宁波市政工程建设集团股份有限公司 沉井、顶管施工技术专项方案
1、泥水平衡顶管机
a.泥水加压平衡顶管机主机工作原理
工具管在正常作业前，刀盘与壳体外圈接触，刀盘与刀盘盘体接触，泥水仓处于密闭状态，以延缓泥水压力泄漏。同时在泥水旁路切换大循环时，使泥水压力的波动对开挖面的扰动降到最小，待泥水仓中压力稳定后，启动中心轴动力泵站带动中心轴及刀架向前运动，使刀架与刀盘分离，在两者之间形成四条70mm的进土间隙，并由中心轴及刀架的继续伸出带动刀盘盘体的运动，使之与壳体保持一定距离，此时机头即处于待工作状态，启动刀盘驱动电机，通过第一级减速(105k行星齿轮减速机)，其输出轴上的小齿轮带动中心轴上的大齿轮(即第二级减速i=131/17)最终带动刀盘及刀架，以1.5rpm转动(可正反转)切削土体。
b.顶进装置
顶进装置分主顶进装置及中继顶进装置两部分。主顶进装置的主要功能是完成管节的顶进，其由底座、油缸组、顶进头、V形顶块、钢后靠及液压动力泵站 等组成；中继顶进装置主要是为中继接力顶进所用。
2、泥水处理
泥水处理系统主要由粘土溶解槽、调整槽、剩余槽、清水槽、泥水分离旋流器和沉砂池等组成，起处理泥水(由盾构开挖面排出)和制造新鲜泥水的作用。 泥水处理采用一次沉淀的方法，沉淀后的泥水送入调整槽，调整粘度、密度后重 新利用。
3、泥水输送
泥浆输送系统是由一根6″送泥管、一根6″排泥管、送泥泵和排泥泵等部分组成。经处理后的泥水由调整槽通过P1-1泵或PH泵由地面送至井下，顶管内排出的高密度泥水，经安装在地面和隧道内的接力泵送回至地面泥浆沉淀池。
4、顶进管理系统
顶进管理系统由顶管机主机及泥水输送两大系统组成。该系统能在电脑中反映出施工过程中的切口水压、送排泥流量、送排泥密度、主顶速度、主顶行程、刀盘油压和顶管的平面、高程、转角等一系列施工参数。
顶进过程中，中央控制室操作人员通过此管理系统反映的各类施工参数及时作相应调整。
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(1)顶进速度
顶进速度的控制过程中，应注意以下几点：
①主顶启动时，必须检查千斤顶是否靠足，开始顶进和结束顶进之前速度不宜过快。每节顶进开始时，应逐步提高顶进速度，防止启动速度过大。
②在利用中继间(一级或多级)作接力顶进时，必须确保后级中继间及主顶所用千斤顶充分均匀受力，避免顶管机后退造成切口水压剧降，从而影响开挖面的稳定。待前级中继间顺利顶进到位后依次将后级中继间及主顶顶进到位。
③一节顶进过程中，顶进速度值应尽量保持恒定，减少波动，保证切口水压稳定和送、排泥管的畅通。
④顶进速度的快慢必须满足每节润滑泥浆注浆量的要求，保证润滑泥浆系统始终处于良好工作状态。
根据实际施工经验，正常顶进条件下，顶进速度应设定为2.5～3.5cm/min；如正面遇到障碍物或地基加固土，顶进速度应低于1cm/min。
(2)泥水质量控制 ①密度
泥水的密度是一个主要控制指标。泥水密度比重不宜过高或过低，过高将影响泥水的输送能力，过低将破坏开挖的稳定。实际施工和室内实验结果表明，适用于本工程的泥水密度范围应在1.12～1.20g/mm3。
②粘度
泥水的粘度是另一个主要控制指标。从土颗粒的悬浮性要求而言，要求泥水的粘度越高越好，根据泥水处理系统的自造浆能力，随着顶进节数的增加，泥浆越来越浓，粘度也呈直线上升，而粘度的增加并非说明泥浆的质量越来越高，因此，泥水粘度的范围应在20～25S 。 ③析水量
析水量是泥水管理中的一项综合指标。泥水的析水量应小于5%，降低土颗粒和提高泥浆的粘度，是保证析水量合格的主要手段。
泥水监控是一个使用→小调整→使用→大调整→使用的无限循环过程，是一个动态变化过程。检查配比是否合理的标准是地面沉降量，沉降量得到控制后就要注意泥水指标的变化趋势，使之稳定在某一区域内。
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(3)逆洗时的压力控制
逆洗是顶进过程中较为常用的防止和消除排泥管吸口堵塞的方法。 在逆洗过程中，由于土仓或顶管机内的排泥管处于堵塞状态，因此逆洗时应提高排泥流量，但不能降低切口水压，整个逆洗过程必须密切注意开挖面稳定情况。推进、逆洗和旁路三状态切换时的切口水压控制偏差值为：±0.02MPa。
(4)开挖面稳定的判断方法
开挖面稳定是泥水平衡顶管顶进施工中最重要的管理项目之一，它直接影响着顶管施工质量。控制每节掘削量是开挖面稳定的必要保证。
掘削量的判别方法
偏差流量为正值时，顶管机处于\超挖\状态，偏差流量为负值时，顶管机处于\溢水\状态。
当发现掘削量过大时，应立即检查泥水密度、粘度和切口水压。在查明原因后应及时调整有关参数，确保开挖面稳定。
5、泥水平衡顶管施工引起的地面沉降规律
泥水平衡顶管在顶进过程中引起的地面沉降变化可分为两个阶段。第一阶段是指开挖面达到测点之前的沉降或隆起。它主要是由于泥水压力引起的，泥水压力过高，使开挖面受挤引起地面隆起；泥水压力过低，使开挖面应力释放引起地面沉降。第二阶段是指从顶管机切口达到测点至顶管机尾离开测点时间范围内引起的沉降或隆起。该段的地面变化主要是由顶管机及隧道移动对地层的摩擦和剪切引起的。此外，平面或高程纠偏引起的单侧土体附加应力也将影响此阶段的地面沉降。
三、各工序施工方法
整个顶管过程大致可分为三个阶段：出洞前准备阶段；顶进阶段；进洞及后 期收尾阶段。
（一）出洞前的准备阶段
本阶段工作包括：工作井内导轨测量就位、洞口止水装置安装、后方主顶油缸安装就位、电气控制线路布置、管道安装就位、各部分设备调试运行、联机总调试、顶进轴线复测、管节堆放检验。
1、材料检查、吊运、堆放
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钢筋混凝土管必须具备出厂合格证，严格按规范要求进行出厂检验和到场抽检。
管子到场后严格检查尺寸和外观质量，外观质量包括管子内外表面平整度、管端平整度和垂直度，有无裂缝、破损等。
钢筋混凝土管道起吊宜用柔性绳索，若用铁链或钢丝绳起吊，必须在吊索与管道棱角处衬垫橡胶或柔性物。起吊时必须采用双点起吊，应轻起轻放，严禁抛掷。管道下放至沉井中采用16T汽车吊吊装，管道进场采用16T汽车吊卸料。
管子运输时应固定牢靠，应采用卧式堆放，层与层之间应用垫木隔开。 2、主油缸安装
安装主油缸时应按操作规程施工，不平行度在水平方向不允许超过3mm，在垂直方向不允许超过2mm。
若数台千斤顶共同作用，则其规格应一致，同步行程应统一，且每台千斤顶使用压力不应大于额定工作压力的70%。
为了减少后座倾覆、偏斜，千斤顶受力的合力位置应位于后座中间，用2台千斤顶布置时，其合力位置在管道中心以下0～20cm处，每层千斤顶高度应与环形顶铁受力位置相适应。
主油缸线安装2台，油路必须并联，使每台千斤顶有相同的条件，每台千斤顶应有单独的进油退镐控制系统，以后视顶力和土质、摩阻力情况决定增加只数，要求将顶力控制在设计最大顶力以内。
千斤顶应根据不同的顶进阻力选用，千斤顶的最大顶伸长度应比柱塞行程少10cm。
油泵必须有限压阀、滤油器、溢流阀和压力表等保护装置，安装完毕后必须进行试车，检验设备的完好情况。
3、导轨安装
导轨安装时，应复核轨道的中心位置，两根导轨必须相互平行、等高，导轨面的中心标高应设计管底标高适当抛高（一般为0.5～1cm）。安装导轨时，要在穿墙下留出一定空隙，为焊接拼管之用。平面布置图如下：
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油压千斤顶导轨后靠背（C30砼，厚度0.5m），表面敷3cm厚钢板
4、轴线测量放线 (1)洞门中心点的确定
HGBAO2DO1FC洞口示意图洞口示意图
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上图为机头进口洞门示意图。01为内口，02为外口， 四边形ABDC为洞门中心切面，其中AB=CD=井壁厚，所以AB、CD是洞门边最短距离。四边形ABDC为横向切面，同样，可以定出竖向切面EFHC，两个相交并垂直的切面的交线为01-02，那么01-02的中连线的中心点，就是洞门的中心点，以上的中心点为理论中心点，实际上，洞门在井的制作和砼的浇捣中不一定是一个规则的圆柱体，有可能为一不规则的圆柱体，在求中心点的工作就比较困难，但要设置轴线必须先定中心点，其方法为：在洞门的内外圆的边放上两根水平的木条，先量出两根木条的中心点，在两中心点的连线的延长线的后方架设经纬仪，再用尺量取两内外圆的腰部，看经纬仪的竖丝切取的尺上读数是否平分图中AC、BD，如果平分说明中心点正确，如不平分，则要重新调整仪器位置，直至洞门中心点确定。
(2)管线放线
顶管管线放线是保证顶管轨线正确的关键。放线准确就能保证顶管机按设计
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