矩形混凝土预制顶推及竖井施工顶推施工方案

6.1施工流程 26.2管节预制 2接收井净空尺寸20.5顶推始发前准备工作 36.4.1洞门护坡桩凿除 36.4.2洞口止水措施 46.4.3顶进设备安装、后靠背做法 56.4.4吊装方案 86.5始发顶进施工 116.5.1顶推始发井顶进措施 116.5.2试验段及实验方案 11（1）设置试验段 11（2）实施方案 11（3）试验段顶进参数设定 12·6.5.3顶推顶进设备配置 126.6正常顶进施工 126.6.1顶进速度 126.6.2土压力设定 126.6.3出土量及渣土运输 136.6.4管节触变泥浆减阻措施 14（1）管节外涂蜡 14（2）触变泥浆减阻 14（3）触变泥浆减阻参数设置 15（4）泥浆置备储存 15（5）其他注意事项 156.6.5姿态测量控制 156.6.6顶推纠偏 166.6.7扭转控制 186.6.8管节安装 186.6.9管节防止后退措施 186.6.10塑流化土体改良 196.6.11顶推掌子面及管节压力监测 196.6.12防止“结泥饼（或泥棍）”措施及处理 206.7顶推接收技术措施 206.7.1接收井准备 206.7.2顶推机位置、姿态的复核测量 216.7.3顶推机进洞 216.8顶推顶进完毕施工措施 226.8.1浆液置换 226.8.2管节间嵌缝 236.9顶推机拆解及倒运 236.10顶推与相邻明挖管廊结合部位施工 236.10.1顶推施工完成前明挖管廊施工截止位置 236.10.2顶推完成后顶推与明挖管廊连接部位施工流程 246.10.3连接部位防水做法 246.10.4连接部位混凝土模板支设 256.10.5连接部位土方开挖基坑支护 266.10.6明挖管廊施工至始发井围护桩及后靠墙的破除 296.10.7明挖管廊自西向东施工至接收井围护桩的破除 306.11施工降排水 316.1施工流程图6.1.1-1顶推施工工艺流程图6.2管节预制本工程需用9.1m×5.5m×1.5m管节和7m×5m×1.5m管节各86节，共172节，详细管节预制施工详见《矩形顶推管节预制专项方案》。6.3@1200mm钻孔灌注桩+内支撑系统支护，钻孔桩采用C30混凝土。始发井Ф600钻孔灌注桩有效长度16.53m，Ф1000钻孔灌注桩有效长度16.53m，始发井支撑体系共采用一道钢筋混凝土环框梁支撑+两道钢支撑。接收井净空尺寸20.5顶推始发前准备工作6.4.1洞门护坡桩凿除在顶推机始发或抵达前，需用水钻及风镐破除接收井洞口的钻孔桩钢筋混凝土，水钻孔径108mm，采用连续钻孔由内向外跳桩切割。清理始发井内破除洞门所产生的混凝土渣及杂物并检查确认洞门范围内无剩余钢筋。（1）凿除范围确定由于始发井与接收井内衬墙施工时，已按设计要求安装了洞口钢环，并预留了洞口，因此只需凿除洞口钢环范围内钻孔灌注桩即可。（2）脚手架搭设在洞圈内搭设钢管脚手架，铺设5cm厚木板作为走道板，以提供作业人员作业位置。在初步洞门凿除时，脚手架可为落地式脚手架，以方便凿除施工，脚手架要稳固可靠。（3）土体加固状况观察在洞门中心处采用水钻钻一个观察孔，以观察洞外土体加固状况，然后根据探孔及渗水情况，决定是否对土体进行补充加固。（4）洞门围护桩凿除图6.4.1-1顶推进洞围护桩破除范围图1）根据施工现场情况，将预留洞口处顶推机顶进时所遇到的桩找出并做标记，9.1m×5.5m顶推需破除桩10根编号为1~10，每根破除长度为5.9m，7m×5m顶推需破除桩8根，每根破除长度为5.5m，编号1-8号桩；凿除清桩顺序：从上往下，由外向内间隔清除钻孔桩。先从编号1、10号桩开始，每次凿除厚度1/2桩径，约300mm厚，每次凿除前，先用水锯进行钻孔取样。当发现桩后软弱或存在塌陷及其它不良地质时，要及时与设计联系，地质未经加固处理前不得凿除洞门。2）将需凿除的支护桩按顺序编号，先开始单号部分桩桩身凿除1/2后，观测基坑围护变形情况，未发现异常后，再凿除双号部分桩边凿除钻孔桩混凝土，边切除外漏桩基钢筋。3）其余部分重复上述步骤，每一层凿除完毕清理后才可以凿除下一层。4）所有标记桩凿除1/2后，观测基坑围护变形情况，未发现异常后，再由外向内间隔清除剩余钻孔桩内部混凝土，凿除前，先用水钻内部凿桩仍然从上往下，由外向内，重复外部凿桩顺序。5）对凿除范围进行修整、加固。6）顺利清除障碍桩并封堵完成后，顶推机设备安装并顶进。（5）清除混凝土块洞门凿除过程中随凿除量的增大，需清理界面混凝土块，保证凿除平整，顶推机能顺利接收，将凿除下的混凝土块清除到一侧，调至地面。（6）界面检查凿除完毕后对钢环及掌子面范围进行全方位检查，检查是否存在侵入顶推机工作面影响始发的因素并排除。（7）注意事项1）最后一步混凝土凿除应该与顶推机顶进连续进行。6.4.2洞口止水措施洞圈与管节间存在着20cm的周边空隙，在顶推始发及正常顶进过程中极易出现外部土体及触变泥浆涌入始发井内的严重质量安全事故。为防止此类事故发生，施工前在洞圈上安装帘布橡胶板密封洞圈，橡胶板采用20mm厚钢压板压紧固定，压板的螺栓孔采用腰子孔形式，以利于顶进过程中可随管节位置的变动而随时调节，保证帘布橡胶板的密封性能。为方便操作人员下井工作，在始发井内安装了一个钢扶梯，上铺走道板。同样在接收井内也要安装钢扶梯和走道板，方便作业人员上下井。图6.4.2-1洞门止水圈安装6.4.3顶进设备安装、后靠背做法（1）顶推机拼装工艺流程a.始发井内配套组装顺序：导轨→后靠钢盒→油缸架→主顶油缸→顶环→过渡顶铁b.顶推机吊装顺序：后配套吊装→主机吊装→液压系统吊装→其它配套系统吊装c.主机组装顺序：前壳体1→动力系统→前壳体2→中后壳体1→中后壳体2→刀盘安装→螺旋输送机安装→后配套与主机连接①始发井底板处理及始发导轨的安装顶推机拼装前在已浇筑好的始发井结构底板上安装始发导轨。基座定位后必须稳固、正确，在顶进中承受各种负载不位移、不变形、不沉降。基座上的两根轨道必须平行、等高。轨道与顶进轴线平行，导轨高程偏差不超过3mm，导轨中心水平位移不超过3mm，导轨的规格采用38g/m的重轨。轨道安装完成后，机头并不是直接放置在轨道上，而是放置在机架上，机架及后靠钢盒连接在轨道上，机架及后靠钢盒的总重量约20T重，同样在接收井内也需安装一个机架，下铺钢轨。随着顶进的进行，轨道沿顶进方向沿伸，机架及后靠便滞留在始发井内。②后靠钢盒安装后靠钢盒自身的垂直度、与轴线的垂直度对今后的顶进也至关重要。为保证力的均匀传递，后靠钢盒根据实际顶进轴线放样安装时，将钢后靠背作为钢模板与后背墙混凝土模板一起安装，浇筑混凝土后背墙。其目的是保证后靠钢盒与混凝土后背墙及始发井墙壁充分接触。这样，顶推顶进中产生的反顶力能均匀分部在内衬墙上。后靠钢盒的安装高程偏差不超过5mm，水平偏差不超过7mm。后靠背钢板为40mm厚Q235图6.4.3-1第一次顶进后靠钢盒安装图图6.4.3-2顶推后靠背做法图③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3毫米，在垂直方向不允许超过２毫米，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80%。为了减少后座倾覆、偏斜，千斤顶受力位置应位于后座中间。④顶推机前壳体安装矩形顶推机前壳体下分体、上分体吊装，按吊点起吊前壳体下分体吊放至基坑导轨基座前端并对齐中线。然后按吊点吊装前壳体上分体下井后放至下分体上方并中线对其，调整下分体与上分体连接位置后，用螺栓连接固定。⑤动力系统安装将矩形顶推机动力系统分件吊装至井下，与前壳体动力系统连接位置进行连接并将螺栓拧紧固定。⑥中后壳体安装矩形顶推机中后壳体出厂前已装配好各组件，按吊点起吊下井后放至前壳体尾部，用小千斤顶顶进至前壳体末端连接位置后将前后壳体通过纠偏油缸联接，为防止漏浆前后壳体之间安装了两条密封胶圈。⑦刀盘下井组装矩形顶推机7或6个刀盘依次单个吊放下井安装。⑧螺旋输送机下井组装单个螺旋输送机下井后缓慢吊至前后壳体空腔内，用手拉葫芦倒挂螺机中下端吊点，人工协助缓慢将螺旋输送机送至泥舱预留孔洞内，并与隔舱板螺栓连接，螺栓紧固定后用扁钢将螺机与前上壳体连接，起到支撑作用。图6.4.3-39.1m×5.5m顶推机主要部件图（7m×5m与此类似）（3）主顶的定位及调试验收主顶的定位将关系到顶进轴线控制的难易程度，故在定位时要力求与管节中心轴线成对称分布，以保证管节的均匀受力。主顶定位后，需进行调试验收，保证每个千斤顶的性能完好。（4）顶推机就位、调试验收为保证顶推始发段的轴线控制，顶推机吊下井后，需对顶推机进行精确定位，尽量使顶推机轴线与设计轴线相符。在顶推机准确定位后，必须进行反复调试，在确定顶推机运转正常后，方可进行顶推始发和正常顶进工作。6.4.4吊装方案（1）顶推主要吊装构件表表6.4.4-19.1m×5.5m管节顶推机主要组装部件重量一览表参数部件单位数量长（mm）宽(mm)高(mm)单件重(t)顶推机前壳体上(含齿轮箱)件191203678276072顶推机前壳体下(含齿轮箱)件191203678276090顶推机后壳体上(含纠偏)件191202347275036顶推机后壳体下(含纠偏)件191202347275036刀盘一个21450﹨﹨2.01刀盘二个22520﹨﹨2.42刀盘三个22980﹨﹨4.48刀盘四个14200﹨﹨9.2减速机电机台套24﹨﹨﹨0.8螺旋出土器台套26200﹨﹨8.5纠偏液压站套1﹨﹨﹨1始发架导轨件4990026004346.4环形顶铁个190401200544026后靠背钢盒个230004000600019U型顶铁个19040600544054主顶油缸架个22500560016405主顶油缸个302650﹨﹨2钢筋砼管节节8615009100550063.4表6.4.4-27m×5m管节顶推机主要组装部件重量一览表参数部件单位数量长（mm）宽(mm)高(mm)单件重(t)顶推机前壳体上(含齿轮箱)件170203110251052顶推机前壳体下(含齿轮箱)件170202043251069顶推机后壳体上(含纠偏)件170202043251018.5顶推机后壳体下(含纠偏)件170002000251022刀盘一个32400﹨﹨3.0刀盘二个22800﹨﹨3.2刀盘三个12980﹨﹨4.5螺旋出土器台套2﹨﹨﹨4.9纠偏液压站套1﹨﹨﹨1环形顶铁件16920600492014.5U型顶铁件169201200492019.8油缸架套22500160054604.8后靠背钢盒套22100400550012始发托架件4﹨﹨﹨3.5钢筋砼管节节8615007000500044.8（2）吊装吊具顶推机起吊采用顶推机生产厂家专配的Q345B钢插销4个，插销长40cm，直径为φ119mm。顶推机预留有对应插销孔，插销孔为φ120mm。管节吊装采用顶推机厂家专配的门型扁担，扁担两侧臂设置插销孔，配备专用插销Q345B钢插销与管节设计预留插销孔配套使用。插销孔、插销、扁担均由顶推机生产厂家按设计要求生产配备，完全满足顶推机及管节吊装要求。图6.4.4-19.1m×5.5m管节吊具示意图（7m×5m与此类似）图6.4.4-2吊具侧剖面及插销口示意图（3）顶推机吊装注意事项：1）作业区选定和吊机选型根据施工平面图和现场场地情况，依据最大重量管节的重量、外形尺寸、吊装作业区条件以及井深度，确定土压平衡顶推机（砼管）相配套管节、机架及小件物采用300t履带吊下井吊装。作业半径12m，主臂长度29m，额定起重量为120.9t，最大吊重构件为90t。2）顶推机架吊装机架吊装是指顶推施工前，将机架吊入始发井内进行安装就位，以及顶推施工结束后的机架拆除，吊出始发井。3）后机架吊装后机架吊装时，基座和主顶油缸按上、下段分段、分次进行，先安装好基座，再进行主顶油缸安装。基座起吊前认真检查吊环是否紧固，下井过程中，在机架两侧栓白棕绳牵引，防止在下井过程中机架旋转造成机架以及井内设施的损坏。缓慢吊入井下后，辅助操作工辅助就位，经测量人员进行轴线及标高定位后，垫稳撑脚，进行加固。4）主顶油缸安装合理确定吊点后，缓慢吊入井内。在靠近基座后，先将油缸尾部穿入基座对应的孔内，采用大小钩配合或使用手拉葫芦配合，将主顶油缸缓缓就位。5）中、前机架吊装中机架、前机架按顺序分次进行吊装，起吊前认真检查吊环是否紧固，下井过程中，在机架两侧栓白棕绳牵引，防止在下井过程中机架旋转造成顶推机以及井内设施的损坏。机架吊入井内后，人工辅助与后（中）机架进行拼接，对应穿好连接螺栓，经测量人员定位后，垫稳撑脚，进行加固。6）管节吊装管节吊装由300t履带吊将管节从堆放区直接吊装，利用管节侧身偏心吊装孔将管节由平放吊装成直立状态，再下放至始发井内进行安装。顶进过程中的管节拼装，起吊前要进行试吊，起吊操作要平稳。起吊前在管节上栓白棕绳牵引，以防起吊过程管节旋转，造成管节及井内设施碰撞、损坏。7）其他小件物品吊装现场小件物品吊装严格遵循吊装操作规程，现场操作人员均须经培训后方可进行作业。作业前必须检查作业环境、吊索具、防护用品。吊装区域无闲散人员，障碍已排除。合理选用符合要求的钢丝绳、索具等。正确选择吊点。长、杆件物品起吊须确保卡环扣紧，必要时可栓白棕绳牵引，以防止起吊后旋转造成碰撞。严格执行“十不吊”原则。6.5始发顶进施工6.5.1顶推始发井顶进措施（1）在洞圈内的支护桩全部破除后，应立即开始顶进机头，由于正面为全断面的素混凝土墙和高压旋喷加固的水泥土，为保护刀盘，顶进速度应放慢。另外，可能会出现螺旋机出土困难，必要时可加入适量清水来软化或润滑水泥土。顶推机进入原状土后，为防止机头“磕头”，宜适当提高顶进速度，使正面土压力稍大于理论计算值，以减少对正面土体的扰动及出现地面沉降。（2）因始发洞门预埋钢环和机壳间存在20cm的间隙，顶推机头始发时容易引起水土流失，严重时会导致上部土体沉降，所以必须采取相应的措施，确保顶推机头始发安全。（3）顶推机彻底进入洞门后，需检查洞口止水装置是否有损坏，如有损坏应立即整修，确保泥水、浆液的不外漏。6.5.2试验段及实验方案（1）设置试验段顶推始发至穿越大广高速前20m作为顶进试验段。在试验段对顶进施工参数、顶推通道顶进轴线、顶推机姿态及地面变形情况等数据进行综合汇总分析，确定最佳顶进施工参数，指导后续穿越段施工；（2）实施方案1）试验前对一线施工作业人员进行施工技术交底，使一线作业人员明白下穿高速路的施工风险，明确试验段、穿越段施工技术措施及应对方式；2）在试验前对一般顶进路段设定顶进参数，试验过程中，加强对顶推机姿态和施工轴线的控制，遵循“勤测勤纠”原则，减少因纠偏产生的对周边土体的扰动，使顶进下穿大广高速路段前顶进参数较合理和顶进姿态满足设计轴线要求。3）加强挖掘面土体改良，使掌子面前方土体形成具有良好的塑形、内摩擦角小及渗透率小的稳定土体，作为支撑开挖面稳定的介质，确保正面土体稳定。4）严格控制出土量：一旦顶推顶进施工出土量没有控制好，出现较大的超挖现象，就可能出现正面土体失稳、坍塌，所以试验段及试验段和下穿段交界处覆土深度有变化的地方施工，必须在土压平衡状态下进行顶推顶进，过程中严格控制出土量。（3）试验段顶进参数设定表6.5.2-1顶进施工参数设定值一览表顶进位置顶推覆土深度（m）顶进速度（mm/min）出土率（%）土压力设定值范围（KN/m2）下穿大广高速前段5.9810~2098~10061.36~80.95下穿大广高速段10.327.5~1596~9897.01~128.94·6.5.3顶推顶进设备配置顶推顶进所需机械设备详见3.2.4节及附录14。6.6正常顶进施工6.6.1顶进速度初始阶段不宜过快，一般控制在5～10mm/min左右，正常施工阶段可控制在10～20mm/min左右。6.6.2土压力设定本工程采用土压平衡式顶推机，利用压力仓内的土压力来平衡开挖面的土体，达到对顶推正前方开挖面土体支护的目的，并控制好地面沉降。因此平衡土压力的设定是顶进施工的关键。土压平衡式顶推机的土压力值设定的上限为：P上=P1＋P＋P3，土压力值设定的下限为：P下=P1＋Pa＋P3，P上：顶推机土压力值设定的上限值（kN/m2）；P下：顶推机土压力值设定的下限值（kN/m2）；P1：地下水压力（kN/m2）；P：静止土压力（kN/m2）；Pa：主动土压力（kN/m2）；P3：预备压力，土压平衡顶推取10~20kN/m2，此处根据施工经验取20kN/m2；本工程地下水位常年在隧道底以下，地下水压力P1为0，顶推主要穿越②黏质粉土、②1粉细砂、③黏质粉土，为无粘性土。根据朗肯理论公式，土压力计算如下：静止土压力P＝k0γz，主动土压力Pa=式中——P：管壁的侧向土压力k0：土体的静止侧向压力系数，k0=1-sinφka：土体的主动侧向压力系数,ka=tan2（45-φ/2）γ：上覆土体重度，取18.2kn/m³φ：土层内摩擦角；z：覆土深度，mP1：超载系数（20KN/m²）（1）下穿大广高速前段，穿越地层主要为②黏质粉土、②1粉细砂、③黏质粉土，内摩擦角分别为25°、28°、26°，无粘性土粘聚力为零，覆土深度为5.98m，土压力值：k0取平均值为0.56，ka取平均值为0.39P＝k0rz＝0.56×18.2KN/m3×5.98＝60.95KN/m2Pa=18.2×5.98×0.39-2×0×0.62=41.36KN/m2（2）顶推下穿大广高速路段，穿越地层主要为②黏质粉土，覆土深度为10.32m时，土压力值：k0取值为0.58，ka取值为0.41P＝0.58×18.2KN/m3×10.32＝108.94KN/m2Pa=18.2×10.32×0.41-2×0×0.64=77.01KN/m2（3）顶推下穿大广高速路后段，穿越地层主要为②黏质粉土，覆土深度为6.47m时，土压力值：k0取值为0.58，ka取值为0.41P＝0.58×18.2KN/m3×6.47＝68.30KN/m2Pa=18.2×6.47×0.41-2×0×0.64=48.28KN/m2综上，则在不同覆土深度条件下顶进土压力的最初设定值如下：表6.2.2-1顶进土压力设定值一览表顶进位置顶推覆土深度（m）静止土压力值（KN/m2）主动土压力值（KN/m2）土压力设定值范围（KN/m2）下穿大广高速前段5.9860.9541.3661.36~80.95下穿大广高速段10.32108.9477.0197.01~128.94下穿大广高速后段6.4768.3048.2868.28~88.30以上数据为理论计算值，只能作为顶进土压力的最初设定值，随着顶进的不断进行，土压力值应根据其它实际顶进参数、地面沉降监测数据作相应的调整。6.6.3出土量及渣土运输严格控制出土量，防止超挖或欠挖，9.1m×5.5m管片一节管节的出土量为75.51m³，考虑加入土体改良剂因素及松方系数，实际一节管节出土量在80~85m3左右。7m×5m管片一节管节的出土量为52.86m³，考虑加入土体改良剂因素及松方系数，实际一节管节出土量在55.5~59.2m3左右。出土采用泵送机泵送至地面的渣土池内。在顶进过程中，应尽量精确统计出每节的出土量，使之与理论出土量保持一致，确保正面土体的相对稳定，减少地面沉降量。顶推工程中，螺旋出土量与顶推机头刀盘削土量应相一致，如果出土量大于顶进削土量，可能产生地面沉降，如果出土量小于顶进削土量，则可能出现地面隆起，这些可能造成管节周围的土体扰动，因此需控制出土量与顶进削土量相一致，减小对管节周围的土体影响，从而才能保证地面不受影响，而要作到出土量与削土量一致的关键是严格控制土体切削掌握的尺度，防止超量出土。出土运输采用混凝土泵送机出土，掘进的渣土采用加水调整坍落度后用泵机、管道将处理后的泥土泵送至地面渣土池内，效果图如下。图6.6.3-1泵送泥土机图6.6.3-2泵送管道6.6.4管节触变泥浆减阻措施（1）管节外涂蜡在顶推管节吊装下井前，对预制顶推外壁四周涂蜡、烤烘处理，对管节外侧混凝土表面孔隙进行填充，并起到一定的隔离作用，利于减少管节与泥浆、土体间的摩阻力。（2）触变泥浆减阻为减少土体与管壁间的摩阻力，提高工程质量和施工进度，在顶推顶进的同时，向管道外壁压注一定量的润滑泥浆，变固固摩擦为固液摩擦，以达到减小总顶力的效果。制定合理的压浆工艺，严格按压浆操作规程进行。为使顶进时形成的建筑间隙及时用润滑泥浆所填补，形成泥浆套，达到减少摩阻力及地面沉降。压浆时必须坚持“先压后顶、随顶随压、及时补浆”的原则。压浆工艺：拟定配合比并现场试验→泥浆发酵（不小于6小时）放入储浆池浆液搅拌机→注浆泵→压力表→机头注浆接口→管节注浆接口。注浆系统由地面注浆系统和压浆系统组成。地面注浆系统：由拌浆系统、储浆桶及输送管道泵组成。减摩浆液通过地面拌浆系统拌制，需拌制充分、均匀，送至储浆桶发酵，之后通过管道泵输送至管节内的储浆桶进行浆液压注。压浆系统包括拌浆桶、储浆池、液压注浆泵、液位计、主管、支管、球阀、止逆阀、压力表及管道等组成。触变泥浆由膨润土、水和掺合剂按一定比例混合而成，触变泥浆的拌制要严格按照操作规程进行，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结既要有一定的粘度，也要有良好的流动性。压浆是通过注浆泵将泥浆压至机体及管壁外。合适的注浆压力应使触变泥浆能顺利注入管节外壁，又不严重扰动地层。注浆压力较低时，不能保证注浆量和注浆渗透半径，无法形成泥浆套。注浆压力过高时，易产生地层冒浆，不易形成泥浆套。合适的注浆压力一般为地层压力的1.1~1.3倍。为确保注浆压力的准确性，在注浆泵出口处和注浆孔端部安装压力表，并在顶进施工过程中做好记录，分析总结注浆压力和注浆量的关系，进而确定合适的注浆压力。（3）触变泥浆减阻参数设置触变泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土质的特性，由于泥浆的流失及地下水等作用，泥浆的实际用量要比理论大得多。实际压浆量一般为可达理论值的2-5倍，考虑本工程穿越地层为黏质粉土、粉细砂，稍密~中密状态，具有一定的渗透性、流变性，地质砂性较重，浆液易损耗，注浆量拟定理论值4倍。但在施工中还要根据土质的情况、顶进状况、地面沉降的要求等作适当调整。理论间隙每环：（9.1+5.5）×2×0.2×1.5=8.76m3/环（7.0+5.0）×2×0.2×1.5=7.22m3/环泥浆初始配比（/m³）：膨润土200KG，水950KG，纯碱6KG，CMC2.5KG触变泥浆技术参数：比重1.1~1.6g/cm³失水量＜25cm³/30min静切力100Pa左右稳定性静置24h无离析水粘度＞30spH＜10但在顶进施工中还要根据试验段测定的实际土质的情况、顶进状况、地面沉降的要求等作适当调整。（4）泥浆置备储存现场设置泥浆储备池，最大储备量按照顶进9.1m×5.5m管节时计算。顶进9.1m×5.5m管节时每天顶进3节，则实际每天每天需要置备泥浆：8.76*3=26.28m³。现场设置泥浆储备池储浆体积6m×2.5m×2m=30m³＞26.28m³，满足现场顶进需要。（5）其他注意事项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。顶进过程中应注意轴线的变化，根据激光的指示及时通过控制纠偏油缸进行纠偏操作。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。在顶推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。6.6.5姿态测量控制推进过程中，时刻注意机体姿态的变化，及时纠偏，纠偏过程中不能大起大落，尽量避免猛纠造成相临两段形成很大的夹角，避免顶推机走“蛇”形。管节安装完毕后，也应该测出相对位置、高程，并作好记录。顶推在正常顶进施工中，必须密切注意顶进轴线及高程控制。在每节管节顶进结束后，必须进行机头的姿态测量，并做到随偏随纠，且纠偏量不宜过大，以免土体出现较大扰动及管节间出现张角。由于是矩形顶推，因此对管道的横向水平要求较高，所以在顶进过程中对机头的转角要密切注意，机头一旦出现微小转角，应立即采取刀盘反转、加压铁等措施回纠。顶进轴线偏差控制要求：高程±50mm；水平：±50mm，当偏差超过2倍中误差时才可考虑纠偏，纠偏应从小角度缓慢过渡到大角度，纠偏过程应加强对地面沉降位移的监测。在正常情况下，均由井内的激光经纬仪按设计顶进轴线打出激光束，射在顶推机中心的光靶上，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。图6.6.4-1测量导向系统示意图另外，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。本工程测量所用的仪器有全站仪、经纬仪和水准仪。顶推机内设有坡度板，坡度板用于读取顶推机的坡度和转角。6.6.6顶推纠偏（1）纠偏是通过顶推机上的纠偏铰产生折角而进行的，顶推机为二段一铰结构。纠偏系统由纠偏油缸、液压油泵、控制阀件和管路组成。每个纠偏油缸都通过万向铰将顶推掘进机前后壳体连接在一起，使顶推掘进机能在一定范围内任意做出纠偏动作。每组3台纠偏油缸由1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。（2）控制系统：矩形顶推操作控制室设置在地面上，通过Profibus协议与远程I/O模块组建顶推的控制系统。同时，设备选用工业电脑作为图形终端通过以太网协议与PLC实现数据交流。（3）纠偏动作纠偏油缸位置分布从顶推机后方筒往前看。1）纠偏油缸动作时3个为一组，即十字开关搬到上位置，按下伸按钮：即上、左、右同伸；按下缩按钮：即上、左、右同缩。同理，下、左、右或左、上、下及右、上、下均可以实现同伸、同缩。表6.6.6-1顶推纠偏油缸动作表序号动作/方向纠偏动作1上仰下方、左方、右方油缸同伸上方、左方、右方油缸同缩2下俯上方、左方、右方油缸同伸下方、左方、右方油缸同缩3向左右方、上方、下方油缸同伸左方、上方、下方油缸同缩4向右左方、上方、下方油缸同伸右方、上方、下方油缸同缩2）顶推机纠偏油缸行程与纠偏角度的对应关系见下表：表6.6.6-2纠偏油缸行程与纠偏角度表序号活塞杆/角度行程（mm)1上下纠偏0.5°351°691.5°1132.2°1502左右纠偏0.5°541°1081.4°1503）正常顶进中可以纠偏，但要勤纠、微纠和根据趋势进行纠偏。在纠偏过程中，如果高程和左右同时产生偏差，这时先纠高程偏差，后纠左右偏差。因为高程比左右偏差难纠。（4）浓泥纠偏顶推施工过程中，当顶推机发生中线偏转、铰接纠偏能力不足时，可借助于机头和管节上预留的触变泥浆孔及纠偏泥浆注入系统，在需要的位置向地层注入纠偏泥浆，调整顶推周围的地层压力，依靠地层压力的偏差和地层的微量压缩性进行纠偏。纠偏“浓泥”的原材料主要为膨润土。考虑到膨润土的用量大，为了经济性，对于“浓泥”的膨润土，要求可低于触变泥浆对膨润土的要求，只要膨润土的粘度、滑度适中即可。为了改善泥浆性能，在“浓泥”配方中还可掺入少量聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺是一种高分子聚合物，能够减少液体之间的摩擦阻力，使浆液具有絮凝性。“浓泥”可按下表配比进行初设配置，具体根据地质条件现场试验后优化配比。表6.6.6-3“浓泥”现场配比表材料膨润土（吨）清水（吨）PAM（聚丙烯酰胺）质量比10.70.002（5）注意事项1）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，直接反映顶进轴线的偏差情况，使操作人员及时了解纠偏的方向，保证顶推机处于良好的工作状态。2）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、缓纠”的原则，不能剧烈纠偏，以免对混凝土管节和顶进施工造成不利影响。3）实际操作中还应注意，纠偏是与顶推同步进行的一项工作，重要的是把握顶推趋势，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。6.6.7扭转控制顶进过程中由于周围土质的变化、纠偏的影响及管内设备的不均匀性会造成推进时管道发生不同程度的扭转，直接影响到施工质量。因此主要采用以下措施：（1）顶推机由多刀盘组成，且左右对称布置，对于轻微扭转可采取刀盘正、反转来进行抗扭转调节。（2）顶进时，如因单侧地质差异情况引起的扭转，可通过调节左右螺旋出土器的出土量及进行轻微纠偏处理来调整扭转。（3）如顶推机扭转量较大时，可采用高压浓泥压注抬升法进行抗扭转处理，通过对单侧顶推机预留孔外压注高压浓泥可以将单侧机头抬升从而纠正扭转。（4）顶进过程中，由于顶推机迎面阻力分布及管壁周围摩擦力不均，加上千斤顶作用力的偏心，容易造成顶推机在前进过程出现偏离或扭转，导致不能正常出土，引起顶进失败。因此，在顶推机中心胸板及后方两侧均设监测点，根据设备自身的监测仪和倾斜仪上的数据决定是否需要扭转纠正及如何纠正。如果需纠正，每次纠正量不宜过大，以避免土体出现较大的扰动及管节出现张角。6.6.8管节安装每节管节安装前，需先粘贴止水圈及木衬垫，管节与管节的接口部分按设计要求进行嵌填，同时，尽量保证管节与机体处于同心同轴状态。管节相连后，应在同一轴线，不应有夹角、偏转，受力面应均匀。6.6.9管节防止后退措施由于矩形顶推掘进机的断面较大，前端阻力大，实际施工中，即使管节顶进了较长距离，而每次拼装管节或加垫块时，主顶油缸一回缩，机头和管节仍会一起后退20～30cm。当顶推机和管节往后退时，机头和前方土体间的土压平衡受到破坏，土体面得不到稳定支撑，易引起机头前方的土体坍塌，若不采取一定的措施，路面和管线的沉降量将难以得到控制。在前基座的两侧各安装1套止退装置，当油缸行程推完，需要加垫块或管节时，将销子插入管节的吊装孔，再放进钢垫块和钢板在销座和基座的后支柱间。管节的后退力通过销子、销座、垫块传递到止退装置的后支柱上。止退装置和基座焊接在一起，把管节稳住。为了减少管节的后退力，在管节上插入销子，在止退前应将正面土压力释放到0.09MPa左右。图6.6.9-1顶推止退装置示意图6.6.10塑流化土体改良（1）本工程穿越地层主要为粉质黏土、粉细砂，为使出土顺利安全，顶进施工过程中视具体情况加入作泥材料制成的浆液，改善泥土仓内土体流动性和塑性，进而改善土体止水性能。良好止水性的土充满螺旋输送机的壳体内，确保地下水土不产生喷发，保证施工安全。同时顶推机刀杆后焊有多根搅拌棒，加泥以后只有通过搅拌棒的不断搅拌，才能使由作泥材料制成的浆液与挖掘下来土沙拌和得很均匀，使改良后的土体变得具有良好的塑性、流动性和止水性。加泥以后的塑性和流动性都很好的土充满泥土仓时，泥土仓内的土压力是比较均匀，这就使检测到的土压力较准确，而且使泥土仓内的土压力能较好地平衡掘进机所处土层的静止土压力和地下水压力，才能做到真正的土压平衡。（2）土体改良注浆参数塑流化改良施工一般通过由预先设计在顶推机胸板及刀盘中心轴上的注浆孔向掌子面前方土体注入改良后的泥浆，并经刀盘搅拌后形成具有塑性的土通过螺旋出土器排出。改良剂材料中所配成的泥浆应具有较大的稠度，其C型粘度计值在8000～10000之间，比重在1.05～1.15之间，泥浆的注入量在15%～30%之间。初始配合比（/m³出土量）：膨润土100Kg、聚丙乙酰胺3kg、纯碱3kg、水980kg外加剂若干。顶进施工时根据地质条件及实际出土情况进行现场试验来优化配比。6.6.11顶推掌子面及管节压力监测为随时掌握顶推掌子面土压力及管节顶推力变化，分别在顶推机掌子面上中下位置、沿线每隔30节管节布置一组四个土压力盒。当被测结构物内应力发生变化时，土压力计感应板同步感受应力的变化，感应板将会产生变形，变形传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激励振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构的压应力值。土压力盒埋设便于顶推施工过程中对掌子面及管节压力的监测，施工过程中一旦发现压力不正常，则应暂停顶进施工，待查明原因后进行处理。6.6.12防止“结泥饼（或泥棍）”措施及处理针对本工程的地质情况，顶推机掘进过程中刀盘往往会发生结泥饼现象，泥饼的存在加重了刀盘和刀具的负荷,常常使掘进参数出现突变,使施工效率大大降低，也大大增加了安全质量事故发生的概率，因此必须采取措施预防。对刀盘结泥饼从两方面入手，一是顶推机自有性能防结泥饼，另一方面从掘进控制防结泥饼。我司投入本工程顶推机具有以下特点，具有很好的防结泥饼性能：（1）采用条幅式组合刀盘，开口率达到50%以上，保证渣土顺利进入土仓。（2）顶推机刀杆后焊有多根搅拌棒，刀盘切削下来的土块能通过搅拌棒的不断搅拌进行充分改良，防止土体积堆结泥饼。（3）顶推机配置高压水循环系统，顶推机胸板及刀盘中心轴上的注水孔向掌子面和前方刀盘进行冲刷，有效防止刀盘结泥饼。除顶推机自身防泥饼适应性外，在掘进过程中还需通过以下措施防刀盘结泥饼：（1）掘进速度不宜超过20mm/min，平稳掘进，在刀盘扭矩不大的情况下，可以减少大块粘土产生的数量。（2）刀盘旋转切削时，要经常进行正反向切换，不要长时间在同一方向旋转。（3）掘进时要密切注意出土器出渣量的变化，当发现出渣量异常减少与顶进速度不匹配时，要及时采取对土仓和刀盘实施高压水循环清洗。（4）密切注意刀盘扭矩的异常增加，同时对土仓隔板的温度经常性进行人工探测。如发现异常应加大刀盘反转和压注高水清洗刀盘频率。6.7顶推接收技术措施6.7.1接收井准备接收井施工完成后，必须立即对洞门位置的坐标测量确认，根据实际标高安装顶推机接收基座，并在顶推机头进入接收井前准备利用水钻及风镐破除接收井洞口的钻孔桩钢筋混凝土，水钻孔径108mm，采用连续钻孔由内向外跳桩切割。图6.7.1-1顶推出洞钻孔灌注桩辟出范围图6.7.2顶推机位置、姿态的复核测量当顶推机头逐渐靠近接收井时，应加强测量的频率和精度，减少轴线偏差，确保顶推机能准确接收。顶推贯通前的测量是复核顶推所处的方位、确认顶推状态、评估顶推接收时的姿态和拟定顶推接收的施工轴线及施工方案等的重要依据，使顶推机在此阶段的施工中始终按预定方案实施，以良好的姿态接收，正确无误地座落到接收井的基座上。6.7.3顶推机进洞因接收井洞门和管节间存在约20cm的周边间隙，顶推机头进洞时容易引起水土流失，严重时会导致路面沉降，所以必须采取相应的措施，让顶推机头顺利进洞。在顶推到达距接收井6m后，开始停止第一节管节的压浆，并在以后顶进中压浆位置逐渐后移，保证顶推进洞前形成完好的6m左右的土塞，避免在进洞过程中减摩泥浆的大量流失而造成管节周边摩阻力骤然上升。在顶推机切口进入接收井洞口加固区域时，应适当减慢顶进速度，调整出土量，逐渐减小机头正面土压力，以确保顶推机设备完好和洞口结构稳定。凿除洞门内的混凝土墙，迅速将顶推机头推进接收井，第一节管节离接收井内壁约45cm时停止推进，使用顶推机尾脱困油缸将机头与管节脱开。用吊车将顶推机头逐段吊出接收井。接收井内预制40cm宽的钢筋砼作接收架的基础，接收架采用δ=30钢板（3m×1m）和轨道（38kg/m）制作。图6.7.3-1顶推进入接收井止水措施6.8顶推顶进完毕施工措施6.8.1浆液置换顶进施工完成后，为减少土体沉降，加强顶推通道整体防水性能，须加注水泥浆对触变泥浆进行置换，一次注浆后因泥浆分布均匀不能起到良好的固结效果，需要及时补浆达到固结顶推通道的目的。选用1：1的水泥浆液，通过注浆孔置换管道外壁浆液，根据不同的水土压力确定注浆压力。待压浆体凝结后（一般在24小时以上）方可拆除注浆管路，并换上闷盖将注浆孔封堵。浆液置换施工工艺流程：现场工作人员将原注浆泵清洗之后，接入储浆桶，开启注浆泵，浆液压注先从管节底部开始，按管节顺序依次奇数节压注，之后从顶推通道尾部偶数节往前压注。底部压注完成后，按如上顺序压注管节中部，最后是管节顶部，循环直到完成。再关闭所有阀门，保压十分钟，保压时注浆压力为0.2Mpa。浆液置换结束后尽快将管节和工作井钢洞门用钢筋连成一体，浇注混凝土，和工作井内壁浇平。图