩机械挖掘式顶管机

a)螺旋杆硬岩机械挖掘式顶管机是集挖掘、顶进和套管安装的一种全断面顶管掘进机。

b)螺旋杆硬岩机械挖掘式顶管机整体结构如图3所示，其机头总成为具有盘形滚刀的切削刀盘，

用顶力油缸通过套管将顶力传递到工具管提供机头的推力，通过长螺杆的旋转提供机头刀具扭

矩。在推力和扭矩的作用下，将岩石挤裂破碎。同时钢管套和螺杆段在始发井里安装续接。岩

屑被螺杆螺旋叶片传送到钻机的出碴仓室门口，被转运出顶管。套管被推入顶管成为永久支护。

注1：1导轨2基架组件3子架组件4工具管（套管）5出渣螺旋推送器6机头总成

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图3螺旋杆掘进机整体示意图及和组成件

c)螺旋杆硬岩机械挖掘式顶管掘进机适用于地下水较少的条件下的硬岩机械挖掘式顶管作业，当

顶管直径小于1000mm时，顶管长度宜小于150m；当顶管直径大于1000mm时，顶管长度宜

小于100m。其适合顶管开挖顶管（管道）直径如表5所示：

表5螺旋杆掘进机适合顶管直径

单位为毫米

设备规格61076091510651220

开挖直径610～660760～810910～9701070～11201220～1270

设备规格13701525167518301980

开挖直径1370～14201520～15701680～17301830～18801980～2030

6.3.2顶驱硬岩机械挖掘式顶管机

a)顶驱硬岩机械挖掘式顶管机是集挖掘、顶进和套管安装的一种全断面顶管掘进机。

b)顶驱硬岩机械挖掘式顶管机整体结构如图4所示：其机头总成为具有盘形滚刀的切削刀盘，用

顶力油缸通过套管将顶力传递到工具管提供机头的推力，通过液压系统的旋转提供机头刀具扭

矩。在推力和扭矩的作用下，将岩石挤裂破碎。同时钢管套和螺杆段在始发井里安装续接。岩

屑被螺杆螺旋叶片传送到钻机的出碴仓室门口，被转运出顶管。套管被推入顶管成为永久支护。

注：1机头总成2套管3液压驱动系统4子架组件5导轨6排渣螺旋管7基架组件

图4顶驱式掘进机整体示意图及和组成件

c)其适用于地下水较少的硬岩机械挖掘式顶管作业。当顶管直径小于1000mm时，顶管长度宜小

于400m；当顶管直径大于1000mm时，顶管长度宜小于300m。其适合顶管开挖顶管（管道）直

径如表6所示：

表6驱动式掘进机直接掘进顶管直径

单位为毫米

设备规格122013701525167518301980

开挖直径1220～12701370～14201520～15701680～17301830～18801980～2030

6.3.3泥水平衡式硬岩顶管掘进机

a)泥水平衡式硬岩顶管掘进机是用以全断面切削硬岩，以泥水压力来平衡地下水压力，又以泥水

作为输送岩碴硬岩掘进机。

b)泥水平衡式硬岩顶管掘进机整体结构如图5所示：其机头为具有牙轮滚刀的切削刀盘，并有密

闭的泥水室。利用加压的泥水与机头保持开挖面的稳定，用顶力油缸通过套管将顶力传递到工

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具管提供机头的推力，通过变频电机或液压系统提供机头刀具扭矩。以切削破碎硬岩，破碎的

硬岩块再进入二次破碎舱破碎。以排泥管将岩碴输出。

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注：1—机头、2—刀盘

图5泥水平衡式硬岩顶管掘进机整体示意图

c)泥水平衡式硬岩顶管掘进机。可在丰富的地下水条件下进行硬岩顶管作业，顶管长度宜小于

700m，其适合顶管直径如表7所示：

表7泥水平衡式掘进机适合顶管直径

单位为毫米

刀盘直径45558071581510001240

壳体直径4355606957959801220

机头长度250026402530259031603150

6.3.4应根据地质条件和地下水分布状态选择适用的硬岩掘进机进行施工。

6.3.5如超过上述规格设备，应选择相应能力的硬岩机械挖掘式顶管机制造厂家。

7硬岩机械挖掘式顶管总体设计

7.1一般规定

7.1.1硬岩机械挖掘式顶管穿越轴线与周边建构筑物、敏感区的距离要求应满足相关法律法规、标准

规范、专项评价或相关主管部门要求，当穿越位置受限不能满足上述要求时，应与相关方主管部门协商

或论证评价确定。

7.1.2硬岩机械挖掘式顶管穿越位置的选择应有利于施工场地布置、排水、出碴和运输。当顶管与相

邻建（构）筑物互有影响时，应在设计和施工中采取必要的措施。

7.1.3竖井位置选择符合下列规定

a)硬岩机械挖掘式顶管穿越工程的竖井应设置于不因竖井（基坑）施工而影响周围建（构）筑物

基础稳定的地方。

b)当竖井附近有永久性架空线路时，竖井与架空线路的距离应满足电力主管部门的要求。

c)对有大堤的水域穿越，竖井边缘距大堤坡脚的距离不宜小于50m，且应符合相关部门的要求。

d)竖井不宜选在内涝低洼区、汇水区等影响施工期间安全的区域。

e)竖井应避开滑坡、崩塌体、泥石流、活动断层等地质灾害发育的区域。

f)公路铁路顶管穿越的竖井宜选择在公路铁路用地外缘5m外，且应符合相关部门的要求。

7.1.4硬岩机械挖掘式顶管内直径应根据运营维护、施工及功能需求等综合确定，需要在顶管内组装

管道时，顶管直径应满足管道焊接、组装要求。

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7.2纵断面设计

7.2.1