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沉井及顶管工程施工技术方案.doc

这样，在顶管施工过程中，土仓的压力是处于一种平衡的状态，这就是泥水平衡顶管的基本原理，也是一种顶进速度较快的掘进机，每天可推进15—20M左右。

（3）顶管掘进机各主要组成部分及功能汇总如下：

为两段一铰形式，前后壳体通过纠纷油缸联结，纠偏缸的各种组合动作可使前后壳体在需要的方向产生折角，在顶进过程中产生纠偏效果。前后壳体间有橡胶止水圈确保壳外泥水不渗入机体人。

通过油马达、减整箱等部件为大刀盘提供足够的转矩。

组合动作GB／T 24598-2009 铝及铝合金熔化焊焊工技能评定.pdf，在需要方向上使前后壳体产生折角，在顶进过程中产生纠偏效果。

本工程的主顶系统由4只150T油缸组成总顶力为600T，行程为2.35M。

主顶系统的顶进速度由VVVF控制，可实施无级变速，启动和停止由电气系统联运控制。

以一定水压、流速的水稀释、搅拌泥水舱和土压仓中泥浆，并浆泥浆水带至地面沉淀池。该水流水压比地下水压略高，以确保切削面土层无水土流失。水压在2—25M水龙头范围内可调，精度为0.2M水头。

传递各种操纵指令，调节各执行无件的状态；在顶管机机头内设有监听、监视、通讯、对话系统，顶管机的各部件工作情况均可通过电视及PLC工控制传递至地面操作台，全部操作均可在地面完成。

接受控制系统的指令，为各系统液压执行无件提供液压能。

一般安置在顶力接近许用顶力60%—80%的管节后，以确保顶力不超过管节或工作井的许用顶力。中继环采用两段一铰的壳体形式，前后壳体间安置两道D型橡胶止水圈，防止环外泥水渗入。顶力由8只50T油缸提供。油缸组前、后腔分别接通，以保证顶力大小，方向一致、顶速一致。各中继环控制由PLC自动切换，整个系统可接2套以上中继环，可保证长距离顶进的联动操作。

中继间在安放时，第一只中继间应放在比较前面一些，因为掘进机在推进过程中推力的变化会因土质条件的变化而有较大的变化。当总推力达到中继间总推力的40%～60%时，就应安放第一只中继间，以后每当达到中继间总推力的60%～80%时，安放一只中继间。而当主顶油缸达到中继间决推力的90%时，就必须启用中继间。

整个顶管过程大致可以分为四个阶段：出洞前准备；初始顶进；正常顶进阶段；进洞及后期收尾阶段。

从破洞一直到第三节砼管全部推进土中的全过程称之为初始顶进。在顶管施工中，初始顶进是一个至关重要的阶段，它的成败将取决于整个顶管过程的成败，务必要引起重视。泥水平衡和泥水平衡顶管都一样。

首先，它是顶管的协调初始阶段，不仅要让每一个作业人员熟悉自己的作业过程，而且要让每一个作业人员学会与他人的配合过程。因此，在此阶段的作业指导思想不是求进度，而是求协调好，控制好。可以这样说：初始顶进成功了，这段顶管就成功一半了。

其次，它是顶管机具及附属设备调试、走合的过程，也是设备带负载调试的过程。

最后，它也是检验本段顶管相关数据的计算与实际存在误差的大小，进而调整的过程。

初始顶进的做法可分为以下几步：第一步是破洞。在破洞之前，洞口必须要有防止土体坍方的措施。这个措施可以是钢封门，也可以是注浆加固。所谓钢封门，即在出洞口井外侧用一排钢板桩把整个洞口封注，然后把井洞口的砖墙等拆除，再把顶管机徐徐推进洞内，让洞口止水圈赶到作用时，再把钢封门的钢板衬一根根据拔出。

第二步是让顶管机入土，当封门拆除以后，可把顶管机刀盘开动，用主顶油缸徐徐把顶管机推入土中。这一过程中应注意两个问题，第一个是要防止刀盘嵌入土中不转而顶管机壳体旋转，这时操作人员应集中注意力，一旦发现有异常应迅速关机。第二个是要防止主顶油缸一松，入土过程中，当土压力超过上限时应立即让其排土。在一般情况下，当掘进机的土仓部分全部入土以后应停下来，做好其它准备工作。等几小时以后再观察土压力表的数值与计算的主动土压力值之间的误差，若误差很小则说明计算数据可靠，如果误差较大，则应对数据作必要的修正，使之符合实际情况。第三步是顶管机推进到可以下第一节砼管的最小距离时，就应把第一节砼管下到基坑中，并且把第一节砼管与顶管机后壳体联接成一体。在此之前，纠偏油缸应全部收回，方向即使出偏差也不急于纠正，因为此时纠正起不到应有效果。当第一节砼管联接上以后，也只有等它进入土中才可进行小范围的纠偏，而且这时纠偏只能让纠偏油缸伸出油缸只能推而不要拉。前三节砼管都设有注浆孔，及时进行注浆。这样浆套容易形成。

第四步是按上述方法把第二节、第三节砼管推入土中，至此，初始推进工作完成，应停下来进行一次全面的测量，并把测得数据绘成曲线，便于分析。

在顶进开始阶段，应设定万盘正面土仓的平衡压力。其计算公式如下：

泥水系统的设定水压力一般比地下水水压高0.05kg/cm2，这要根据埋深及地下水位高低情况而定。

将第二、第三节砼管顶进土中后，根据测量结果分析，掘进机头的顶进趋势，方向均较好，可继续下管连续顶进直到最后一节管节顶进的过程称为正常顶进阶段。正常顶进过程中每下一节管节，均必须转接油管、电缆、排泥管、通风管、照明线路、注浆管等后再续顶进。在油缸顶到位后，再拆除泥水管和电缆等，再下下一节砼管下井，与第一节砼管合拢，接通泥水管和电缆继续顶进。重复上述过程，顶至预定长度后，视现场实际的顶力情况，将准备好的1#中继环（间）放下，联机调试一次，重复上述过程。本段工程各顶程中继环（间）最多用二只。在顶进过程中每顶一节管子对顶进轴线作一到二次测量，确定纠偏的方向和时机；并对机头前10M，后20M的地面沉降监测点作一测量，以便当班施工人员能及时采取相应措施，控制沉降幅度。

整个顶进管道从机头后设备段、第一节砼管到最后一节管道，每隔3M设置一节触变泥浆注入管道，以便顶进时定时定点压浆，减小顶进时管外壁阻力，填充扰动土中空隙，减小地面沉降。同时在顶进过程随时作好方向的校正和注浆减摩工作。

在初始顶进的后期方可进行正常的方向校正工作。这是因为如果当第一节砼管尚未与顶管机后壳体联接时进行纠偏，这时顶管机的前壳体已在土中，后壳体尚在导师轨上，纠偏时前壳体不动，后壳体则有可能偏离导轨，不仅起不到纠偏作用，反而会带来更多的麻烦。在初始顶进阶段，纠偏时尽量先用纠偏油缸推而少用或不用纠偏油缸拉也是为了避免不利的情况发生。

在整个顶管过程中，方向校正必须遵循小纠、勤纠、看趋势纠的三纠原则。所谓小纠，是指每次的纠偏量要小不能过大，否则容易发生大起大落、起伏过大的现象。

勤纠，则是要经常观察它的趋势而随时纠偏，不要等他发展了一段以后再纠，要让顶管在动态过程中保持方向的正确性。

看趋势纠则并非一下子就能掌握的，这需要有一个经验积累的过程。如当顶管机偏左的趋势在发展时，我们应该把它纠向右边。但是，当向右方向发展成一种趋势时。我们又要慢慢地把这种趋势减下来，不让其发展下去。因此，这是只有操作才能掌握的一种本领。

在纠集过程中，一般来讲，高低偏差要比左右偏差难纠。这是因为左右两边的土压力呈对称形态，而上下的土压力不仅不相等，还会受到顶管机自重等因素影响，因此远较左右的复杂。当高低和左右都出现偏差时，一般应以高低偏差的纠正为重点，或者先纠高低偏差，后纠正左右偏差。

尽管影响顶管机方向的因素有许多，但从施工实践来看土质的影响是主要因素。如顶管机在两层不同的土质中推进时，机头会向软的土层中偏去。同理，如果顶管机在左右遇到有不同土质时，如左边遇到一个老的河道或水塘，尽管已埋了多年，它还会向左偏移。

我们在顶管机的前壳本中，安装有一倾斜仪，用它可判断顶管机的水平状态：如果倾斜仪上显示的数值为正，前机壳则处于上仰状态；反之，倾斜仪显示的数值为负，前机壳则处于俯冲状态。这就为我们判断机头的走向趋势提供了又一可靠的方法。倾斜仪小数点前的数值为度，小数点以后三位分别为十分之一，百分之一和千分之一度。

出厂时，我们以机头处于水平状态为零度。顶进过程中，我们可以零度为参考数值，也可以以顶管机处于基坑导轨上的原始状态为参考值。前者用于通常情况下的推进，后者则往往用于有坡降要求的推进。

注浆减摩是顶管施工中最为经济的一种增加推进距离的手段。由于本工程处在粘土中，减摩剂计划采用膨润土：废机油：石膏：高分子胶：水80KG：40L：2KG：950KG的比例掺和，在拌料筒内兑水充分拌制后，储放24小时后方可使用。每个压浆孔上安装一只1寸球阀，由橡胶软管与压浆总管相连，压浆总管是一根2寸白软管，连接压浆泵。压浆泵选用上海隧道公司生产的江南泵。以上压浆系统上设有流量、压力调节阀。触变泥浆选用标准配方的浆料，在拌料筒内按一定比便兑水充分拌制后，储放24小时后方可使用。

在注浆孔中，设有单向阀。如果不设单向阀，当注浆停止时，管外的泥砂会顺着注浆管而流到管内，沉淀下来会把注浆管堵塞。注浆效果的好坏与用不用单向阀有关。

浆液的调制也是一个必须重视的问题。调制浆液时，必须经过充分搅拌。搅拌的方式用水力式，必须注意搅拌均匀。调制好的浆液用一枝木质铅笔插入，铅笔能自立于浆液中不倒则可用了。

顶管机后的前三节管子应注浆需充分，让它形成浆套。先把其它的注浆管路的阀关闭，让前三节注好以后再打开。后面的浆液是用以补充，使浆套完整。如果有较长时间停止下来不推进，注浆也不能停止。

注浆用泵以螺杆泵为好，螺杆泵出来的浆液没有脉动，易于形成浆套，其它的泵效果较差。注浆压力一般只须比地下水压力略高一点即可。不过，这还要看土质而定。如果是粘土，渗漏系数很小，注浆压力也可小一些。如果是砂土，渗漏系数大，则注浆压力也大一些，而且浆液也稠一些。唯有如此，浆液才能较好地形成一个包裹在管外的浆套。

压浆分三类：a.分别控制机尾同步压浆：以形成原始浆套，填充固有间隙。

b.沿线（及洞口）压浆：以补充管道不直形成的沿线浆套缺损。c.定点压浆：根据沉降测量反馈数据，对沉降过大处补偿性压浆，以支承地表荷载。各作业班在顶管施工时作好压浆量、点的记录，确保压浆工作到点到量，以降你管外壁摩擦阻力，提高顶管质量。地面沿线有专人巡视，防止打穿地层造成浆套损坏。

c、进洞及后期收尾工作：

本部分工程包括：托架搭建、接收导轨就位，洞口止水装置安装、洞口地基加固，机头偏差复测。井位复测、打开洞门、机头进洞并吊运、管道清洗、防腐涂料、管节偏差测量记录。

为了减少顶进管节的后期沉降，在顶进完毕后还要在压浆孔向管外压水泥砂浆，以填充管外扰动土缝隙，提高管外土体的承载能力。

（5）地下管线及建筑物沉降控制保护措施

本顶管机具有自动平衡正面土压力、水压力的特点，故正面水土流失引起的地面沉降较易控制。在出洞后第一节管节顶进后，即可把正面土压、水压调整到最佳值。另一方面，顶进轴线偏差也会引起较大的地面沉降，故在顶进操纵时，操纵人员要认真。仔细分析机头偏差量，谨慎纠偏，确保管道偏差控制在尽可能小的范围内。

本顶管管顶复土大于1.5D，但按泥水平衡式顶管法施工经验，在粘土地声能施工的综合平均地层损失可控制在2%之内。根据派克公式，在本工程最深7.8M埋深的情况下，轴线地表平均沉降量预计约在8mm左右。乘上1.7离散系数，最大沉降约在14mm左右。

在整个顶进管线上方每隔10M布置一沉降观察断面，每断面布7个测点。在顶进机头前10M后20M范围内每顶一节管子，测量记录两次地面沉降数据。当班负责人在仔细分析沿线地面沉降后，做好压浆点、量的安排，以填充管外土体扰动缝隙，减少地面沉降。

在施工前，对顶管沿线的各类公用管线作详细调查，在有条件处要开样洞，无条件处要打开全部邻近管道井盖，实测管位。每顶一节管子测量一次。安排专人日夜边视沿线的地面裂缝冒浆情况，尽早采取措施，减少对周围施工环境的影响。具体的管线加固方案另详。

本顶管机为封闭型机头，泥水机械平衡、泥水平衡原理能适应各类土质，地下沼气、承压水对本机头无本质性影响。为了防止因地层突变、空洞等异常工况引起机头“飘移”，在机头及后两节钢筋砼管预埋螺栓吊紧座，机头后壳及其后两节钢筋砼管可用螺栓从上部吊紧而下部放开。在一般情况下，这种方法能控制机头的“飘移”。

（7）顶管机碰到原有地下障碍物的措施和方法：

本机头刀盘为大断面切削型，刀盘上焊有硬质合金刀具，并有硬质合金堆焊耐磨保护层。断面小于30CM的木桩，可以在切削成碎片后从管道中排出。非结构型石块可推其前进，在顶进一段时间后，遇疏松土层时，可将它挤入旁边土层中。以上两种障碍物已在同类型中口径管道顶进时遇到，并顺利通过。

（8）顶进线型控制及量测设备：

顶进轴线的偏差与管道顶进阻力、地面沉降、管道接口的水密性及管道水力条件有很大关系GB-50108-2008标准下载，所以下面的控制及量测方法是必不可少的。

对某一纠偏动作，机头前后壳体即在这方向上产生一定量的折角，在顶进时，机头即沿此方向纠偏。每次纠偏操作的执行均需仔细讨论，记录在册，并密切观察其后反应。当班人员须将整个管道的线型偏差量以曲线图形式绘出，以利操作控制。

为了消除测量基准的误差，每顶进50M还要对测量基准作一次复测。在机头进洞前20M处，对机头的偏差进行一次精确的测量，确定纠偏控制措施，以确保机头以尽可能小的偏差进洞，避免洞口钢筋砼井壁的敲凿。

主要测量仪器：激光经纬仪1台普通水准仪2台

精密水准仪1台全站仪1台

（9）与中继环和接收井连接的方法：

中继环（间）和接收井连接口和管节的接口完全相同，在顶管施工结束后，拆除中继环（间）内油缸及操纵系统，清洗壳体后，中继环两受力座合拢。焊接两受力座结合面即可。

机头吊运后，清理管口泥土，凿毛清除洞口井壁，管口凿至露筋；将洞口趾水装置的预埋螺栓和管壁钢筋用ф8箍筋焊接相连，并绑扎内外环筋（ф16），然后立模板浇捣C25砼。

山西某公司宿舍楼配电线路施工方案要求管胸露出井壁不小于10CM。