CN107060796A - 一种采用泥水平衡顶管施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用泥水平衡顶管施工工艺，它包括施工准备、设备安装调试、顶管机出洞、管节顶进施工、中继间顶进施工、主顶顶进等，依此循环至顶进结束。本发明采用上述施工工艺，特别是针对本发明特定的土质施工，大大降低了操作难度，提高出土最，施工工艺简单，施工进度快，而且将地面沉降等施工难题控制在规范规定的范围内，适于推广应用。

Description

一种采用泥水平衡顶管施工工艺

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种工期短、效率高、可控制地面沉降在规范规定范围内的采用泥水平衡顶管施工工艺。

背景技术

目前，部分顶管法施工其顶管工作井采用沉井施工，接收井为现状井。有关沉井场地的岩土工程勘察情况如下：1层杂填土：杂色，以褐灰色为主，稍湿，松散状，含25%～30%的砖瓦碎块、碎砾石，夹少量生活垃圾，以粉土充填。层面高程5.59～4.39m，层厚0.70～1.4m；1层砂质粉土：灰黄色，湿，稍密状，含氧化铁质，含少量云母碎屑。干强度低，韧性低，摇振反应迅速，无光泽反应。层面高程4.39～2.19m，层厚2.20～3.10m；2层砂质粉土：黄灰色，底部转灰色，湿，稍密状，韩氧化铁质、云母碎屑及少量有机质，局部间夹软可塑状的粘性土薄层。摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低。层面高程2.19～-4.21m，层厚4.60～7.20m。

其场地内地下水类型为第系孔隙潜水，主要受大气降水、地表水补给，以及地表蒸发、地下径流排泄为主，地下水位随季节变化较大，目前使用常规的顶管机在这种土层中顶管时，对周围土体影响大，操作难度高，出土慢，施工费力，影响施工进度。

而且在顶进工作中，目前使用的泥水平衡顶管机，随着顶进距离的延长，顶管机端部的刀具磨损、刀头碎裂、掉刀等，直接威胁到刀盘边缘，刀盘磨损对切削土体的切削面变小，由切削排土顶进发展到切削、挤压顶进会造成地面隆起，正面阻力、外摩擦力增大。在压缩模量小的硬质土层中挤压顶进是顶不了长距离顶管的。管道露土浅地表易隆起，机头上翘，轴线无法控制，管道露土深管道上方土压力大应力无法释放，地表不会隆起变形，土体中应力释放有时效性，应力释放过程也就是土体抱牢管道外壁的过程，使顶进阻力递增，造成液压系统损坏，管口碎裂，工作井井壁碎裂等一系列问题，直至顶管失败；原因分析：土层塌方，或机头前端遇障碍物，使摩阻力增大。管道轴线偏差形成弯曲，使摩阻力增大。膨润泥浆配比不当或注入不及时，或注入量不足，减阻效果降低，使摩阻力增大。顶进设备油泵、油缸、油路发生故障。顶进施工中，因故停顶时间过久，润滑泥浆失水后，使减阻效果降低；特别是对于DN3000雨水进水管顶管土质情况：中粘砂、含圆砾，圆砾含量约10%，少量圆砾石最大粒径达13cm。主要为浑浊冲积形成地下水面位于地表以下14m处。地面建筑物植被：顶管延线地表为沈阳市园林绿化研究所绿化苗圃，多为名贵树种，过后需穿越科普路，交通顺畅，车流量大，须严格控制出土量，不得塌陷。在开挖至顶管深度处卵石含量达20%，且粒径最大的有30cm，硬度很高，4磅手锤敲击很难击碎，因此大大影响了顶管机的顶进施工，其顶进速度慢，塌陷严重，影响施工进程。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种工期短、效率高、可控制地面沉降在规范规定范围内的采用泥水平衡顶管施工工艺。

所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于包括如下步骤：顶进施工的准备工作；设备安装调试；顶管机出洞；吊放第一管节，接进出水管及各种管线；顶进，至一节管节顶进结束；缩回主顶千斤顶，拆进出水管及各种管线，吊放下一节管节；接进水管、出水管及各种管线，顶进；依此循环；吊放第一只中继间并顶进；吊入管节；中继间顶进；主顶顶进；依此循环，至一节管节顶进结束，吊放下一节管节；依此循环，至吊放下一只中继间；吊放管节；第一只中继间顶进；第二只中继间顶进；主顶顶进；依此循环，至最后一只中继间吊放；吊放管节；中继间依次顶进；主顶顶进；依此循环；顶进结束。

所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于具体工艺如下：

1）顶进施工的准备工作：采用泥水机械平衡顶管机，主顶进装置、泥水系统、排泥系统、供水系统、注浆设备系统、地下管道内通讯系统、通风设施及电源布置等，主顶进装置包括底架、油缸组、顶进环、钢后靠及液压泵站，用于完成管节顶进；

2）设备安装调试：施工现场四周用彩钢板进行围护，在工作井内安装供施工人员上下的钢扶梯，在工作井周围布置泥浆沉淀池、材料仓库、设备仓库、管材堆放场地、施工临时便道，供吊车及运输车辆出入，把地面上建立的测量控制网引放至工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时进行复测，依次安装钢后靠、主顶进装置和导轨、泥水系统、排泥系统、供水系统、注浆设备系统、地下管道内通讯系统、通风设施及电源布置等，钢后靠的平面应垂直于顶进轴线，钢后靠与井壁之间的空隙要用砂浆或是砼填塞密实，施工设备、配套设备和辅助系统安装完成后，进行出洞前的试运行调试及安全性检验，合格后方进行顶进作业；

3）顶管机出洞：出洞按以下步骤：先凿除洞口内侧封洞的砖墙，并在在预留洞内接长顶进导轨，并做好限位块，在洞圈内割除外封门钢横梁，在洞门内用50T液压千斤顶将钢板桩顶松，将顶管机顶入止水带内，拔除外封门，在顶管机尾部焊接限位块，防止主顶千斤顶缩回时，顶管机在正面土体作用下退回，缩回主顶千斤顶，吊放管节，割除限位块，继续顶进，出洞时，测量必须跟踪观测顶管机状态，及时反馈指导主顶油缸进行纠偏，保证起始顶进轴线的准确性；

4）顶进施工：吊放管节，接进出水管及各种管线；顶进，至一节管节顶进结束；缩回主顶千斤顶，拆进出水管及各种管线，吊放下一节管节；接进水管、出水管及各种管线，顶进；依此循环；吊放第一只中继间并顶进；吊入管节；中继间顶进；主顶顶进；依此循环，至一节管节顶进结束，吊放下一节管节；依此循环，至吊放下一只中继间；吊放管节；第一只中继间顶进；第二只中继间顶进；主顶顶进；依此循环，至最后一只中继间吊放；吊放管节；中继间依次顶进；主顶顶进；依此循环；顶进结束，中继间的个数与顶管长度和顶力大小有关，中继管及管节顶进属于常规技术，本发明仅将改进点作详细描述，具体过程如下：

顶进采用泥水机械平衡顶管机，顶管机带有新型刀具结构和新型结构内腔，顶进时应首先开通泥水系统，确保各控制阀件工作可靠，进出水顺畅，然后开启刀盘、主顶等顶进设备，顶进时，循环的高压水将切削下的土体搅拌成泥浆，同时平衡地下水位，使开挖面的水压与地下静水压力相近，减少地表沉降，顶进施工时，必须根据覆土深度和土质情况计算出顶管掘进机正面的水土压力，作为设定土压力，输入PLC，此后就可以靠PLC自动控制正面土压力，在整个施工过程中，要针对不同的覆土和土质情况及时调整设定土压力值，以利顶进的顺利进行；每一节管节顶进结束后，缩回主顶油缸，拆除洞口处的管线，吊放下一节管节，然后连接洞口处的管线，再继续顶进；顶进施工过程中，应严格量测监控，实施信息化施工，确保顶进工作面的土体稳定和泥水压力平衡；并控制顶进速度和出土量，减少土体扰动和地层变形，管道顶进过程中，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；顶进完成后，将顶管机与管节分离，吊上地面，拆除管道内所有的设备和各种管线，然后进行压浆孔的处理，等中继间和压浆孔处理完以后，最后进行管道内防腐的修补完成管道的施工。

所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于步骤3）中洞口要先进行土体加固，方法如下：在洞口外侧3米范围内采用压密注浆，浆液由粉煤灰、陶土粉和水泥混合搅拌得到，注浆采用水泥和水玻璃混合浆液，水泥标号为425#，水灰比0.6，浆液配比为水泥：水玻璃=1：0.06，水玻璃模数2.4～3.4，浓度大于35度，水泥浆搅拌时间为120-160s，注浆压力为0.25-0.6Mpa，注浆速率为25-35L/min，压浆由深而浅连续进行，每次提管高度为0.3m。

所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于步骤3）中在工具管出洞前还应配备一些破旧棉被、木镇、水泥等材料，以备在工具管出洞时可能出现的泥水渗漏时及时堵塞，同时及时进行水泥粉刷，对渗漏较严重地方应采用引流管，在水泥达到一定强度后才将引流管拆除并堵塞。

所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于步骤3）中将顶管机顶入止水带内，至顶管机端部离外封门8-12cm时停止。

所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于步骤4）中顶管结束后，管节接口采用密封膏封填，且密封膏封填前先在密封面刷涂一层与密封膏配套的冷底子油，密封膏充填密实、抹平、不得凸入管内，防止内部留有空隙气泡。

所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于步骤4）中顶管机的新型刀具结构包括刀盘，刀盘为圆锥体结构，刀盘中心设有主钻具，刀盘上设有8条进渣口，8条进渣口分为四组，每组的两条进渣口平行，平行的两条进渣口之间设有两组切刀，切刀的表面两侧焊接有合金钢条，四组进渣口将刀盘平均分为4等份，每个等份上分别设有至少一个贝壳刀。

所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于贝壳刀表面高出切刀表面20-30mm，贝壳刀为多刀头结构，贝壳刀包括塔形主体和刀头，刀头均匀间隔分布在塔形主体上，贝壳刀的整体高度为9cm，其切口大小为6cm。

所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于切刀的表面为内凹形切刀主体，合金钢条热熔焊接在内凹形刀头主体的两侧，合金钢条的厚度为0.2mm；进渣口为条型结构，其尺寸为100*478mm。

所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于步骤4）中顶管机的新型结构内腔包括配合作用的喇叭壳体及挤压破碎箱体，喇叭壳体与挤压破碎箱体之间形成含卵石砂砾层流向的内腔，喇叭壳体内壁上间隔设置一组定位齿条，挤压破碎箱体上设有导向破碎齿槽条，喇叭壳体端部设有外齿圈，挤压破碎箱体端部设有内齿圈，外齿圈与内齿圈大小匹配，并组合形成破碎齿槽，含卵石砂砾层由顶管机刀具进渣口进入内腔，喇叭壳体旋转过程中，含卵石砂砾层在导向破碎齿槽条与定位齿条的作用下进行破碎，并由破碎齿槽进行二次破碎，破碎结束后排出。

所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于外齿圈与内齿圈均为半圆形结构，形成的破碎齿槽为圆形结构；喇叭壳体内壁还设有加强筋，加强筋与定位齿条间隔设置；定位齿条表面沿其长度方向设有波浪形凸起；导向破碎齿槽条上设有凹槽。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明通过采用泥水平衡顶管施工工艺，其基本原理是借助于压力平衡以达到出泥平衡，从而减少地面沉降，即维持正面土压力介于土体的主动土压力与被动土压力之间，通过PLC控制正面土压力，使之在设定范围内浮动，当压力过小时，切土口开口量减小，大刀盘外浮，使正面压力升高，反之亦然，这一平衡过程是由一套液压伺服系统来进行控制的。除了这种机械平衡以外，还采用泥水平衡，顶进时，循环的高压水将切削下的土体搅拌成泥浆，同时平衡地下水位，使开挖面的水压与地下静水压力相近，减少地表沉降，该顶管机具有遥控操作系统，开挖、出土、纠偏、测量均可在管道外进行遥控，对于大口径管道施工较为有利。由于采用泥水机械双重平衡，能有效支护开挖面土体，控制地表沉降；针对本发明特定的土质施工，大大降低了操作难度，提高出土最，施工工艺简单，施工进度快，而且将地面沉降等施工难题控制在规范规定的范围内，适于推广应用；

2）本发明采用采用泥水平衡顶管机，并对顶管机的刀具结构进行改进，将刀盘改为圆锥体结构，并在上设有8条条型进渣口，使大颗粒卵石均能顺利进入顶管机内进行破碎，通过采用高度不同的贝壳刀和切刀，在匀速顶进过程中由贝壳刀先扰动土体，使土体松动搅拌形成可塑状，切刀切削土体成片状经进土口进入泥水仓，再搅拌成泥浆经排泥管排出，通过限定结构的贝壳刀和切刀，具有抗弯强度高、冲击韧性好、高温硬度高、抗氧化能力强和耐磨性好等特点，延长了刀具的使用寿命，在连续顶进630M（土层为中细砂夹幼石地质，无地下水）后，其刀盘、刀具完好，很好地解决了超长距离顶管的刀具磨损问题，适于推广应用；

3）本发明同时对顶管机的内腔结构进行改进，通过设置定位齿条及导向破碎齿条、同时设置由外齿圈与内齿圈形成的破碎齿槽，在刀头旋转时，喇叭壳体带动定位齿条旋转，含卵石砂砾层由顶管机刀具进渣口进入内腔后，随着喇叭壳体旋转过程中，含卵石砂砾层在导向破碎齿槽条与定位齿条的作用下进行破碎，同时在导向破碎齿槽条导向作用下，进入破碎齿槽并由破碎齿槽进行二次破碎，破碎结束后排出，其破碎效果好、碎石通过率高，排渣顺畅，顶进速度明显提高。

附图说明

图1为本发明的顶管机的新型刀具结构的结构示意图；

图2为本发明的顶管机的新型刀具结构的贝壳刀结构示意图；

图3为本发明的顶管机的新型刀具结构的切刀结构示意图；

图4为发明的顶管机的新型结构内腔的局部结构示意图。

图中：1-刀盘，2-进渣口，3-贝壳刀，301-塔形主体，302-刀头，4-切刀，401-内凹形切刀主体，5-主钻具，6-合金钢条，7-导向破碎齿槽条，701-凹槽， 8-喇叭壳体，9-定位齿条，901-波浪形凸起，10-外齿圈，11-加强筋，12-挤压破碎箱体，13-内齿圈。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步的描述，但本发明的保护并不仅限于此：

如图1-4所示，本发明的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其顶进施工工艺流程如下：顶进施工的准备工作；设备安装调试；顶管机出洞；吊放第一管节，接进出水管及各种管线；顶进，至一节管节顶进结束；缩回主顶千斤顶，拆进出水管及各种管线，吊放下一节管节；接进水管、出水管及各种管线，顶进；依此循环；吊放第一只中继间并顶进；吊入管节；中继间顶进；主顶顶进；依此循环，至一节管节顶进结束，吊放下一节管节；依此循环，至吊放下一只中继间；吊放管节；第一只中继间顶进；第二只中继间顶进；主顶顶进；依此循环，至最后一只中继间吊放；吊放管节；中继间依次顶进；主顶顶进；依此循环；顶进结束；具体过程如下：

1）顶进施工的准备工作：采用泥水机械平衡顶管机，主顶进装置、泥水系统、排泥系统、供水系统、注浆设备系统、地下管道内通讯系统、通风设施及电源布置等，主顶进装置包括底架、油缸组、顶进环、钢后靠及液压泵站，用于完成管节顶进；

本发明何用的顶管机对其刀具和内腔都进行了改进：

如图1-3所示，本发明顶管机的新型刀具结构，安装于顶管机端头，它包括刀盘1，刀盘1为圆锥体结构，刀盘1中心设有主钻具5，刀盘1上设有8条进渣口2，进渣口8为条型结构，其尺寸为100*478mm，便于大尺寸的卵石等能顺利经该进渣口8进入顶管机内腔进行破碎，8条进渣口2分为四组，每组的两条进渣口2平行，平行的两条进渣口2之间设有两组相互平行的切刀4，切刀4的表面为内凹形切刀主体401，合金钢条6热熔焊接在内凹形刀头主体401的两侧，合金钢条6的厚度为0.2mm，本发明通过在切刀主体上设有合金钢条6，能有效增强刀具的耐磨性，保护了刀头的抗碎裂能力，提高其使用寿命；四组进渣口2将刀盘1平均分为4等份，每个等份上分别设有至少一个贝壳刀3，本发明实施例中每个等分上设有两个贝壳刀3，贝壳刀3为多刀头结构，贝壳刀3包括塔形主体301和刀头302，实施例中的刀头302为5个，5个刀头302均匀间隔分布在塔形主体301上，贝壳刀3的整体高度为9cm，其切口大小为6cm，贝壳刀3表面高出切刀4表面20-30mm，本发明通过将贝壳刀3表面高出切刀4表面20-30mm，贝壳刀3与切刀组合协同工作。贝壳刀3在切刀4切削土体之前先行将土体切割分块，将贝壳刀3限定为具体的结构，为切刀创造良好的切削条件，减少切刀的磨损，提高了贝壳刀3的切削效率，同时使耐磨性能至相对单刀头增强了8倍。

如图4所示，本发明的顶管机的新型结构内腔包括配合作用的喇叭壳体8及挤压破碎箱体12，喇叭壳体8与挤压破碎箱体12之间形成含卵石砂砾层流向的内腔，喇叭壳体8内壁上间隔设置一组定位齿条9，挤压破碎箱体12上设有导向破碎齿槽条7，喇叭壳体8端部设有外齿圈10，挤压破碎箱体12端部设有内齿圈13，外齿圈10与内齿圈13大小匹配，并组合形成破碎齿槽，含卵石砂砾层由顶管机刀具进渣口进入内腔，喇叭壳体8旋转过程中，含卵石砂砾层在导向破碎齿槽条7与定位齿条9的作用下进行破碎，并由破碎齿槽进行二次破碎，破碎结束后排出。

如图所示，本发明的外齿圈10与内齿圈13均为半圆形结构，形成的破碎齿槽为圆形结构，本发明将原来的矩形齿槽替换为圆形齿圈，其安装精度高，施工过程中不易掉齿，因此避免了碎石在齿槽内会导致刀盘堵转而无法启动的问题，且设置为圆形齿槽，碎石通过性好，不易卡阻，大大提高了二次破碎效率，排渣顺畅，因此提高了顶进速度。

为了提高破碎效果，本发明在定位齿条9表面沿其长度方向设有波浪形凸起901；导向破碎齿槽条7上设有凹槽701，防止打滑。

如图所示，为了提高喇叭壳体8的强度，提高其使用寿命，本发明在喇叭壳体8内壁还设有加强筋11，加强筋11与定位齿条9间隔设置，将顶管机内腔设为限定结构，增加了破碎次数，提高破碎效率，且齿槽为设为圆形截面，碎石通过性好，不易卡阻，二次破碎效率高，排渣顺畅，顶进速度明显提高；

2）本发明主顶进装置的底架起承托顶管机、顶进环、砼管节之用。底架设有微调千斤顶和水平支撑，可以调节底架高程和水平位置。底架顶部设内、外两副轨道，内轨作顶管机、砼管节的承托及导向之用，外轨则为顶进环往复行走之用；油缸组由6只油缸分两列左右对称布置，每列各3只油缸叠积而成,并用可分式结构的支座固定，用联接梁连成一体，油缸选用国产的双冲程、双作用等推力液压千斤顶，每只油缸最大推力为1940KN，装备推力为11640KN，满足管节最大承受顶力8000KN的要求。油缸行程3.5m，长度2.5m的管节，可一次连续顶进完成，无须再设垫块，提高了工效，并减轻了劳动强度；液压泵站选用63SCY14-1B手动变量轴向柱塞油泵，配备Y180L-4型电机。通过变频调速可改变油泵的流量，据顶进时的工况要求及时控制主顶油缸的顶速。可以遥控操作，千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快，初始顶进应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进；顶进环由顶环和顶座组成，顶环用螺栓固定在顶座上，顶座底设有滚轮，可沿底架上的外侧轨道往复运行。顶进时，油缸将顶环顶入砼管节尾部，与管节端部环垫板相贴，起对中及导向作用，并传递油缸顶力均匀作用在砼管节上；钢后靠用于管节顶进时油缸的反力通过钢后靠均匀地传递到工作井井壁上，避免井壁受力不均或局部受力过大造成井壁结构破坏。钢后靠安装时，应与顶进轴线保持垂直，与井壁间的空隙应用素砼填实，顶力后座最小面积4m×3m，确保整体接触，能有效地传递作用力；泥水系统根据泥水机械平衡顶管机由大刀盘将正面土体切削后，进入泥水仓，被高压水冲成泥浆，采用管道泵及输泥管路将泥浆输送至地面沉淀池排放，该系统由排泥系统和高压供水系统组成，其中排泥系统的排泥管采用DN100钢管，管节接头采用卡箍式活络接头。在工作井底设一台大功率管道泵，将水平输送至井底的泥浆垂直提升至地面沉淀池，供水系统采用DN100钢管。管节接头采用卡箍式活络接头，地面水源地安装一台大功率管道泵加压向管路供水；注浆设备系统根据在顶管施工中，特别对长距离顶管，能否及时地有效地向管节外围压注触变泥浆，以形成和维护好泥浆套，起到高效的减摩作用，往往是顶管成败的关键，本顶管施工用的膨润土触变泥浆，是在地面压浆站配制后，通过液压注浆泵压入输浆总管及管节上设置的环形分管注入至顶管机及管节的各个注浆孔形成管节外围泥浆套，以完成泥浆输送；地下管道内通讯方式采用无线对讲机和手机，其设置位置：掘进机操作台一部，工作井顶进控制台一部，地面一部，中继间设一部，以此方式加强通讯联系，协调指挥作业；通风设施，采用一台柴油空压机将压缩空气输入空气滤清器，再进入储气桶，经过气压调节阀，将压缩空气传输至管道最前端，并将管道最前端的空气排出，以此进行空气循环，能使管道内的空气更新鲜，排出土体中会产生有害气体；电源布置：施工供电应设置双路电源，并能自动切换；动力、照明应分路供电，作业面移动照明应采用低压供电，动力用电：由于管道内的电机采用380V动力电，因此，进入管道的动力电必须做到二级保护和接地保护措施，动力电源线设置在操作人员不易接触处，并在电源线外增设护套，保证用电安全；照明用电：由于管道内的空气湿度较大，因此，采用36V低压照明电，低压电须通过变压器降压。灯具采用防水防爆灯具；顶管设备安装：把地面上建立的测量控制网引放至工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时进行复测。

2）设备安装调试：安装顶进后靠：顶进后靠的平面应垂直于顶进轴线，后靠与井壁之间的空隙要用砂浆或是砼填塞密实。

安装主顶装置和导轨：先将它们大致固定，然后在测量的监测下，精确调整它们的位置，直至满足要求为止，随即将它们固定牢靠。

工作井内的平面布置：搭建井内工作平台、安装配电箱、主顶动力箱，控制台等，敷设各种电缆、管线、油路等。井内平面布置要求布局合理，保证安全，方便施工。

地面辅助设备的安装及平面布置：辅助设备主要有拌浆系统、供电系统等的安装及调试，此外还有管节堆场的安排以及吊车泊位、安全护栏等的布置。

施工设备、主要配套设备和辅助系统安装完成后，应进行出洞前的试运行调试及安全性检验，合格后方进行顶进作业。

3）顶管机进、出洞技术措施

出洞的封门采用外封门，外封门用30#槽钢封门，槽钢封门内外用防水玻璃布与防水涂料涂布，洞门内用两道30#槽钢作横梁，与外封门及洞圈预埋铁焊接，外封门底部低于洞门200mm，插入由预埋铁件组成的楔形槽中，上部延伸至高于地面300mm，并与井体钢筋连接，防止沉井时脱落，

a出洞前，先在洞口处安装止水带，其作用是防止顶管机出洞时正面的水土涌入工作井内，其另一个作用是防止顶进施工时压入的减阻泥浆从此处流失，保证能够形成完整有效的泥浆套，两层橡胶止水板间可以压注触变泥浆，使管节一出洞便被泥浆包裹。

根据现场施工的实际开挖的土质情况，依据以往的施工经验，在出洞口外轴线两边各3米，距离沉井5米远的地方打两眼深井进行降水，降水深度应超过管线流水面标高3米。

b出洞施工

工作井预留洞门外壁有由30#槽钢板桩竖直密排组成的外封门。出洞前在预留洞门的内侧安装设有二道橡胶止水环的密封装置，一方面防止拔门出洞时井外水土涌入井内，另一方面可以阻止顶进时压注的润滑泥浆流失。另在预留洞圈内安装限位装置，以控制顶管出洞的轴线，拆除封门后，顶管机应连续顶进，直至洞口及止水装置发挥作用为止。

出洞程序为：1）凿除洞口内侧封洞的砖墙；在预留洞内接长顶进导轨，并做好限位块；在洞圈内割除外封门钢横梁，在洞门内用50T液压千斤顶将钢板桩顶松；将顶管机顶入止水带内，至顶管机端部离外封门约10cm时停止；拔除外封门；在顶管机尾部焊接限位块，防止主顶千斤顶缩回时，顶管机在正面土体作用下退回；缩回主顶千斤顶，吊放管节；割除限位块，继续顶进；出洞时，测量必须跟踪观测顶管机状态，及时反馈指导主顶油缸进行纠偏，保证起始顶进轴线的准确性；出洞后，顶管机和其后的第一节至第三节管节用拉杆连在一起，形成一个整体。顶管机和管节连在一起后增加了稳定性，对出洞后的第一个阶段的顶进施工十分有利，同时也便于在以后的顶进施工中对顶管机进行控制；

c进洞施工根据现场施工的实际开挖的土质情况，依据以往的施工经验，在进洞口外轴线两边各3米，距离沉井5米远的地方打两眼深井进行降水，降水深度应超过管线流水面标高3米。

顶管管道贯通后，工作井的管端应按下列规定处理：进入接收井的顶管机和管端下部应设枕垫；管道两端露在工作井的长度不小于0.5m,且不得有接口；工作井露出的管道端部应及时浇筑混凝土基础。

4）顶进施工

顶进采用泥水机械平衡顶管机，顶进时应首先开通泥水系统，确保各控制阀件工作可靠，进出水顺畅，然后开启刀盘、主顶等顶进设备，如图1-3所示，由刀盘1中心的主钻具5进行钻孔，再由贝壳刀3和切刀4对土体进行施工，土渣等经进渣口2进入内腔，即喇叭壳体8与挤压破碎箱体12之间形成含卵石砂砾层流向的内腔，土体中大颗粒石块等在喇叭壳体8内壁上的定位齿条9 挤压破碎箱体12上的导向破碎齿槽条7作用下进行破碎，并进入由外齿圈10与内齿圈组合形成破碎齿槽内进行二次破碎，破碎结束后排出，由进水管的水将其混合，由出水管排出。

在施工过程中操作人员应密切注意各仪表的显示状况，一般情况下通过PLC控制正面土压力，使之在设定范围内浮动，当压力过小时，切土口开口量减小，大刀盘外浮，或主顶顶速加快，使正面压力升高，反之亦然，这一平衡过程是由一套液压伺服系统来进行控制的。除了这种机械平衡以外，还采用泥水平衡，顶进时，循环的高压水将切削下的土体搅拌成泥浆，同时平衡地下水位，使开挖面的水压与地下静水压力相近，减少地表沉降。顶进的同时应注意轴线的变化，根据激光的指示及时进行纠偏操作。

顶进施工时，必须根据覆土深度和土质情况计算出顶管掘进机正面的水土压力，作为设定土压力，输入PLC，此后就可以靠PLC自动控制正面土压力。在整个施工过程中，要针对不同的覆土和土质情况及时调整设定土压力值，以利顶进的顺利进行。

每一节管节顶进结束后，缩回主顶油缸，拆除洞口处的管线，吊放下一节管节，然后连接洞口处的管线，再继续顶进。

顶进施工过程中，应严格量测监控，实施信息化施工，确保顶进工作面的土体稳定和泥水压力平衡；并控制顶进速度和出土量，减少土体扰动和地层变形。

管道顶进过程中，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。

开始顶进阶段，应严格控制顶进的速度和方向，进入接收工作井前应提前进行顶管机位置和姿态测量，并根据进口位置提前进行调整。

本发明的管材管接口应保证橡胶圈正确就位，严格控制管道线性，本工程实施例中为使用橡胶圈接口的柔性接口管道，其相邻管间转角不得大于该管材的允许转角；管节接口处理是顶管工程的关键部分，保证做好接口部分是顶管工程成败的关键，因此对组成接口的每一部分都必须严格遵照有关规程的要求逐一分别严格制作，顶进前应对钢筋砼成品管、钢套环、橡胶密封圈和衬垫板从尺寸、规格、性能、数量等均作详细调查，必须符合标准设计图的要求。顶进前还必须在现场作试安装，对不合格的砼成品管应予以剔除，钢筋砼管接头的槽口尺寸必须正确，光洁平整无气泡，本发明所用的楔形密封橡胶圈材料为氯丁橡胶，断面高度误差控制在26-0.0（+0.7）以内，制作预拉率为15%，以试套确认。接口应平整光滑无痕迹，材质无气孔、裂口、凹痕等缺陷，橡胶圈应保持清洁、无油污，不能在阳光下直晒。橡胶圈应采用202氯丁橡胶粘结剂粘贴在管体插口部分的基槽内，施工时应严格按照粘贴工艺操作，不允许有局部漏粘的现象，钢套环必须按设计要求进行防腐处理，刃口无疵点，焊接处平整，脚部和钢板平面垂直，堆放时整齐搁平；衬垫材料为多层胶合板，其应力－应变关系应符合试验曲线要求，误差±5%。粘贴时，凸凹口对中，环向间隙符合要求；管体在承插口插入连接前，在橡胶圈斜面上和钢套环斜口上均匀刷涂一层硅油，对橡胶圈无侵蚀性，减少摩阻。严禁使用其它油脂或肥皂水之类的润滑剂。承接口插入后，应采用探棒插入钢套环空隙中，沿周边检查橡胶圈定位是否准确，发现有翻转、位移等现象，应拔出重新粘贴和插入。

顶管结束后，管节接口采用密封膏封填，这样处理的管节接口为柔性连接。密封膏封填前先在密封面刷涂一度与密封膏配套的冷底子油，密封膏应充填密实、抹平、不得凸入管内，防止内部留有空隙气泡。

顶进施工期间，管道内的动力、照明、控制电缆等接头要安全可靠。管道内的各种管线应分门别类地布置，并固定好，防止松动滑落；在顶管机操作面应放置应急照明灯具，保证断电或停电时管道内的工作人员能顺利撤出。

顶进完成后，将顶管机与管节分离，吊上地面，拆除管道内所有的设备和各种管线。然后进行压浆孔的处理。

压浆孔封堵就要用到浆孔制作时埋入的螺母了，封堵时，用相配的螺栓和密封垫拧入螺母中，将浆孔处密封起来，然后割除1"外丝，用电焊将螺栓与钢管周边满焊，起最终密封作用，如此处理，既确保了浆孔封堵的可靠性，而且施工简单，便于操作。

等中继间和压浆孔处理完以后，最后进行管道内防腐的修补完成管道的施工。

本发明在顶进施工过程中，其中继间使用的个数与顶管长度与顶力大小有关，本发明的顶力计算如下

1）顶管顶进阻力计算

本工程的顶管工作井的设计允许最大顶力为8000KN（管材的设计允许最大顶力大于8000KN），根据《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008规定，顶管顶进阻力计算如下：

Fp=π·Do·L·fk + NF

式中 Fp——顶进阻力(KN)

Do——管道的外径(m)，本工程中Do=3.21(m)

L ——管道设计顶进长度(m)，本工程中L=70.3(m)

fk ——管道外壁与土的单位面积平均摩阻力(KN/m²)，本工程采用触变泥浆减阻技术后，根据GB50268-2008规范中表6.3.4-2规定，取Fk =6.5(KN/m²)

NF——顶管机的迎面阻力(KN)；本工程采用泥水平衡顶管机，根据GB50268-2008规范中表6.3.4-1规定，NF=πDg²P/4

式中 Dg——顶管机外径（mm），本工程中Dg=3.21

P ——控制土压力，其值同管中最大覆土深度(m)×9.8KN，本工程中p=10×9.8=98(KN/m²)

所以，Fp=3.14×3.21×70.3×6.5+3.14×3.21²×98÷4=5398.48KN

经计算得知顶管的顶进阻力为5398.48KN，小于顶管工作井井壁后座最大顶管允许顶力标准值8000KN，所以顶管过程中不需要设置中继间。

本发明实施例中的顶管纠偏是通过顶管机上的纠偏铰产生折角而进行的，顶管机为二段一铰结构，顶管机长径比(即纠偏灵敏度)为L/D=1.08。纠偏系统由8台50t双作用油缸及控制阀件组成，4只油缸呈斜向45°正交布置，每个纠偏油缸都通过万向铰将顶管掘进机前后壳体连接在一起，使顶管掘进机能在一定范围内任意做出纠偏动作。4只纠偏油缸由4个三位四通电磁换向阀控制，每个油缸的前后腔均安装有平衡阀，当纠偏油泵关闭时，平衡阀能将油缸前后腔油路关闭，使油缸内始终保持高压，确保纠偏动作的可靠；

具体的实用纠偏技术：在施工过程中，要根据测量报表绘制顶进轴线的单值控制图、顶管机水平与高程轨迹图、顶力变化曲线图、管节编号图，直接反映顶进轴线的偏差情况，随时掌握顶进方向和趋势，使操作人员及时了解纠偏的方向，保证顶管机处于良好的工作状态；在实际顶进中，顶进轴线和设计轴线经常会发生偏差，因而要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间偏差值，使之尽量趋向一致。顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。在施工过程中应贯彻“勤测、勤纠、微纠”的原则，不能剧烈纠偏，以免对砼管节和顶进施工造成不利影响；实际操作中还应注意，纠偏是与顶管同步进行的一项工作，在顶进中及时纠偏，采用小角度纠偏的方式。重要的是把握顶管趋势，不能指望一蹴而就，而应缓慢地、逐步进行，若操之过急就容易造成轴线的较大折角，反而不利于顶进的顺利进行。

本发明实施例中的顶管测量及控制方法如下

1）轴线测量方法

施工过程中应对管道水平轴线和高程、顶管机姿态等进行测量，并及时对测量控制基准点进行复核；发生偏差时应及时纠正。

顶进施工测量前应对井内的测量控制基准点进行复核；发生工作井位移、沉降、变形时应及时对基准点进行复核。

管道水平轴线和高程测量应符合下列规定：a出顶进工作井进入土层，每顶进300mm，测量不应少于一次；b正顶进时，每顶进1000mm，测量不应少于一次；进入接收工作井前30m应增加测量，每顶进300mm，测量不应少于一次；c全段顶完后，应在每个管节接口处测量其水平轴线和高程；有错口时，应测出相应高差；d纠偏量较大、或频繁纠偏时应增加测量次数；e测量记录应完整、清晰。

为了使顶进轴线和设计轴线相吻合，在顶进过程中，要经常对顶进轴线进行测量。在正常情况下，直线段顶进均由井内的激光经纬仪按设计顶进轴线打出激光束，射在顶管机中心的光靶上，顶进过程中可以从监视器内观察到轴线的偏差。。施工时还要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。

另外，指示轴线在顶进过程中，必须利用联系三角形法定期进行复测，以保证整个顶进轴线的一致性。

2）顶进中顶管机前进趋势的测定

测定顶管机前进趋势，能达到减少测量时间的目的。顶进中施工人员对顶管机的纠偏也迫切需要及时了解顶管机走势，以便能够较有效地纠偏。施工人员及时了解顶管机走势，如果轴线偏差较小，且走势较好(沿设计方位)，有时就可省去不必要的轴线偏差测量，提供更多的顶进时间，如轴线偏差较小，但顶管机前进趋势背离设计轴线方向，施工人员也能够及时进行有效的纠偏，使顶管机不致偏离较大。可见掌握了顶管机的走势好处显而易见，为此我们设置了顶管机前进趋势测量及计算方法。通过观察顶管机的行进趋势来指导纠偏。

正常顶进时，顶管机位置及姿态测量每米不少于一次。

本工程测量所用的仪器有全站仪、经纬仪和水准仪。顶管机内设有坡度板，坡度板用于读取顶管机的坡度和转角。

本发明顶进时，发生偏差及时纠偏，严格控制正面土压力，将土压力波动控制在较小范围内，同时对轴线也要加强观测，使轴线具备良好的走势，尽量少做纠偏动作，即使纠偏，也切忌动作过大，以免对土体产生较大扰动。顶管机通过后，经常进行补压浆，支护土体，减少后期沉降量；为保证泥水舱压力与正面土压力平衡，必须有效控制顶进速度，如顶进速度过快，会引起顶管机正面压力过大，造成地面隆起。反之如顶进速度过慢出土太多，正面土体过多流失，从而引起地面沉降。为此通过控制顶进速度，使正面水土压力保持稳定平衡，从而有效地防止地面隆起及沉降。为安全、顺利地穿越地面，我们的顶进速度宜控制在5cm/min左右，避免管节接口、中继间、工作井洞口及顶管机尾部等部位的水土流失和泥浆渗漏，并确保管节接口端面完好。通过信息化施工，优化顶进的控制参数，使地层变形最小。

本发明采用同步注浆和补浆，顶进施工中，触变泥浆的运用一方面可以减小顶进阻力，另一方面起到支承土体的作用。对顶管四周不断地进行补浆，起到支护土体的作用，及时填充管外壁与土体之间的施工间隙，避免管道外壁土体扰动，减少地表变形沉降。详见减阻措施。

在顶进过程中，我们在沿顶进轴线每隔5米布置一个沉降点，顶进时间内每天进行2次观测，当测量累计数据沉降接近20㎜时，及时采取针对性措施，（如加压水泥浆、粉煤灰、等），以防地表变形沉降。顶管施工时主要是预防为主，严格控制顶进速度；

地表沉降控制及保护措施：在推进过程中，引起建筑物沉降的主要原因，是推进土压控制不稳定，顶速过快周围土体扰动，造成土体沉降。为防止类似的情况发生，必须做到以下几个方面：确保泥水舱压力与正面土压力平衡；必须有效控制顶进速度。特别是穿越构筑物时，不能扰动周围土体；及时跟踪测量，测量二种形式进行，第一深层沉降点进行沉降监测，第二地面沉降监测，在顶进时测量累计数据及时进行分析；注浆稳定措施：除了沉降监测以外，还必须将膨润土泥浆套随工具管向前移动，形成连续的环状浆套。

顶进结束后，对管道外土体进行注浆加固。用水泥浆置换膨润土泥浆以固结土体，减少地表的最终沉降量。水泥浆由管道内的压浆孔压注，浆液压注的影响范围应达到管壁外50cm。注浆采用水泥水玻璃双液浆，由管道的预留注浆孔向外压注，注浆压力大于0.25Mpa～0.6Mpa，注浆速率为30L/min。一方面置换顶进过程中使用的触变泥浆，另一方面起到加固土体的作用，同时也进一步保证了管道接口的密封性。

Claims (10)

1.一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于包括如下步骤：

顶进施工的准备工作；设备安装调试；顶管机出洞；吊放第一管节，接进出水管及各种管线；顶进，至一节管节顶进结束；缩回主顶千斤顶，拆进出水管及各种管线，吊放下一节管节；接进水管、出水管及各种管线，顶进；依此循环；吊放第一只中继间并顶进；吊入管节；中继间顶进；主顶顶进；依此循环，至一节管节顶进结束，吊放下一节管节；依此循环，至吊放下一只中继间；吊放管节；第一只中继间顶进；第二只中继间顶进；主顶顶进；依此循环，至最后一只中继间吊放；吊放管节；中继间依次顶进；主顶顶进；依此循环；顶进结束。

2.根据权利要求1所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于具体工艺如下：

1）顶进施工的准备工作：采用泥水机械平衡顶管机，主顶进装置、泥水系统、排泥系统、供水系统、注浆设备系统、地下管道内通讯系统、通风设施及电源布置等，主顶进装置包括底架、油缸组、顶进环、钢后靠及液压泵站，用于完成管节顶进；

2）设备安装调试：施工现场四周用彩钢板进行围护，在工作井内安装供施工人员上下的钢扶梯，在工作井周围布置泥浆沉淀池、材料仓库、设备仓库、管材堆放场地、施工临时便道，供吊车及运输车辆出入，把地面上建立的测量控制网引放至工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时进行复测，依次安装钢后靠、主顶进装置和导轨、泥水系统、排泥系统、供水系统、注浆设备系统、地下管道内通讯系统、通风设施及电源布置等，钢后靠的平面应垂直于顶进轴线，钢后靠与井壁之间的空隙要用砂浆或是砼填塞密实，施工设备、配套设备和辅助系统安装完成后，进行出洞前的试运行调试及安全性检验，合格后方进行顶进作业；

3）顶管机出洞：出洞按以下步骤：先凿除洞口内侧封洞的砖墙，并在在预留洞内接长顶进导轨，并做好限位块，在洞圈内割除外封门钢横梁，在洞门内用50T液压千斤顶将钢板桩顶松，将顶管机顶入止水带内，拔除外封门，在顶管机尾部焊接限位块，防止主顶千斤顶缩回时，顶管机在正面土体作用下退回，缩回主顶千斤顶，吊放管节，割除限位块，继续顶进，出洞时，测量必须跟踪观测顶管机状态，及时反馈指导主顶油缸进行纠偏，保证起始顶进轴线的准确性；

4）顶进施工：吊放管节，接进出水管及各种管线；顶进，至一节管节顶进结束；缩回主顶千斤顶，拆进出水管及各种管线，吊放下一节管节；接进水管、出水管及各种管线，顶进；依此循环；吊放第一只中继间并顶进；吊入管节；中继间顶进；主顶顶进；依此循环，至一节管节顶进结束，吊放下一节管节；依此循环，至吊放下一只中继间；吊放管节；第一只中继间顶进；第二只中继间顶进；主顶顶进；依此循环，至最后一只中继间吊放；吊放管节；中继间依次顶进；主顶顶进；依此循环；顶进结束，具体过程如下：

顶进采用泥水机械平衡顶管机，顶管机带有新型刀具结构和新型结构内腔，顶进时应首先开通泥水系统，确保各控制阀件工作可靠，进出水顺畅，然后开启刀盘、主顶等顶进设备，顶进时，循环的高压水将切削下的土体搅拌成泥浆，同时平衡地下水位，使开挖面的水压与地下静水压力相近，减少地表沉降，顶进施工时，必须根据覆土深度和土质情况计算出顶管掘进机正面的水土压力，作为设定土压力，输入PLC，此后就可以靠PLC自动控制正面土压力，在整个施工过程中，要针对不同的覆土和土质情况及时调整设定土压力值，以利顶进的顺利进行；每一节管节顶进结束后，缩回主顶油缸，拆除洞口处的管线，吊放下一节管节，然后连接洞口处的管线，再继续顶进；顶进施工过程中，应严格量测监控，实施信息化施工，确保顶进工作面的土体稳定和泥水压力平衡；并控制顶进速度和出土量，减少土体扰动和地层变形，管道顶进过程中，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；顶进完成后，将顶管机与管节分离，吊上地面，拆除管道内所有的设备和各种管线，然后进行压浆孔的处理，等中继间和压浆孔处理完以后，最后进行管道内防腐的修补完成管道的施工。

3.根据权利要求2所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于步骤3）中洞口要先进行土体加固，方法如下：在洞口外侧3米范围内采用压密注浆，浆液由粉煤灰、陶土粉和水泥混合搅拌得到，注浆采用水泥和水玻璃混合浆液，水泥标号为425#，水灰比0.6，浆液配比为水泥：水玻璃=1：0.06，水玻璃模数2.4～3.4，浓度大于35度，水泥浆搅拌时间为120-160s，注浆压力为0.25-0.6Mpa，注浆速率为25-35L/min，压浆由深而浅连续进行，每次提管高度为0.3m。

4.根据权利要求2所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于步骤3）中在工具管出洞前还应配备一些破旧棉被、木镇、水泥等材料，以备在工具管出洞时可能出现的泥水渗漏时及时堵塞，同时及时进行水泥粉刷，对渗漏较严重地方应采用引流管，在水泥达到一定强度后才将引流管拆除并堵塞。

5.根据权利要求2所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于步骤3）中将顶管机顶入止水带内，至顶管机端部离外封门8-12cm时停止。

6.根据权利要求2所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于步骤4）中顶管结束后，管节接口采用密封膏封填，且密封膏封填前先在密封面刷涂一层与密封膏配套的冷底子油，密封膏充填密实、抹平、不得凸入管内，防止内部留有空隙气泡，顶管机的新型刀具结构包括刀盘（1），刀盘（1）为圆锥体结构，刀盘（1）中心设有主钻具（5），刀盘（1）上设有8条进渣口（2），8条进渣口（2）分为四组，每组的两条进渣口（2）平行，平行的两条进渣口（2）之间设有两组切刀（4），切刀（4）的表面两侧焊接有合金钢条（6），四组进渣口（2）将刀盘（1）平均分为4等份，每个等份上分别设有至少一个贝壳刀（3）。

7.根据权利要求6所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于贝壳刀（3）表面高出切刀（4）表面20-30mm，贝壳刀（3）为多刀头结构，贝壳刀（3）包括塔形主体（301）和刀头（302），刀头（302）均匀间隔分布在塔形主体（301）上，贝壳刀（3）的整体高度为9cm，其切口大小为6cm。

8.根据权利要求6所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于切刀（4）的表面为内凹形切刀主体（401），合金钢条（6）热熔焊接在内凹形刀头主体（401）的两侧，合金钢条（6）的厚度为0.2mm；进渣口（8）为条型结构，其尺寸为100*478mm。

9.根据权利要求2所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于步骤4）中顶管机的新型结构内腔包括配合作用的喇叭壳体（8）及挤压破碎箱体（12），喇叭壳体（8）与挤压破碎箱体（12）之间形成含卵石砂砾层流向的内腔，喇叭壳体（8）内壁上间隔设置一组定位齿条（9），挤压破碎箱体（12）上设有导向破碎齿槽条（7），喇叭壳体（8）端部设有外齿圈（10），挤压破碎箱体（12）端部设有内齿圈（13），外齿圈（10）与内齿圈（13）大小匹配，并组合形成破碎齿槽，含卵石砂砾层由顶管机刀具进渣口进入内腔，喇叭壳体（8）旋转过程中，含卵石砂砾层在导向破碎齿槽条（7）与定位齿条（9）的作用下进行破碎，并由破碎齿槽进行二次破碎，破碎结束后排出。

10.根据权利要求9所述的一种采用泥水平衡顶管施工工艺，其特征在于外齿圈（10）与内齿圈（13）均为半圆形结构，形成的破碎齿槽为圆形结构；喇叭壳体（8）内壁还设有加强筋（11），加强筋（11）与定位齿条（9）间隔设置；定位齿条（9）表面沿其长度方向设有波浪形凸起（901）；导向破碎齿槽条（7）上设有凹槽（701）。