沉井顶管专项施工方案

顶管施工方法一、顶管机工作原理微型掘进机被主顶油缸向前推进，掘进机头进入止水圈，穿过土层到达接收井，电动机提供能量，转动切削刀盘，通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质，石块等在转动的切削刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱，在那里与泥浆混合，最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。在挖掘过程中，采用复杂的土压平衡装置来维持水土平衡，以至始终处于主动与被动土压之间，达到消除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后，电缆、泥浆管被拆除，吊下第一节顶进管，它被推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止、液压慢慢收回，另一节管道又吊入井内，套在第一节管道后方，连接在一起，重新顶进，这个过程不断重复，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。二、顶管机原理掘进机在掘进过程中，采用了激光导向控制系统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束，调整好所需的标高及方向位置后，对准掘进机内的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内，并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩，为达到纠偏的目的，调整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过程中，甚至可以获得控制整个管道水平、垂直向30cm内的偏离精度。（1）顶管机主要参数1）切削刀盘电机功率（KW）：3×22转速(r/min)：2.8转矩（KN·m）：220对抗土压（KN

/m2）：＜5002）纠偏系统纠偏油缸推力（KN）：750纠偏油缸拉力（KN）：500纠偏油缸数量（个）：4纠偏角度：（上下、左右）2.5°油压（MPa）：31.5排量（l/min）：2.5电动功率（KW）：2.23）进排浆管道直径（mm）：Φ1004）重量（kg）：约160005）测量系统：用J2激光经纬仪导向当工作井完成以后，经调试完毕的液压系统，顶管掘进机便通过运输至施工位置，并安装就位至导轨上。微型掘进设备还包括，操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置，激光定位装置，减摩剂搅拌注入装置，泥水处理装置；其他辅助装置包括起重机，发电机、卡车、电焊机等。（2）泥水平衡式顶管的优点：1）适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化范围很大的条件下，它都适用。2）可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小，因而由顶管引起的地面沉降较小。3）与其他类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其在粘土层这种表现得更为突出，所以特别适用于长距离顶管。4）工作坑内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在吊土，搬运等危险的作业。5）泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快。三、顶管测量1

控制测量及放样首先对业主提供的水准点和导线点进行复测，经监理认可后按已沉井到位的井进行测量放样定位，即定出工作井和接收井的二个方向（互相垂直）的中心轴线，井的中心点，井壁轮廓线等，同时在场内适当位置设置好临时的轴线控制点和水准控制点，作为顶管施工的控制依据。在工作井周围较远的不动物体上为前导墙和后座墙测设轴线控制点，然后在前导墙和后座墙上分别各定两个点，每天通过轴线测量前导墙和后座墙绝对位移量，看前导墙和后座墙是否有位移，工作井是否安全无恙。2

设备安装测量方法根据井位的坐标，放出顶进轴线的方向。利用经纬仪把轴线放样于工作井井壁的顶面和地面的适当位置，如图中点M、N和O。利用水准仪放出洞口处的Hj点，并通过Hj点划一条水平的横线。安装并调整激光发射器，使得激光束打在通过点Hj的水平横线安装经纬仪并对中M点。瞄准标杆（通常设在接收井处），倒镜观察标靶，然后重新整平和对中经纬仪，锁定水平度盘。把经纬仪瞄向井内的激光发射器，左右调整激光发射器的位置，使得激光发射器的激光发射点在轴线位置上。把经纬仪与标靶调换位置，用经纬仪瞄准标杆。并使经纬仪的中点对在激光束上，再把经纬仪瞄向井内洞口，调整激光束的方向，使其与经纬仪的方向重合。在激光发射器安装好后，在顶进的过程中，可能因为一些人为的因素造成激光发射器偏向，所以在顶进过程中要经常检查激光束的方向是否错误。3

顶进测量⑴在顶管施工中，由于激光发射器定期拆卸校对，重新按照定位销装上下来可能会有少许位移，在施工过程中需要定期调整激光束的方向。具体步骤如下：根据井位的坐标，放出顶进轴线的方向。先利用经纬仪在工作井井壁顶部按轴线方向放出两点，打上钢钉。B、利用水准仪放出洞口处激光点的标高Hj，并标记Hj在洞口的封墙上，再通过Hj点划一条水平的横线。标高Hj通过以下公式计算：Hj＝H0+D0/2+dH其中:H0－－设计流水位高程；D0――管子内径；DH――激光束与管子轴线的高差；C、安装激光发射器，大约定好平面位置。并把激光束调整为设计的流水坡度，然后调整激光发射器的高度，使得激光束打在通过点Hj的水平横线上。D、在钢钉上挂上帆线，再在该帆线上的适当位置挂两条垂线。再调整激光发射器的平面位置和激光束的方向，使得激光束打到两条垂线上，采用纸板在线后观察，调整激光直到垂线阴影分隔的激光投影半圆大小对称。采用双垂线法定向具有简单、方便的特点。但是，在工程实践中，我们发现，当顶进距离超过100米时，该方法会有一定的误差，必须定期用设备安装时采用的经纬仪法复核。⑵高程及中线误差监测①泥水平衡顶管施工测量应建立地面及地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。②为了实现对前端顶管机偏离轴线的动态监测、提高施工测量效率并与机械化顶管技术相适应，泥水平衡顶管应采用激光导向进行监控。③宜以激光测量数据作为顶进过程中判断前端顶管机高程及中线误差的主要依据。在施工经验不足的情况下，应使用水准仪和经纬仪进行高程和中线误差的校验测量；这种测量方法还用于对顶进管段高程及中线误差的测量。④使用水准仪和经纬仪对顶管机进行测量应安排在工作间隙进行，在纠偏过程中应增加测量次数，反之在顶进正常情况下可减少测量次数。⑤每完成一节管子的顶进，应测量一次管中心线和高程；每个接口应测一点，有错口时测两点，并形成文件。⑥工作坑与接收坑贯通后，应进行管道最终验收测量。确定管道的中心线与管底高程、井位位置。⑶地面隆起沉降情况监控对顶管施工中地面隆起情况进行监控，监控应符合下列要求：①监控基准点应设在施工影响区域外，并具有良好通视与防干扰条件。②隆起沉降观测点应沿顶管机前进轴线方向对称安排布置，具体布设尺寸应结合初始顶进试验，由施工设计确定。③对需要保护的建筑物、构筑物等应设监控点。④对已完成的管段应继续进行隆起沉降观测，观测间隔时间按控制测量方案确定。⑷数据记录与反馈准确填写顶管施工过程中每次及最终测量数据，形成完整的测量记录。每次测量、监控的轴线误差与地面隆沉数据，并及时进行纠偏。四、机械安装设备安装前，根据设备的操作要求及施工方便的原则确定各设备的安装位置、各种管线和电缆的铺设位置及走向等。对设备的吊运、安装顺序进行计划和安排。1

设备安装⑴设备下井顶管机头采用吊车吊装到位，包括顶进设备的装拆、顶进管道的吊放和顶铁的装拆、材料的垂直运输。考虑到大直径的顶管机机头重量较大，机头吊装过程中选取100t汽车起重吊车进行安装。⑵顶进机械组装本项目设备组装主要包含顶管机、主顶系统、泥水处理系统安装，设备安装要点如下：①主顶设备底盘的安装应支撑牢固，防止产生受力变形或位移。底盘的调整的定位宜在将顶管机吊运至底盘导轨上后进行。②主顶设备液压系统宜设置在主顶设备附近以便于操作，液压软管接头连接清洁无污染。③吊运完成后，调整底盘及顶管机机头的位置、高程、中线、仰俯角、旋转角等。④工作井总电源闸箱及用电设备必须执行三相五线制，且安装漏电保护装置，工作坑及管内使用12V以下的照明设备；总电源的匹配大于顶管施工过程中需同时运行的全部设备功耗之和；长距离顶管时须考虑电缆的电压降。顶管机头内应设有应急照明电源，顶管机机头、工作坑及地面设备之间设置通讯联络设备。⑤工作井内测量仪器的基座不能固定在主顶装置底盘、工作井后背或其他可能在顶进受力时产生变形或位移的基础上，应安装在独立的固定基座上，以减少重复移动和调整次数；宜使用激光经纬仪或激光指向仪与安装在顶管机内的激光目标靶共同组成方位误差测量系统，对顶进的高程的轴线误差进行全过程的监控。⑥泥水分离系统及注浆系统应安装在地面上适当的位置，符合便投料和排放所需落差的工艺要求。泥浆沉淀尽量靠近工作井边，减少排泥管路过长而产生的管路摩阻力，沉淀池的配置可沉淀块状物，防止块状物直接进入排泥泵引起排泥泵堵塞和损坏。注浆系统使用螺杆泵以减少脉动现象，浆液保证搅拌均匀，系统应配置减压系统。在注浆泵出口处1m外以及掘进机机头注浆处各安装一只隔膜式压力表，便于准确观测注浆力。⑦顶进时应根据所顶管道的管径确定安装通风设备的位置的长度。通风设备结合管内的工作环境条件选定，保证管内有足够的氧气。⑵导轨安装先复核管道中心位置，计算导轨轨距，导轨安装一定要保持轴线与预留孔重合，并且与后靠背保持垂直状态，采用丝杠顶紧固定。导轨采用型钢加工，按轨距安放在混凝土基础面上，二根轨道必须互相平行、等高，导轨面的中心标高按设计沟底标高设置，坡度与设计管道坡度相一致。导轨安装时前端需抬高约5mm～10mm左右，高程允许偏差为0～+3mm，中线允许偏差为±3mm。导轨定位后必须稳固、正确，在顶进中承受各种负载时不位移、不变形、不沉降。⑶设备调试及运行设备试运行之前，对设备的安装、各种管线、电缆的连接进行检查，确认安装和连接无误后方可接通电源。设备的试运行应遵照设备说明书进行。通过试运转查找和消除设备可能存在的所有问题，确认其处于完好状态。主要包括以下内容：①不加载的情况下，电源电路开关的接通、切断工况试验的检查。②液压系统控制阀件的动作灵敏、正确，特别注意有无控制电路反接的现象、操作台显示动作与实际动作是否一致。③设备润滑和密封系统供油正常，油路畅通，供油压力可在设定的范围内调节。④刀盘正反旋转动作正确，无异常响声。⑤纠偏千斤顶的伸缩动作正常，编组动作与操作台显示一致。试查完毕将千斤顶回缩到工作零位。⑥顶进千斤顶伸缩动作正常，试查完毕将千斤顶回缩到工作零位。⑦泥水处理系统、注浆系统输送泵的试运转符合设备说明书的规定。⑧对注浆管路进行加压试验和检查，保证管路畅通、无泄漏。其调试顺序为：①将操作台输出电缆分别与对应的接口接好以后，逐步送电，观察各仪表电压值是否正常；然后依次送电检查各设备运行状态，送水泵、排泥泵、抽水泵以及搅拌筒电机旋转方向，排泥泵的调速系统是否正常，若旋转方向相反则调换该电机两相电源线，若发生异常声音或气味，立刻停电检查故障原因，尽快排除；注浆泵一般采用螺杆泵，不能在无浆液下运行，在调试或运行之前先用管钳扭动转轴，待灵活以后可加水运转，看泵的旋转方向与出口压力；②将掘进机各电缆接好，开启操作按钮、动力按钮，并使后方动力站运行（运行前检查油箱内油量是否充足，有无污染）；调速旋钮拨至10位,千斤顶切换成伸出，逐渐将调速器拨至0位使全速运行，全部伸出以后再退回，反复操作1～2次进行排气；③关闭后方动力站，打开机内动力站，刀盘运行，TV开，看刀盘旋转方向是否正确，转矩仪是否正常，将转矩仪设定于0位，看报警系统是否正常，倾斜仪指示情况，开、关旁通阀和止水阀，动作是否灵活，操作纠偏控制旋钮，观察纠偏指针在光靶上移动的情况，能否达到最大位置；关闭机内动力站，待机10～15分钟，观察掘进机破碎锥体内有无油滴滴下，若有少量渗出无滴下，可视为合格，停止刀盘运转，TV及动力回路操作回路；拆除掘进机电缆线，可以吊装掘进机于导轨之上，准备顶进。⑷出泥系统①顶管排出的泥浆由排泥泵排入井外的泥浆池内。②输送系统：在管内铺设∅200排泥管道，由45KW排泥泵输送。因顶管距离较长中途设一增力泵排污助送至井上泥浆箱内，最后运土车运至弃泥场。⑸激光经纬仪的安装：①用全站仪在工作井内放样出顶管轴线。②根据放样轴线位置在主顶中间靠近后座墙的的合适位置定出激光经纬仪的中心，立好仪器支架固定。③水平旋转经纬仪，使经纬仪的轴线和顶管轴线重合。④上下调整经纬仪，使经纬仪的坡度同管道顶进坡度相同。⑤调节经纬仪的高度，使经纬仪的显示红点和工具机头的光靶中心重合。⑥激光经纬仪安装完毕，施工中根据控制器上的显示器观测红点偏位，正常应该红外线点同光靶中心一致。2

顶力及后背墙计算（1）顶力的计算本工程顶管单元长度根据设计图纸污水井的设置位置、地面运输和开挖工作坑的条件、顶管需要的顶力、后背与管口可能承受的顶力等因素确定单元长度。本工程土质参数基本相同，顶力计算时分不同管径取一个最大管径和最大单元长度进行计算。最大推力计算，采用经验公式，按最大顶距92米计算：F=F1+F2上式中：F—总推力；F1—端阻力；F2—侧壁摩阻力；F1=п/4×D2×P=1/4×3.14×2.6*2.6×9.72=51.61t式中D—管外径；P—控制土压力；P=Ko·γ·Ho=0.55×1.9×9.3=9.72t/m2式中：Ko—静止土压力系数，一般取0.55Ho—地面至掘进机中心的高度，取值9.3mγ—土的重量，取1.9t/m3F2=πD·f·L=3.14×2.6×0.3×92=225.44吨式中：f—管外表面综合磨擦阻力，根据地质勘察报告，取值0.30T/m2D—管外径L—顶距F=F1+F2=51.61+225.44=277.05t设备最大顶力为750*4=3000KN=300t，设备满足要求。（2）后背墙力学验算本沉井工程顶管后背墙采用钢筋混凝土分开整体浇注然后进行吊装组合，单块厚度0.8m，高度1m，宽度4716m。保证其平面与顶进轴线垂直。同时为增强其后背刚度，其施工沉井井壁进行加固。图纸规定工作井承受的最大顶力不超过1500KN，大于计算总顶力750KN，后背墙满足施工要求。后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。这种弹性变形即象是正常的，顶管中，后背不应当破坏，产生不允许的压缩变形。后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。否则，千斤顶将会造成顶进偏差。为了保证顶进质量和施工安全，施工时应后背的强度和刚度计算后靠背受力计算公式R=ab(γH2Kp/2+CH√Kp+γhHKp）式中：R-总推力之反力（一般大于推力的1.2－1.6）a－系数（取1.5－2.5之间），此处取2B－后座墙的宽度（M）此处取3米γ－土的容重（KN/KN/M3)，取γ=19KN/m³H－后座墙的高度(m)，此处取4.5米Kp-被动土压系数tg2(450-ψ/2)，取3.0c-土的内聚力（kPa)一般情况下取10h-地面到后座墙顶部土体的高度（M），此处取5.0米按上式计算，圆形工作井加护套后能承受R=360T顶力＞实际顶力300T。完全能满足要求。五、顶进施工顶管机初始顶进是顶管施工的关键环节之一，其主要内容包括：出洞口前地层降水和土体加固、设置顶管机始发基座、顶管机机组装就位调试、安装密封胀圈、顶管机试运转，拆除洞临时墙、顶管机贯入作业面加压和顶进等。（1）准备工作1）洞门止水设施安装完毕；2）轨道、基座安装完毕；3）主顶、后背设施的定位及调试验收合格；4）顶管机吊装就位、调试验收合格。（2）顶管机出洞在顶管机出洞前，需重点对洞圈外部土体的加固效果进行检查，只有在确认出洞口土体达到止水效果后，方可进行顶管出洞施工。对顶管机、主顶进装置等主要设备进行一次全面的检查、调试工作，对存在问题及时解决；同时，充分准备好顶管出洞施工所需材料，并在各相关位置就位。仔细检查好洞口第二道橡胶衬压密效果，以确保顶管机正常出洞。工作井洞口止水装置应确保良好的止水效果。根据设计预留的法兰，我们在法兰上安装两道工作井洞口止水装置。该装置必须与导轨上的管道保持同心，误差应小于2mm。洞口围护墙凿除完成后，顶管机迅速靠上开挖面，并调整洞口止水装置，贯入工作面进行加压顶进，尽量缩短开挖面暴露的时间。（3）顶进施工顶管机在出洞后顶进的前20m作为顶进试验段。通过试验段顶进熟练掌握顶管机在本工程地层中的操作方法、顶管机推进各项参数的调节控制方法；熟练掌握触变泥浆注浆工艺；测试地表隆陷、地中位移等，并据此及时详细分析在不同地层中各种推进参数条件下的地层位移规律，以及施工对地面环境的影响，并及时反馈调整施工参数，确保全段顶管安全顺利施工。顶管施工质量控制措施如下：1）基本要求①接口必须密实、直顺、不脱落。②橡胶圈安放正确，内涨圈中心应对下管缝，填料密实。③管内不得有泥土、石子、砂浆、砖块和木块等杂物。④顶管完毕，目测直顺、无反坡、清洁、不积水、管节无裂缝，段间无渗漏。⑤顶进不偏移，接口应对正管缝，管节不错口，填料密实、均匀，管底坡度不得有倒落水。⑥顶管中如遇塌方或超挖空隙，应进行处理。2）顶管实测项目允许偏差顶进管道允许偏差(mm)3）顶管排水顶管施工，原则上从下游顶向止游，利用顶进管道的坡度，将水排至顶管工作井中，工作井中设置集水坑，用泥浆泵及时排入井内的积水抽干排出井外。（4）顶进操作及注意事项出洞工作结束后，即可进行正常的顶进施工。正常顶进时，开挖面土体经大刀盘切削，通过螺旋机输送入倾土水槽，通过搅拌后通过输送管道采用泥水方式输送至地面沉淀水槽，泥水经过沉淀后排出，清水通过回流管道输送至倾土水槽重复利用。一节管节顶进结束后，缩回主千斤顶，吊放下一节管，安装完成并检验合格后再继续顶进。顶进施工期间，管道内的动力、照明、控制电缆等均应结合中继间的布置分段接入，接头要可靠。管道内的各种管线应分门别类的布置，并固定好，防止松动滑落。在工具管处应放置应急照明灯，保证断电或停电时管道内的工作人员能顺利撤出。顶进中还需注意地层扰动，顶进引起的地层形变的主要因素有：工具管开挖面引起的地层损失；工具管纠偏引起的地层损失；工具管后面管道外周空隙因注浆填充不足引起的地面损失；管道在顶进中与地面摩擦而引起的地层扰动；管道接缝及中继间缝中泥水流失而引起的地层损失。所以在顶管施工中要根据不同土质、覆土厚度及地面建筑物等，配合监测信息的分析，及时调整土压平衡值，同时要求坡度保持相对的平稳，控制纠偏量，减少对土体的扰动。根据顶进速度，控制出土量和地层变形的信息数据，从而将轴线和地层变形控制在最佳状态。六、顶管机姿态控制（1）顶进偏差产生的原因1）形成滚动偏差的原因刀盘切削土体的扭矩主要是由顶管机壳体与土层之间的摩擦力矩来平衡。当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时顶管机将形成滚动偏差。过大的滚动会影响钢管的测量板、纠偏油缸、螺旋出土机偏离正常位置，造成测量、纠偏及出土困难，对顶管轴线偏斜也有一定影响。2）引起方向偏差的因素3）在顶管机顶进过程中因为不同部位顶进千斤顶参数的设定偏差，使顶进方向产生偏差。4）由于顶管机表面与地层间的摩擦阻力不均匀、开挖面上的土压力的差异以及切削刀口切削欠挖时引起的地层阻力不同，也会引起一定的偏差。5）开挖面土层性质差异容易引起方向偏差。即使在开挖土体力学性质十分均匀的情况下，受顶管机刀盘自重的影响，顶管机也有下扎的趋势。因此，在顶进的过程中，须对竖直方向的误差进行严密监测控制，随时修正各项偏差值，把顶进方向偏差控制在允许范围内。（2）顶管机的姿态监测1）人工监测采用水准仪等测量仪器测量顶管机的轴线偏差，监测顶管机的姿态。2）滚动角的监测用电子水准仪测量高差，推算顶管机的滚动圆心角，监测顶管机的滚动偏差。方法是在切削舱隔墙后方对称设置两个测量点，二点处于同一水平线上，且距离为一定值。测量两点的高程差，即可算出滚动角。A、B为测量标志，a、b为顶管机发生滚动后，测量点所处的新位置，Ha、Hb为两点的高程，α为顶管机的滚动圆心角。线段AB=2OA=2OB=定值a=arcSin[(Hb—Ha)/AB]上式中，如果Hb—Ha>O，表明顶管机逆时针方向滚动。如果Hb—Ha<O，表明顶管机顺时针方向滚动。3）竖直偏角的监测电子水准仪可直接测量顶管机的俯仰角变化，上仰或下俯其角度增量的变化方向相反。4）激光导向监测顶管机上安装的激光导向系统，是从一固定基准点向顶管机测量板发射激光束，然后计算出顶管机相对设计线路的偏差位置。顶管机相对设计轴线的偏差值显示在监控显示器上。操作人员在控制室内，通过控制系统修正顶管机的偏差。测量时自动监测与人工监测相互纠正，以进一步提高顶管机姿态监测的精度。（3）顶管机姿态调整1）滚动纠偏由于刀盘正反向均可以出土，因此通过反转顶管机刀盘，就可以纠正滚动偏差。允许滚动偏差小于等于1.5°，当超过1.5°时顶管机自动控制系统会报警，提示操作者切换刀盘旋转方向，进行反转纠偏。2）竖直方向纠偏控制顶进方向的主要方法是改变单侧千斤顶的顶力。但它与顶管机姿态变化量间的关系没有固定规律，需要靠人的经验灵活掌握。当顶管机出现下俯时，可加大下侧千斤顶的顶力，当顶管机机出现上仰时，可加大千斤顶的顶力，来进行纠偏。3）水平方向纠偏与竖直方向纠偏的原理一样，左偏时加大左侧千斤顶的顶力，右偏时则加大右侧千斤顶的顶力。4）纠偏注意事项a切换刀盘转动方向时，先让刀盘停止转动，间隔一段时间后，再改变转动方向，以保持开挖面的稳定。b要随时根据开挖面地层情况及时调整顶进参数，修正顶进方向，避免偏差越来越大。c顶进时要及时进行纠偏，削除偏差后，再继续向前顶进。（4）确保顶管机泥水压力平衡和地层稳定的技术措施1）下管时，严防顶管机后退，确保正面土体稳定。2）同步注浆充填环形间隙，使管节能尽早支承地层，控制地层沉陷。3）切实作好土舱压力平衡控制，保证开挖面土体稳定。4）利用信息化施工技术指导顶进管理，保证周围自然环境。5）正常施工时的主要事项6）每一作业班次要留下一定时间做好机械设备的保养和作业面的清洁工作。7）前后作业班组做好交接班的施工工况介绍并作文字记录。8）出土车辆进出、钢管吊装时，施工人员要站在安全的位置。纠偏措施管道偏离轴线主要由于作用于顶管机的外力不平衡造成的，外力不平衡的主要原因：①推进管道不可能绝对在一定直线上；②管道截面不可能绝对垂直于管道轴线；③管节之间垫板的压缩性不完全一致；④顶管迎面阻力的合力不与顶管后端推进顶力的合力重合一致；⑤推进的管道在发生挠曲时，沿管道纵向的一些地方会产生约束管道挠曲的附加抗力。上述原因造成的直接结果就是顶管顶力产生偏心。要了解各接头上实际顶合力与管道轴线的偏心度，只能随时监测顶进中管节接缝上的不均匀压缩情况，从而推算接头端面上应力分布状况及顶推合力的偏心度，并以此调整纠偏幅度，防上因偏心度过大而使管节接头压损或管节中部出现环向裂缝。因为管节发生裂缝就无法保证管道外围泥浆环的支承和减摩作用，造成顶进困难和地表沉降。为观测与分析顶管推进中处于最不利受力状况的管节接头端部及其中部的应力分布状况，可从接缝压缩变形观测值求得。如果接缝垫板均处于受压缩状态，采用薄的插片无法插入垫板与管端面之间的接缝中，就可知该接头上顶力合力，处于“断面核”之内，这时管节处于良好的顶进状态。当管节接缝中的垫板与管端面之间有部分不接触，可以垫入薄插片，则可知插片开始接触的点即为管节端面上零应力线的位置，由此可知端面受压区的高度。当管节外径及内径已知时，即可求得管节端面上最大压应力及管节中部最大压应力。顶进结束后，对泥浆环的浆液进行置换。置换浆液一般用水泥砂浆掺加适量的粉煤灰以增加稠度，压浆体凝结后拆除管路换上闷盖，将孔口封堵。七、泥浆系统顶管施工时，地下水位应将至管底以下500mm以上，顶管掘进过程中迎面超超挖量应根据土质确定，在管道下时钟4点-8点位置不宜超挖，管顶部超挖量不大于15mm。管前超挖应根据现场实际情况，在确保安全的前提下进行人工挖土。超挖部分应在顶管完成后，注入水泥浆。（1）触变泥浆减摩的作用触变泥浆有两个作用，一个是减摩作用，另一个是控制沉降作用，在本工程顶管施工中，我们利用触变泥浆在管道周围形成浆套减小管道外壁与地层之间的摩擦力，是长距离顶管施工至关重要的技术措施。（2）注浆工艺顺序在顶进过程中，通过压浆环管向节外壁压注一定数量的减摩泥浆，采用多点对称压注使泥浆均匀的填充在管节外壁和周围土体间的空隙，来减少管节与土体间摩阻力,起到降低顶进阻力的效果。顺序是：地面拌浆→储浆池浸泡水发→启动压浆泵→打开送浆阀→送浆（顶进开始）→管节阀门关闭（顶进停止）→总管阀门关闭→井内快速接头拆开→下管节→接长总管→循环复始。（3）注浆原则1）合理布置注浆孔，使所注润滑泥浆在管道外壁形成比较均匀的泥浆套。2）压浆时必须坚持“先压后顶、随顶随压、及时补浆”的原则，压浆泵和输出压力控制在0.3～0.4MPa。（4）注浆质量的控制措施顶进施工前要做泥浆配合比实验，找出适合于施工的最佳泥浆配合比。膨润土中蒙脱石含量要求≥60%。1）采用的触变泥浆基本配比如下：触变泥浆配比(1m3)及主要性能指标表2）制定合理的压浆工艺，严格按压浆操作规程进行。催化剂、化学添加剂等要搅拌均匀，使之均匀地化开，膨润土加入后要充分搅拌，使其充分水化。泥浆拌好后，应放置一定的时间才能使用。3）保持管节在土中的动态平衡。在深层砂土中，静态和动态的周边阻力相差极为明显，一旦顶进中断时间较长，管节和周围土体固结，在重新启动时就会出现“楔紧”现象，顶力要比正常情况高出1.4倍，因此尽可能缩短中断顶进时间保持施工的连续性。如中断时间过长必须补压浆。（5）注浆孔封堵处理措施本工程注浆孔采用斜螺纹，与顶管专用玻璃钢夹砂管呈90度，注浆孔外采用塑料单向阀，顶管顶进施工完成，浆液置换完毕后，采用斜螺纹钢闷头对注浆孔进行封堵。钢闷头与单向阀之间设置2mm橡胶板，注浆孔内涂满厌氧密封膏，防止封堵后出现渗漏水。（6）压浆过程中注意事项1）压浆管与压浆孔连接处设有单向阀，防止在压浆停止时管外的泥砂会顺着注浆管流到浆管内，沉淀后会把注浆管堵住。2）浆液搅拌后，要有足够的浸泡时间，搅拌均匀。3）选择螺旋泵作为压浆泵，因为螺杆泵没有脉动现象，易于形成稳定的浆套。4）头三节钢管处多设注浆孔，注足浆液形成浆套，因为开始时浆液渗透大，后面的管节可以通过补压浆得到补足。5）顶进施工中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土层特性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大得多，一般可达到理论值的4～5倍，但在施工中还要根据土质情况、顶进状况、地面沉降的要求等做适当的调整。（7）出土方案泥水平衡式顶管的出土采用全自动的泥水输送方式，被挖掘的土通过在机舱内的搅拌和泥水形成泥浆，然后由泥浆泵抽出，高速排土。污水井上部砌2个沉淀池。沉淀的余土外运需按文明施工要求和渣土处理办法，运到永久堆土点，不得污染沿途道路环境。（8）置换泥浆管道顶进结束后，为防止管道出现滞后沉降，必须用惰性浆液将顶进过程中的触变泥浆置换掉。置换的泥浆采用纯水泥浆进行置换。利用压注触变泥浆的系统及管路进行置换。压注顺序：从第一节管依次向后进行。压注前一节管水泥浆时，应将后续管节的压浆孔开启，使原有管路中的触变泥浆在水泥浆的压力下从后续管节压浆孔内溢出，直至后续注浆孔内冒出水泥浆，并达到一定的压注压力时，方可停止前段管水泥浆的压注，确保将触变泥浆全部置换。八、进出洞措施（1）洞口止水装置安装顶管过程中，管子与洞口之间都必须留有一定的间隙。此间隙如果不把它封住，地下水和泥砂就会从该间隙中流到井中，轻者会影响工作坑的作业，严重的会造成洞口上部地表塌陷，甚至会造成事故，殃及周围的构筑物和地下管线的安全。因此，顶管过程中洞口止水是一个不容忽视的环节，必须要认真、仔细地做好此项工作。本工程采用钢扎兰盘根止水装置。为保证出洞阶段和顶管顶进过程中，顶管泥浆套的形成，保证注浆效果，在洞口处四周预埋４根注浆管，当顶管进出洞阶段时如发生渗漏，可通过预埋注浆管向外压住聚胺脂或双液浆进行止水。当顶管机机尾离开工作井壁后，调整洞圈止水装置中的压板位置，以防止土体从间隙中流失而造成地面的蹋落，并通过预留的注浆孔将水泥浆液注入洞圈间隙中。（2）顶管进出洞风险分析1）洞口外加固土体情况不佳洞口外加固土体的质量是保证顶管进出洞施工安全的关键因素，这是由于在进出洞过程中，凿除洞口处的钢筋混凝土需要较长时间，而在这个作业过程中，洞口外的土体将始终处于暴露状态，如果土体加固质量不理想，则将造成洞口外土体涌入工作井。其所带来的风险如下：2）造成井内作业环境恶劣，影响出洞施工质量。3）土体大量流失，引发地面沉降甚至坍方，进而影响地面交通、邻近建（构）筑物和管线的安全。4）正面土体坍落，影响作业人员的人身安全。当样洞有异常情况（渗漏）时必须采取封堵措施，采取措施后应重新开样洞观察确认质量符合要求后方可凿除洞门砼。5）动火、用电以及人身安全顶管进出洞过程中，将涉及大量的动火割焊作业，需加强消防控制工作。同时顶管各类管线接头较多，在施工中应注意保护，防止线路破损或触电事故的发生。同时在出洞施工中，需要较多数量的不同工种的施工管理人员同时作业，且风险点较多，应采取措施确保人身安全，尤其应该特别注意起重范围内的作业人员和高空作业人员。（3）顶管进出洞应急措施1）堵漏应急措施针对进出洞施工中可能出现的漏水漏沙情况，在洞门凿除过程中，预备木板、棉花胎、封堵及支撑槽钢、双快水泥、水泥、水玻璃、聚氨酯、草包和蛇皮袋（已装土）等材料。一旦有险情发生，首先应立即停止洞门混凝土凿除，同时用棉花胎加木材或槽钢类材料进行支护，并用双快水泥以及叠放土包等方式进行临时封堵，以控制险情，然后采取压注双液浆或聚氨酯的措施直至堵住漏点。2）沉降（坍方）应急措施为防止进出洞口沉降所带来的不利影响，出洞施工中对洞口前方土体进行注浆。由于出洞口位置的地面上打设一定量注浆孔，且注浆位置应在加固土体之外。预备1套注浆设备和足量水泥。一旦发生洞圈内的水土流失、或者地面（管线、建筑物）监测数据报警，应立即针对相应部位进行压浆，控制沉降速率、填充水土流失所造成的空位。如在洞门已经完全打开的情况下，发生土体坍落现象，尽快将顶管机向土体顶进，以刀盘支住正面土体，螺旋机不得出土。同时做好洞口止水装置的补加固工作，防止水土从顶管机壳体周边流失。3）人身伤害应急措施施工人员劳防用品应佩戴齐全，高空作业人员必须按规定正确佩戴安全带。加强现场监控，规范施工操作规程，严禁交错作业。在洞门外土体有坍落趋势时，该区域内所有作业人员必须全部撤离至安全位置。一旦发人身伤害事故，立即按抢救规程进行急救，同时将伤员送至绿色通道医院救治。九、操作要求1、施工准备阶段的控制措施(1)重视维护，保障设备能力1)设备进场前应进行检修和维护保养，确保进场设备的完好，保障设备能正常运行，并经验收合格后方可开工。2)配备必要的机修器具、零配件和消耗性材料，做好运行阶段的日常保养，确保主机设备在施