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日本非开削管网更新工法系列调研 · 原始技术文献编译

CMT改筑推进工法(CMT改築推進工法)
CMT工法协会《技术资料·积算资料》调研报告

资料主体:CMT工法协会(株式会社推研内) 底本:協会《技術資料・積算資料》现行 2026 年度版(98 页) 用户指定条目:2020 年度版(已停发,见 §1) 编译日期:2026-09-27 全文来源编号引用,共 19 项 · 附原始文件下载

◆要点速览

CMT =
Compound Mini Tunnel 复合系统之意(§2.2)
技术分类(日本推進技術協会体系)
切削破砕推进 泥土压式 / 吸引排土
旧管→新管
φ200–1500 → φ800–1500mm 7 种基本机型
单次施工可能延长
200 m 最小曲线半径 300R
刀具(齿轮滚刀)标准交换延长
150 m 机内开舱换刀
隔舱检修门(点検扉)
360×420 / 450mm 拱形门·中央布置
旧管充填物
水泥膨润土 / 气泡砂浆 5m³/日(§6.1)
NETIS 登录 / 专利
KK-150024-A 特許第4646138号

CMT改筑推进工法是日本 CMT工法协会(事务局设于株式会社推研内,大阪)主推的大中口径管道「改筑」(拆旧建新、非开挖换管并扩径)工法:先向旧管内注入水泥膨润土浆或气泡砂浆等低强度充填材料,再以岩盘掘进技术为基础的齿轮滚刀式泥土压掘进机,将旧管连同基础连土边压裂破碎、边推进新管,破碎渣与被铣断的钢筋经螺旋输送机+真空泵吸引排出,全程不停水(旁路临时排水)。本报告基于协会官方《技術資料・積算資料》现行版及其配套文件,对名称由来、材料配方、刀具构造、全部技术参数、积算规则与工程实绩进行系统编译[1][4]。

1资料来源与版本说明

1.1 资料获取途径

本报告底本来自日本农业农村整备民间技术信息数据库 NNTD(一般社団法人農業農村整備情報総合センター运营)登记号 No.1225「CMT改築推進工法」条目下的协会官方附件,登记主体为株式会社推研,2017年10月初次登记、2026年7月最新更新[4]。基底工法另登记为 No.1150「CMT工法(複合推進工法)」[19]。协会官网(suiken-cmt.co.jp)提供工法概要与工程案例[5][6][7]。

表 1-1 本次收集的协会官方文件一览(§14 提供全部原始文件下载)
文件发行方 / 时间规模内容要点
技術資料・積算資料(CMT改築推進工法)CMT工法協会
2026-05-18 发行
98页第1章技术资料(工法定义、掘进机构造规格、设计资料、注入工法)+第2章积算资料(积算基准、工种分类、日进量、步掛样式)[1]
CMT複合推進工法 施工実績表CMT工法協会
令和6年(2024)4月
59页2000年以后岩盘推进/改筑推进逐案实绩表[3]
改築推進工法カタログCMT工法協会
2022.5
2页三个施工案例、三种机型照片、NETIS登录号(本报告多处实拍图出自此目录)[2]
CMT工法のあゆみCMT工法協会6页协会沿革(1980年代创业经纬),官网公开 PDF[5]
期刊论文 5 篇月刊推進技術 / No-Dig Today / ARIC情報
2012–2023
—工法开发经纬、宇部首例、大川案例刀具磨损、石积暗渠改BOX暗渠案例等(扫描件,本报告部分实拍图出自其中)[10]–[16]

1.2 关于「2020年度版」与现行「2026年度版」

版本考证:用户指定条目为「CMT改築推進工法 技術資料·積算資料(2020年度)」。经核查:①NNTD登记页明确记载协会「每年改订」本资料,现行公开挂网版本为 2026 年度版(2026-05-18 发行)[1][4];②NNTD页面的互联网档案馆最早快照为 2024-08-11,2020 年度旧版未被公开存档[17];③技术资料章节的工法原理、机型谱系、适用条件为跨年度稳定内容,积算章节的步掛/日进量框架亦逐年延续。因此本报告以现行 2026 年度版为准逐条编译,并如实标注版本差异;涉及年度敏感数值(单价等)均注明「以协会当年版为准」。

另需说明:《技術資料・積算資料》公开版中的代価(价格)栏为空白模板——劳务单价、机械器具損料单价表(機損表)由协会另行持有、每年改订,需向协会索取[1][4]。本报告如实呈现其空白模板结构与计算规则,不杜撰任何价格数字。

2工法定义 · 为什么叫 CMT · 技术分类

2.1 官方定义

协会《技術資料》第2章对工法的定义:「CMT改筑推进工法,是预先向既有管内注入水泥浆(セメントミルク)等充填后,将既有管的全部或一部分边切削、破碎边推进新设管的切削破碎推进工法(既有管充填式),破碎片与挖掘土砂采用吸引排土方式回收」[1]。NNTD登记的技术要约进一步指出:本工法以岩盘推进用「CMT工法(复合推进工法)」的强挖掘扭矩为基础,加上泥土压切face管理与机内切face目视点检(点检门),是「日本首个对应大中口径管的改筑推进掘进机」[4]。

2.2 为什么叫「CMT」——名称由来考证

CMT 是 Compound Mini Tunnel(复合微型隧道)的缩写。协会在 NNTD 基底工法登记条目中的原文为[19]:

「CMT工法是将推进工系统、排土系统等加以组合,并非单一系统的工法,而是应对多种多样施工条件的复合系统。这正是 CMT工法(Compound Mini Tunnel)的命名缘由。」——NNTD 登録番号1150 技术概要原文
字母含义依据与展开
Compound复合(核心命名理由)官方明确:按施工条件组合推进·排土等系统即为命名之所在。协会据此划分六大子系统:CMT岩盘推进(机内换刀、半岩半土、软岩~硬岩、岩盘内曲线)、CMT玉石·砂砾地盘推进(超硬玉石、大于管径的转石)、CMT超软弱·流砂地盘推进(防Noosedown、防过量取土)、CMT长距离推进(浮游系统小阻力)、CMT曲线推进(多关节中折机急曲线)、CMT切face障碍物撤去(机内目视确认排除)[19][5]
Mini微型指小口径机械推进隧道(日本通称「推進工」),基底工法适用公称径 φ800–2000mm[19],远小于盾构隧道
Tunnel隧道推进管列贯通后形成的地下管道结构;2018年版 CMTリターン系统目录封面即印有「COMPOUND MINI TUNNEL」字样[19]

「复合」一词也来自创业史:CMT工法自 1980 年代起从岩盘推进起家(此前岩盘推进依赖手挖+コールピック风镐,日进仅数十厘米),以「任何条件下都不失败、安全可靠完成推进」为基本主题,逐步叠加出上述六大系统,成为「系统总称」而非单一工法[19][5]。CMT改筑推进工法是这一复合技术家族中面向「拆旧建新」的分支——把岩盘机的滚刀破碎能力、泥土压面板加压与机内开舱点检组合到旧管破除场景中(2012 年首例)[4][8]。基底 CMT 工法累计采用实绩 880 件(截至 NNTD 2026 年更新)[19]。

2.3 在日本推进工法体系中的位置

分类层级本工法归属含义
敷设方式一工程式(一工程式)旧管拆除与新管敷设一次完成
推进工法大类切削破砕推進工法(既設管充填方式)旧管先充填、再切削破碎
切face保持方式泥土圧式 = 面板加圧式(泥土圧工法)刀盘面板以数百 kN 压贴切face,配合添加材使挖土塑性流动化
排土方式吸引排土方式(バキューム方式)螺旋输送+真空泵气力排土
施工时下水流下旁路流下方式(バイパス方式)不停水,临时泵送排水

「改築」与「更生」的区别:日本下水道技术语境中,更生(更新)指在旧管内穿插/翻转新管(旧管作为外模保留,管径缩小或不变);改築指拆除旧管、原位新建,可扩径并更换为全新结构。CMT改筑属后者,官方列出的四项特长相(旧管蛇行可纠正、换新后数十年耐用、可扩径应对暴雨流量增长、破碎渣与钢筋完全回收)均围绕这一点[1]。

3施工原理与系统构成

地表面 发进竖坑 钢矢板/支护 支压壁+多段千斤顶 旧管(预充填) 新设管(推進用RC管等,可扩径) 旧管预充填水泥浆/气泡砂浆,刀盘边切削破碎边推进新管 CMT改筑掘进机(滚轮刀盘·外周驱动) 隔舱检修门 螺旋输送机(一次排土) 前方旧管(充填待切削) 真空吸引排土管(φ125)→ 坑外集装箱 缓和土压抑制材(厚15mm) +裏込材(厚10mm) 添加材(面板前泥土化) 开舱换刀时:压气设备止水 到达竖坑 掘进机分割回收 示意图据协会官方资料自绘,非原始图纸;比例不等。
图 3-1 CMT改筑推进工法施工系统纵断面示意(据协会《技術資料・積算資料》〔1〕自绘)

3.1 标准工序链条

按协会积算资料的工种顺序(C-1~C-34),单条管线的标准作业链为[1]:

① 旧管事前充填(C-32 既設管内充填工:水泥膨润土/气泡砂浆等,标准 5m³/日)→ ② 竖坑·支压壁·发进坑口(C-8~C-10)→ ③ 掘进机吊装(φ800–1200 一体吊装 / φ1350 以上分割组装)→ ④ 改筑推进(泥土压面板加压切削 + 螺旋出渣 + 真空排土,C-1~C-5)→ ⑤ 机内开舱换刀/除障(必要时压气,C-7·C-27)→ ⑥ 到达坑回收(标准分割)→ ⑦ 二次裏込注入(C-5)→ ⑧ 破碎渣运出处置(C-22·C-23)。

3.2 临时排水(仮排水)系统

施工期间污水不停排:本管侧采用污水泵压送+止水塞封堵,适用 φ100–1500mm;住户接入井(宅内桝)侧采用真空控制单元+真空罐吸引/压送[1]。农业用水场合若将工期安排在枯水期,可免设临时排水设施[4]。

仮排水システム図(协会目录)
图 3-2 仮排水系统布置(污水泥泵—公共桝—发进/到达竖坑—取付管)。图片来源:CMT工法協会《改築推進工法カタログ》〔2〕

3.3 旧管与新设管的断面位置关系

旧管与新設管の相対位置関係(协会官网)
图 3-3 旧管与新设管的相对位置关系(上:纵断;下:横断)。改筑机沿旧管内底部推进,旧管下部存在不切削的残留部分,故旧管实际切削量明显减小。图片来源:CMT工法協会官网〔7〕
既設管と新設管の位置関係(No-Dig Today No.91)
图 3-4 官方技术论文中的同题图解:标注了上部硫化氢腐蚀欠損部分与钢筋残留部分的分布——欠損与空洞区域被充填体替代,实切削量减少。图片来源:No-Dig Today No.91〔11〕(宇部工程,扫描件裁剪)

4CMT改筑掘进机:机型 · 构造 · 齿轮滚刀

4.1 机型谱系与整机

掘进机本体由本体胴、刀盘(カッターヘッド)、转塔(タレット)三部分构成,共 7 种基本机型:φ800 / 900 / 1000 / 1100 / 1200 / 1350 / 1500mm。φ800–1200 机型由本体胴+后续胴组成,φ1350 以上仅本体胴;电源为 400V 规格[1]。2022 年版目录展示了 800、900、1350mm 三种实机[2]。

宇部首例机整体(月刊推進技術 2012)
图 4-1 宇部首例改筑机整体(机身铭文:φ840→「CMT工法 改築推進機 製作 株式会社 推研」及工区名)。当年技术规格:机径 φ1,010mm、机长 2,730mm、刀盘原动机 7.5kW×4台、刀盘转速 Max 5.0rpm 三段切换、刀盘扭矩 43kN·m、给料机原动机 3.7kW。图片来源:月刊推進技術 Vol.26 No.9〔10〕(扫描件裁剪)
CMT改築掘進機(协会官网)
图 4-2 同机的工厂照:机身铭牌「CMT工法 改築推進機 製作 株式会社 推研」。图片来源:CMT工法協会官网〔7〕
量产型改筑机(协会目录)
图 4-3 量产型 CMT改筑掘进机( φ1350 级)。图片来源:CMT工法協会《改築推進工法カタログ》〔2〕
表 4-1 CMT改筑掘进机本体规格(标准系统,滚轮刀盘型)[1]
公称径
(mm)
机长
(mm)
外径
(mm)
质量
(kg)
方向控制千斤顶
kN×行程(mm)×台
推力点千斤顶
kN×行程(mm)×台
规格推力规格推力
8003,8009905,500300×50×41,200300×25×41,200
9003,8001,1106,000300×50×41,200300×25×41,200
1,0003,8001,2308,500400×50×41,600400×25×41,600
1,1003,8001,34010,200400×50×41,600400×25×41,600
1,2003,8001,46010,400500×50×42,000500×25×42,000
1,3503,8001,63013,000500×50×42,000500×25×42,000
1,5004,0001,81015,500800×60×43,200800×100×43,200

注:「推力」列由 kN×台数换算,供直观比较;原表仅列「kN×st(mm)×台」。规格为标准仕様,可依施工条件调整,恕不预告变更。

表 4-2 刀盘驱动规格(电动机×台数 / 转速 / 扭矩 / 功率)[1]
公称径(mm)刀盘电机转速 (rpm)扭矩 (kN·m)动力 (kW)
8007.5kW×45.05030.4
9007.5kW×44.55830.75
1,00011kW×44.78044.75
1,10011kW×44.38644.75
1,20011kW×43.99246.2
1,35011kW×43.510846.2
1,50011kW×63.118368.2

注:宇部首例机(2012年)为 7.5kW×4、Max5.0rpm 三段切换、43kN·m[10],量产机型较首例已细分扭矩档并加大功率。

4.2 整机构造

改築推進機の構造(协会目录标注图)
图 4-4 官方构造标注图:动力经万向节→减速机·电机→动力轴驱动刀盘(外周驱动);刀盘后方依次为面板、点检门(隔舱)、搅拌棚注入口、螺旋输送机;机体设方向修正千斤顶;红色箭头为掘削土移动方向。图片来源:CMT工法協会《改築推進工法カタログ》〔2〕
本体后部(月刊推進技術 2012)
图 4-5 首例机本体后部:隔舱之后的机内空间与螺旋输送机出口。φ800 级机内空间狭小,一切维修、观察均围绕隔舱中央的检修门组织。图片来源:月刊推進技術 Vol.26 No.9〔10〕

方向控制由先端的方向控制千斤顶与后尾部推力点千斤顶共同完成(表 4-1);最小曲线半径全机型 300R(标准型掘进机)[1]。旧管蛇行可由方向控制千斤顶修正至设计坡度[1]。

4.3 刀盘与两种齿轮滚刀——长什么样、为什么用它

刀盘分切削型(切削型ヘッド)与滚轮型(ローラー型ヘッド)两大类(基底 CMT 家族还有多刃复合的「マルチ型」)[1][19];为破碎旧管本体,改筑机标准配置滚轮型刀盘[1]。滚刀为「齿轮型」——外形如齿轮的钢制滚轮(外缘带一圈轮齿),安装在刀座上可绕自身轴滚动,配合刀盘公转碾压切face。改筑机使用两种:面板齿轮型滚刀(フェースギヤ型ローラビット)布置于刀盘面板辐条上,外周齿轮型滚刀(外周ギヤ型ローラビット)布置于刀盘外缘负责保径;中心另设双锥型(ツーコーン型)中心滚刀[1]。

φ800 刀盘正面
图 4-6 φ800 机型刀盘正面:面板辐条上的金色齿轮型滚刀阵列、外周驱动辐条与中央的检修门开口+排土口。来源:协会目录〔2〕
φ900 刀盘正面
图 4-7 φ900 机型刀盘:可见中央双锥型中心滚刀与周围齿轮滚刀、面板开口(单缝取土口)。来源:协会目录〔2〕
φ1350 刀盘正面
图 4-8 φ1350 机型刀盘:齿轮滚刀沿外周与辐条双重布置。来源:协会目录〔2〕
首例机切削部
图 4-9 宇部首例机切削部实拍:齿轮滚刀为铜金色齿圈,中央方窗为检修门+排土口。来源:协会官网〔7〕
滚刀破砕示意(协会目录)
图 4-10 齿轮滚刀作用原理示意(红色箭头=推进方向):轮齿将集中载荷压入钢筋混凝土板压裂破碎,并越过钢筋将其压断/铣断。来源:协会目录〔2〕
既設管の破砕状況(ARIC情報129)
图 4-11 破碎产物实测(带尺):左为被压裂的旧管基础砾石,右为被铣断成短段的钢筋。来源:ARIC情報 No.129〔12〕(大川案例,扫描件裁剪)
鉄筋切断状況(协会目录)
图 4-12 铁筋切断状况分类照:回收钢筋按长度大致分为 <1cm、≈3cm、≈5cm、≈10cm 档——齿轮滚刀将钢筋「剪成」短段,才能随泥水一起被真空系统吸走。来源:协会目录〔2〕
铁筋回收实拍(协会目录)
图 4-13 现场回收的钢筋与破碎配件实物。来源:协会目录〔2〕

为什么用齿轮滚刀而不是切削刀?

4.4 排土系统(一次/二次)

表 4-3 一次排土:带式螺旋给料机(リボンスクリューフィーダー)[1]
适用公称径给料机直径(mm)电动机(kW)回转扭矩(N·m)转速(rpm)
φ800–1,1002003.7600600
φ1,200–1,5002507.51,200600
表 4-4 二次排土:真空泵(バキュームポンプ)吸引排土系统[1]
风量(m³/min)动力(kW)质量(kg)排土管径(mm)适用
30554,500125φ800–1,500 全机型
掘進機後部(协会官网)
图 4-14 掘进机后部:螺旋输送机将舱内泥土化渣土送出隔舱,落入排土槽转交真空系统。来源:协会官网〔7〕
掘進排土状況(协会官网)
图 4-15 坑内排土状况:含破碎混凝土渣的泥土经管内吸引管路送往竖坑。来源:协会官网〔7〕

真空排土对液体、固体不拘(混凝土渣、砾、砂、粉土、粘土均可输送;粘土需补水防粘管),机内换气与粉尘对策完备,渣土经坑外集装箱罐中转、满罐后倒入贮留槽[1]。个别吸引困难的长段钢筋以人工分选搬出。竖坑扬程高或排泥浓度高时,采用「坑内集装箱+吊车」或「两段串联吸引」[1]。

4.5 供应方与体系

项目内容
开发·制造株式会社推研(大阪市平野区加美東4-3-48;NNTD 登记的「开发公司」即推研,整机铭牌见图 4-2)[4][5]
推广组织CMT工法協会(一般社团,事务局设于推研内;TEL 06-4303-6026 / FAX 06-4303-6029)[4][5]
实施会员示例株式会社姫野組(2012年实施宇部首例改筑,并保持 2007 年豊橋 1,447m 机械推进世界纪录等)[8];株式会社エイコーエンジニアリング(CMT工法介绍与技术说明)[9]
基底工法CMT复合推进工法(Compound Mini Tunnel):岩盘·大砾·障碍物·超软土地盘·超长距离(>1000m)·急曲线通用的推进系统,累计采用 880 件[9][19]

5检修门(点検扉)与压气作业系统

这是 CMT改筑掘进机区别于常规小口径机的核心构造:转塔轴承自 φ800 机型起即采用大中口径盾构常用的外周驱动方式,隔舱(バルクヘッド)中央因此得以布置大型拱形检修门与排土口——不开挖地表,即可从机内目视确认切face与旧管状态、点检/更换刀具、清除障碍物[1][4]。

B=360 H=420/450 拱形检修门(机体中心线上) 排土口(给料机中心) 外周驱动环(刀盘自φ800起即外周驱动) 据协会「点検扉標準図」自绘
图 5-1 隔舱中央检修门布置(正面视)(据协会《技術資料》〔1〕自绘)
表 5-1 检修门标准尺寸[1]
公称径门宽 B × 门高 H (mm)
φ800–900360 × 420
φ1,000–1,500360 × 450
表 5-2 压气作业设备(机内开舱用)[1]
设备主要规格
闸室单元
(ロックユニット)
机长 2,300mm;耐压 0.1MPa;集成送气管·调压阀·门襟翼阀·安全阀·空调阀·灌浆管排水阀;可加装附件适配小于推进管径的近似径
鼓风单元
(ブロアーユニット)
电动机 39kW;风量最大 18/15 m³/min(60/50Hz);最大风压 0.08MPa;质量 7,000kg;外形 1,520×3,960×2,240mm;防音罩集成鼓风机·罐·冷却装置
圧気用ロック室 全面(协会官网)
图 5-2 首例机的压气用闸室(全面视角):隔舱后方的方形耐压门——开舱作业时人员/器材经此进出并维持气压。来源:协会官网〔7〕
ロック正面(月刊推進技術 2012)
图 5-3 同一闸室的正面照(杂志印刷版)。φ800 级机内闸室净空极小,属「紧凑型」设计。来源:月刊推進技術 Vol.26 No.9〔10〕

5.1 开舱判据(何时需要压气)

φ800 狭小机内也能开舱作业,是本工法的最大卖点;在涌水地盘开舱时须先以压气法止水。协会给出的量化判据为[1]:

6旧管充填物与四大注入体系

6.1 旧管事前充填(既設管内充填工)——充填的到底是什么

推进前向旧管内注入充填材料,使旧管连同其空洞、欠損部位成为可被整体压裂、无空腔坍落的「实体」。协会定义中泛称「セメントミルク等(水泥浆等)」[1],积算资料 C-32 工种列出的具体材料形态有两类[1]:

表 6-1 旧管充填材料的两种形态与标准配合(1m³ 当量)[1]
形态组成28天(4周)强度特点
水泥膨润土浆
(セメントベントナイト,CB)
普通波特兰水泥 400kg + 膨润土 100kg + 水 0.8m³—标准充填材料费科目;流动浆液,泵送充填
气泡砂浆
(エアミルク,泡沫混合砂浆)
水泥 450kg + 水 220kg + 发泡剂 1.36ℓ(气泡重 40g/ℓ)
W/C=49%
2.45 N/mm²轻质可流动、低强度(参考配合);适合填充含空洞/欠損的老朽管体

两类都是强度远低于旧管混凝土的「可再破碎体」——其作用是占位与稳定,而非增加结构强度:①消除老朽管的空洞与欠損(宇部工程中旧管上部因硫化氢腐蚀产生大空洞,先以砂浆充填再推进[11]);②防止推进中破碎体散落卡舱、抑制地下水和上方土体的流失[1][11];③宇部首例采用 CB 中诘注入,且明确「视既有管状况可省略」[7]——旧管结构完好时不必充填。

施工能力与设备(C-32-1/2/3)[1]:

  • 标准充填能力 5m³/日(班组:世话役1+特殊作业员2+普通作业员1);
  • 横向二联动灌浆泵(吐出 200ℓ/min)、并列双槽搅拌机(3000ℓ/min×2、4kW);
  • 35kVA 发电机运转费另计;杂费上限为泵·搅拌机損料合计的 10%;
  • 充填量按旧管径计(表 6-2),φ1500 旧管每延米约 1.77m³。
裏込注入工状況(协会官网)
图 6-1 管内注入作业状况(宇部工程)。来源:协会官网〔7〕
表 6-2 旧管充填量(按旧管公称径,m³/m)[1]
旧管径20025030035040045050060070080090010001100120013501500
充填量0.0310.0490.0710.0960.1260.1590.1960.2830.3850.5020.6350.7850.951.131.431.766

6.2 缓和土压抑制材(一次裏込,浮游系统)

与常规「减摩润滑剂」完全不同,本工法向管外周 tail void 注入塑性体粘土浆(「缓和土压抑制材」):其外周面粘着于地山不动、内周面随管前行,推进阻力即这层塑性体的层间剪切——「ズリ変形抵抗(渣变形阻力)」。该体系下推进阻力理论上与土质无关,仅由浆液配比与粘度决定,此即「CMT浮游系统(フローティングシステム)」[1]。标准充填量为管外周厚 15mm 当量(土质 D 加 50%);浆液自重不流动(泡芙状),实质兼具一次裏込功能,长距离推进时中途可能需要补注[1]。

表 6-3 缓和土压抑制材标准注入量(ℓ/m,推进延长 200m 以下;土质 D 取 1.5 倍)[1]
公称径80090010001100120013501500
土质 A/B/C/E46525762687685
土质 D(大砾)69788693102114128
表 6-4 标准配合(1000ℓ 当量)——二液注入方式为标准(经济性考虑)[1]
方式材料构成
一液粘土(200#)450kg + 膨润土(250#)187.5kg + CMC(增粘材)4.0kg + 水 790ℓ
二液(标准)A液 870ℓ(粘土 261kg+膨润土 72.5kg+水 737.8kg)+ B液 130ℓ(CMT·F-1剂〔B〕ℓ+水〔130−B〕ℓ)

浆液粘度按土质与渗透系数选定,使用范围约 8,000–25,000 mPa·s(积算标准粘度 19,000 mPa·s)[1];对应渣变形阻力 C 值约 0.75–3.28 kN/m²(一液 8,000→0.75、19,000→2.74、22,000→3.28;二液同值区间上移至 11,000–25,000),管外周阻力 Fa = C·Bc·π[1]。

6.3 二次裏込注入

推进完成后的管外空隙由二次裏込材充填。因 tail void 仅有 10–15mm 厚、且一次注入的缓和材已残留,二次裏込标准量为管外周厚 10mm 当量(土质 C·D 加 50%);配合按《下水道推進工法の指針と解説》:水泥 500kg+混合型裏込材 125kg+水 800ℓ(1m³)[1]。

6.4 添加材(泥土化)

向刀盘面板前注入添加材,使挖土与破碎片获得塑性流动性、形成「泥土」,以螺旋机稳定排土。添加量按地山 1m³ 计 90–240ℓ,由粒度浓度公式 D = a(30−P₀.₀₇₅)α+(40−P₀.₂₅)β+(60−P₂.₀)γ 决定(a=1.0,α=2.0,β=0.5,γ=0.2;浓度=膨润土·粘土·水按 P₀.₀₇₅ 含有率查表,浓度不足 15% 时添加量取 90ℓ)[1]。

6.5 残土处理

残土量 = 挖掘断面积 × 推进延长 + 添加材注入量,再乘增积率 1.2;全部按产业废弃物(産廃)处置(宇部首例即真空排土+全量产废处理)[1][7]。

7刀具与易损件管理(150m 基准)

「刀具(ビット)标准交换延长为 150m。以挖掘扭矩、推进力、推进速度、方向修正响应等的变化判断刀具磨损程度。刀具損料基于工厂内钢筋混凝土破碎·钢筋切断试验等的破损实绩,现阶段按每现场全损计入。」——协会《技術資料》4-14(1)ビット損料[1]

正因为设有隔舱检修门、可在机内换刀,CMT复合掘进机才「从刀具磨损对推进延长的限制中解放出来」——这是协会对 150m 基准的定位说明:150m 不是硬上限,而是积算上的标准换刀间隔,硬岩·大砾条件下依靠机内换刀连续推进[1]。

表 7-1 滚刀交换所需时间(1 个当量,机内作业)[1]
刀位所需日数备注
中心滚刀(センターローラー)2.0 日以双锥(ツーコーン)型为基本
面板滚刀(フェースローラー)1.0 日—
边缘滚刀(ゲージカッター)0.5 日—
表 7-2 带式螺旋易损件标准交换延长(按砾率)[1]
砾率<30%30%–60%≥60%
螺旋交换延长500 m400 m300 m

螺旋本体部件交换需 3.0 日/个(班组:隧道世话役 1 人+特殊工 2 人+作业员 3 人);易损件即使未到交换必要也按 1 回计入基础步掛。

ビット摩耗・欠損状況(ARIC情報129)
图 7-1 大川案例(47m)到达后的刀具磨损实测:刀盘图标注外周面板滚刀直径磨损 11mm、边缘滚刀组磨损 13mm;右下为刀尖局部缺损特写与磨损量卡尺测量。来源:ARIC情報 No.129〔12〕(扫描件裁剪)

8适用条件与设计计算体系

8.1 适用范围总表

项目适用范围
旧管(既設管)管径φ200 – 1,500mm
旧管管种开挖用钢筋混凝土管(A型管、B型管)、开挖用陶管
新管(新設管)管径φ800 – 1,500mm(最小 φ800 系保证裏込注入可行)
新管管种推進用RC管(JSWAS A-2 50/70N·mm⁻²、A-8 G70/G90N·mm⁻²)、推進用树脂混凝土管(JWAS K-12)、推進用球墨铸铁管(JWAS G-2);其他(霍巴斯管等树脂管、水管用钢管/球墨管、合成管)亦可[1]
旧管基础工木材基础、混凝土基础(90°/180°)、钢筋混凝土基础(需另行研讨)
施工可能延长200m(中押装置多段接力)
曲线施工曲线半径 300R(全机型标准机)
土质A 粘性土 / B 砂质土 / C 砂砾土(1)(最大砾径50–100mm)/ D 砂砾土(2)(≥100mm)/ E 岩盘(强度<50MN/m²)五类;φ800 机型适用最大砾径 ≤120mm

8.2 推力计算(浮游系统)

F = F₀ + Σ( f₀ₙ × Eₙ × Lₙ )  F₀ = (Pₑ+P_w)·(C_d/2)·π  F_a = C·B_c·π  E = 1.0+15(1+B_c)/R₀

8.3 管体许用应力与接头止水

管种/等级直线段许用压缩应力曲线段(推力传递材区间)
A-8 G90管22.5 N/mm²45 N/mm²
A-8 G70管 / A-2 70管17.5 N/mm²35 N/mm²
A-2 50管13.0 N/mm²25 N/mm²

接头止水等级:JA(耐水压0.1MPa,拔出0–30mm,许用开口40mm)、JB(0.2MPa,0–40mm,50mm)、JC(0.2MPa,0–60mm,70mm);施工中以许用开口长的 80% 为限界管理值[1]。曲线推进用台形推力传递材(标准 18mm×360°两层 9mm 叠合+5.5mm×90° 上下两枚)吸收折角[1]。

8.4 地盘改良与竖坑

9日进量标准与修正体系

9.1 基准日进量(昼间 8h,吸引排土,滚轮刀盘)

公称径80090010001100120013501500
开挖用RC管(m/日)2.252.252.502.502.502.502.50
开挖用陶管(m/日)3.603.413.413.243.24——

陶管较 RC 管日进量高约 30–60%:陶管无钢筋,切削负载低。基准日进量按 1 根管周期(管小搬运准备 0.2h+吊放调整 0.2h+配管配线 0.5h+掘削推进·渣管理 5.78–6.75h+千斤顶回程 0.3–0.4h+方向修正 0.4h+测量 0.5h 等)以「2.43×8÷h」折算[1]。宇部首例实测 2.45m/日(φ1010 早期机,与计划一致)[7];大川案例平均掘削速度 7mm/分 ≈ 2.43m/日[12]。

9.2 修正体系:平均日进量 = 基准 × α × β × γ × δ × ε

α 砾径修正(φ800 适用最大砾径 ≤120mm)
公称径砾径档系数
80050–100mm0.85
100–120mm0.80
90050–1001.00
100–1500.90
150–2000.85
200–2500.80
250–3000.75
1000–150050–1001.00
100–1500.95
150–2000.90
200–2500.85
250–3000.80
300–3500.75
350–4000.70

≥100mm 砾率+转石率合计 >60% 时向右 1–2 档取值。

β 中押(中继千斤顶)段数修正
公称径元押中押1段2段3段4段
8001.000.900.85——
9001.000.900.850.75—
1000–15001.000.920.900.880.86
γ 曲线修正(γ = γ₁×γ₂)
γ₁ 曲线半径300R350R400R500R
系数(全机型)0.810.850.880.95
γ₂ 曲线长<50m50–100100–120≥120m
系数0.950.900.850.80
δ 土质·推进延长修正 / ε 基础构造修正
推进延长<50m50–100100–150150–200
δ 砾质土·岩盘1.000.950.900.85
δ 粘性土·砂质土1.000.970.940.91
基础构造砂基础木材碎石混凝土90°/180°
ε1.000.850.900.95 / 0.90

供用日修正:立坑底组装掘进机 +3 实动日、到达分割吊出 +2 实动日、换刀日数按 §7 表加算。据付标准 2.0 日、撤去 1.0 日。

9.3 标准人员配置(白班 8h)

工种/职务φ800–1100(8人)φ1200–1500(9人)作业内容
切face作业工(隧道特殊工)1.01.0吸引排土及辅助
坑内·隧道世话役1.01.0总指挥
坑内·隧道特殊工2.02.0掘进机操作、管据付接合、中押装置、油压/泵操作、坡度修正、排土机具调整
坑内·隧道作业员1.01.0管据付辅助、坑内搬运
坑外·特殊作业员/运転手(特殊)1.01.0吊车运转维护
坑外·特殊作业员1.01.0电气维护、处理设备运转、装料机械、缓和材调配
坑外·普通作业员1.02.0助手作业

10积算体系与费用结构

10.1 工种框架(大代価→中代価→小代価)

积算资料将费用拆为 4 个大项(A:管推进工/推进仮设备工/推进水替工/障碍物除去工)→ 30 余个中项(B)→ C-1~C-34 小项步掛。主要小项摘录[1]:

编号工种内容
C-1/2/3切face·坑内·坑外作业工掘进机运转与切face压/速度/土量管理;管据付·接合·测量·中押操作;吊车·电气·注入·真空排土设备运转维护
C-5裏込注入工二次裏込材调配注入(厚10mm当量)
C-6目地砂浆工管接头缝砂浆充填(每处=目地+2 注入孔)
C-7刀具·螺旋損料/交换工滚刀与螺旋易损件損料及机内交换(150m 基准)
C-8/9支压壁工·坑口工支压壁设拆、发进/到达坑口止水环、混凝土渣处理
C-12镜切工发进/到达土幕墙切断拆除(钢矢板Ⅲ型切断延长为标准)
C-14/15发进/引上受台工掘进机受台钢架设拆(发进受台兼作管推进台)
C-16–19掘进机据付·搬出工φ800–1200 一体据付/一体搬出;φ1350以上 分割据付组装/分割搬出(2分割标准)
C-21中押装置设备工中继千斤顶吊装、油压配管、集中控制盘
C-27压气设备工鼓风/闸室/压气配管设拆(换刀压气时计上)
C-29/30吸引排土·贮留槽工吸泥排土设备与 20m³ 标准贮留槽设拆
C-32旧管内充填工水泥膨润土/气泡砂浆事前充填(5m³/日)
C-33推进水替工坑内·竖坑排水(作业时/常时排水两档步掛)
C-34障碍物除去工切face出现的障碍物(如推进管护环)除去

10.2 施工区分与損料规则

11工程实绩与实拍图集

11.1 总量统计(截至 2024 年 4 月)[3]

CMT 复合推进总延长(2000年以后)
189,316.8 m
其中岩盘推进
92,424.0 m
其中改筑推进
503.1 m φ800:58.0 / φ900:27.7 / φ1200:375.4 / φ1350:42.0

解读:改筑工法自 2012 年宇部首例以来工程量仍然很小(503.1m、NNTD 收录采用实绩 4 件[4]),属于「技术已验证、市场尚在打开」的阶段;相比之下其基底 CMT 岩盘推进技术已有 9 万米级、880 件实绩[3][19]。这一「底盘强、新应用起步」的结构,对评估该工法的成熟度与商业窗口期很重要。

11.2 宇部首例(2012 年度,国内改筑最大径纪录)

项目内容[2][7][10]
工程名山口县宇部市 第72工区西部净化中心合流干线(改筑)工事(宇部市下水道部)
管系旧管 φ840mm 钢筋混凝土管(钢コンクリート管)→ 新管 700mm 重叠 T 子型推進用RC管(扩径体系)
规模改筑推进延长 58.77m;土被 2.5m;地下水位 GL−2.0m
设备掘进机 φ1010mm×L2730mm;刀盘 5.0/3.75/2.5rpm(三段切换)、原动机 30kW·43kN·m;方向控制千斤顶 300kN×50mm×4;鼓风机 S-12;压气闸室
工法要点添加材注入泥土压管理+螺旋调整出土量;真空排土·全量产废;CB中诘注入(视旧管状况可省);旁路流下
实施结果日进 2.45m/日(达计划);旧管钢筋以 50–100mm 短段回收(偶见 500mm)、按断面计算几乎全量回收;发进口约 23m 处切face管理值异常→ 弱压气(约0.02MPa)+开舱目视,确认数枚 12×700×700mm 钢板障碍物并排除,工期未受大影响
资料口径差异备注:会员技术论文 No-Dig Today No.91〔11〕记载该工程为「既設管 φ700mm A型 RC管 → 改築管 φ840mm レジンコンクリート管(树脂混凝土管)、推进延长 58.7m、日进 2.5m、土质粉土(シルト)」,与协会现行目录〔2〕的「旧管 φ840 鋼コンクリート管 → 新管 700mm 重ねT子型」不一致;本报告以协会现行官方口径为准,差异点留待向协会核实。

11.3 宇部工程施工实拍

上部硫化水素による腐食(No-Dig Today 91)
图 11-1 改筑的动因——旧管上部硫化氢(H₂S)气体腐蚀生成的大空洞与顶板缺损(No-Dig Today No.91〔11〕,宇部工程,扫描件裁剪)
既設管内老朽化状況(协会目录)
图 11-2 旧管内老朽化状况。来源:协会目录〔2〕
掘進機据え付け状況(协会官网)
图 11-3 掘进机吊装据付(机身挂幅:第72工区 西部净化中心)。来源:协会官网〔7〕
ヒューム管推進状況(协会官网)
图 11-4 竖坑内新管推进状况。来源:协会官网〔7〕
石积暗渠内状況(协会目录)
图 11-5 名取川案例的原状——石积暗渠内部(旧结构为毛石砌筑排水暗渠)。来源:协会目录〔2〕
掘進機到達状況(协会官网)
图 11-6 掘进机到达状况(机头穿出到达坑)。来源:协会官网〔7〕
掘進機到達状況(ARIC情報129)
图 11-7 到达后的机头正面:面板齿轮滚刀、边缘滚刀与中央检修门清晰可见。来源:ARIC情報 No.129〔12〕
新設管内状況(协会目录)
图 11-8 改筑完成后的新设管内。来源:协会目录〔2〕

11.4 NNTD 收录采用实绩(4 件)与其他案例[4][2]

年度发注者工程
2012宇部市下水道部(山口)第72工区西部净化中心合流干线(改筑)——上表首例
2016关东农政局大井川用水农业水利事业所(静冈)大井川用水(二期)濑户川左岸干线水路整备工事(其6)
2021木津川市建设部(京都)内垣外地区排水路敷设工事
2021宇城市经济部农林水产课(熊本)萩尾隧道(用水路)灾害复旧工事

目录另载两案例:关西农政局大川东用排水(二期)第7号工区干线水路管工事(新设 φ1000 壶型推進F管、旧管 700mm 强化肋 PVC 管、延长 47.57m——即 §4.3/§7 磨损数据的来源工程),以及宫城县名取川六乡堰取水沉砂关联工事(旧 900mm 石积暗渠内衬 900mm 预制版 → 新设 φ1000mm、延长 27.78m,将石积暗渠改建为管渠的罕例)[2]。会员企业姫野组记载 2012 年成功实施 φ800mm 改筑推进 L=59m(管径 φ700mm)[8]。

12知识产权与第三方认证

类别内容
NETIS 登录国土交通省新技术信息系统 No.KK-150024-A(平成27=2015年度登录,「CMT改築推進工法」)[2][5][18]
专利登録第 4646138 号(NNTD 登记栏「特許:登録有」)[4];关联企业介绍中另有「折れ角吸収装置」等专利(PAT.)[9]
NNTD 登记农业农村整备民间技术信息数据库 登录番号 1225(改築,2017-10 登记 / 2026-07 更新)及 1150(基底 CMT 工法)[4][19]
论文/媒体日本推進技術協会《月刊推進技術》多次特集(2012「切face可见的改筑推进工法」、2017、2021 石积暗渠改 BOX 暗渠案例);日本非开削技术协会 No-Dig Today No.91/No.102、非开削技术 No.124 专题[10]–[16]

13日中术语对照表

日文原文本报告译名说明
Compound Mini Tunnel(CMT)复合微型隧道协会命名词,取「复合系统」之意(§2.2)
改築推進工法改筑推进工法旧管拆除重建型非开挖推进(区别于「更生」翻衬/穿插)
切削破砕推進工法(既設管充填方式)切削破碎推进工法(旧管充填式)旧管先充填后破碎的大类
泥土圧式/面板加圧式泥土压式/面板加压式刀盘面板压贴切face保持稳定
吸引排土方式吸引排土/真空排土螺旋+真空泵气力输送
ローラー型ヘッド滚轮型刀盘改筑机标准刀盘;基底家族另有切削型/マルチ型
フェースギヤ型ローラビット面板齿轮型滚刀齿轮状滚碾压刀,布置于面板辐条
外周ギヤ型ローラビット外周齿轮型滚刀布置于刀盘外缘,负责保径与外缘破碎
センターローラー(ツーコーン型)中心滚刀(双锥型)刀盘中心的双锥滚刀
点検扉检修门(点检门)隔舱中央拱形门,机内目视切face·换刀
バルクヘッド隔舱/隔壁掘进机耐压隔板
ロック(ユニット)闸室(单元)压气作业进出通道
既設管内充填工旧管充填工推进前充填作业
セメントベントナイト(CB)水泥膨润土浆充填材料之一
エアミルク(気泡モルタル)气泡砂浆充填材料之一,轻质低强度
緩み土圧抑制材缓和土压抑制材塑性体粘土浆,浮游系统核心介质
ズリ変形抵抗渣变形阻力管外周浆液层层间剪切阻力 C
フローティングシステム浮游系统管在浆液中「漂浮」前进的减阻理论
裏込材/裏込注入工填充(注浆)材料/填充注浆工一次=缓和材;二次=常规填充浆
添加材添加材(泥土化改性剂)膨润土·粘土系,使挖土塑性流动
仮排水システム临时排水系统施工期污水旁路泵送
発進/到達立坑发进(始发)/到达竖坑—
支圧壁支压壁(反力墙)千斤顶反力结构
鏡切り工镜面切割工土幕墙(挡土墙)切断
中押(装置)中继推顶(装置)管线中间加力千斤顶,1–4 段
元押主推顶(主站千斤顶)多段式千斤顶
ヒューム管Hume 管(RC 推进管)JSWAS A-2/A-8 等
重ねT子型重叠 T 子型(承接式接头)宇部首例新管管型
推力伝達材推力传递材(衬垫板)曲线段用台形板
日進量日进量每班推进米数
歩掛人工/机械配合定额积算定额表
損料折旧/租赁损耗费机械器具按使用计费
鋼コンクリート管钢-混凝土复合管宇部首例旧管管种
コールピック风镐(COLEPICK)岩盘手挖时代工具,CMT 开发的对比背景〔19〕
産廃产业废弃物破碎渣土全部按产废处置

14来源清单与原始文件下载

以下 19 项来源与正文引用编号一一对应;标有 ⬇ 下载 者可在本页直接获取原始文件(与本报告同目录分发)。本报告为独立研究编译文稿,非协会官方文件;全部照片/图纸版权归各原权利人(CMT工法協会、株式会社推研、日本推進技術協会、日本非开削技術協会、農業農村整備情報総合センター)所有,此处引用仅作研究说明。

  1. 1CMT工法協会『2026年度 技術資料・積算資料 CMT改築推進工法』,発行日 2026-05-18,全98页。原载 NNTD 登记号1225 附件(原文链接为日文文件名)。⬇ 下载 PDF (2.2 MB)
  2. 2CMT工法協会『改築推進工法カタログ』,2022.5,2页(三案例·三机型照片·NETIS KK-150024-A)。⬇ 下载 PDF (1.1 MB)
  3. 3CMT工法協会『CMT複合推進工法 施工実績表』,令和6年(2024)4月現在,59页(推进总延长 189,316.8m;岩盘 92,424.0m;改筑 503.1m 及逐案明细)。⬇ 下载 PDF (0.7 MB)
  4. 4NNTD 技術情報詳細 登録番号1225「CMT改築推進工法」,登録者=開発者:株式会社推研;登録 2017-10,更新 2026-07(適用条件·特徴·採用実績4件·特許4646138·積算参考情報)。nn-techinfo.jp/technology/319
  5. 5CMT工法協会公式サイト(協会·工法概要·沿革PDF「CMT工法のあゆみ」·NETIS·事務局連絡先)。www.suiken-cmt.co.jp ⬇ 下载「CMT工法のあゆみ」PDF (9.3 MB)
  6. 6CMT工法協会「改築推進工法」技術資料ページ。www.suiken-cmt.co.jp/technical
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  8. 8株式会社姫野組「CMT工法」(2012宇部改筑実施·豊橋1,447m世界纪录·巨礫/障碍物实绩)。himenogumi.co.jp/cmt
  9. 9株式会社エイコーエンジニアリング「CMT工法とは」(外周驱动→点検扉·機内换刀·面板加压·浮游系统等机体技术说明)。eikoheng.co.jp/?u=cmt
  10. 10『住民の生活を守る 切faceが視える改築推進工法』,月刊推進技術 Vol.26 No.9(2012.9),(公社)日本推進技術協会——宇部首例报告,本文图 4-1/4-5/5-3 出自该文(扫描件裁剪)。⬇ 下载 PDF (1.8 MB)
  11. 11『安定した切face管理で挑む CMT改築推進工法』,No-Dig Today No.91(2015),(一社)日本非开削技術協会——本文图 3-4/11-1 出自该文。⬇ 下载 PDF (3.7 MB)
  12. 12『CMT改築推進工法の開発と施工報告』,ARIC情報 Vol.129(平成30年3月),(一社)農業農村整備情報総合センター——大川案例,本文图 4-11/7-1/11-7 出自该文。⬇ 下载 PDF (5.4 MB)
  13. 13『改築推進工法による新設管への敷設替え』,月刊推進技術 Vol.31 No.7(2017.7)。⬇ 下载 PDF (4.6 MB)
  14. 14『石積暗渠からBOX暗渠に変化するCMT改築推進工法による敷設替え事例』,月刊推進技術 Vol.35 No.8(2021.8)。⬇ 下载 PDF (5.0 MB)
  15. 15No-Dig Today No.102(2018.10)CMT改築推進工法特集。⬇ 下载 PDF (4.3 MB)
  16. 16非開削技術 No.124(2023)。⬇ 下载 PDF (4.1 MB)
  17. 17Internet Archive Wayback Machine:nn-techinfo.jp/technology/319 快照(最早 2024-08-11)及 suiken-cmt.co.jp 历年快照——用于版本沿革佐证。web.archive.org
  18. 18NETIS(国土交通省新技術情報システム)登録技術 KK-150024検索詳細。netis.mlit.go.jp(REG_NO=KK-150024)
  19. 19NNTD 技術情報詳細 登録番号1150「CMT工法(複合推進工法)」——CMT 名称由来原文(「复合系统…即命名之所在」)、六大系统、刀盘三型(切削/滚轮/マルチ)、岩盘开发经纬、適用 φ800–2000、採用実績 880 件。nn-techinfo.jp/technology/256

编译说明

① 本报告为独立研究编译文稿,非 CMT工法协会官方文件;全部技术数据以来源〔1〕〔4〕〔19〕为准,结构示意图为据原文自绘,照片/图纸均为原权利人作品、逐图标注来源。② 期刊论文〔10〕–〔16〕为扫描件,本报告仅作书目引用并对已读图页面裁剪引图;未逐页 OCR 的部分如需案例细节可回源查阅或使用上方下载按钮。③ 价格栏空白为原资料状态,任何金额数字均未杜撰。④ 日文原文中「切羽」在本报告中以「切face」表述(工程术语:开挖面)。⑤ 宇部案例两份资料的管系口径差异已在 §11.2 如实标注。