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研究大直徑泥水平衡盾構穿越市政管道的防護措施

文檔作者：馮志勇文檔來源：重慶賽迪工程咨詢有限公司		點擊數：	更新時間： 2024年06月30日
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Research研究探討273
研究大直徑泥水平衡盾構穿越市政
管道的防護措施
馮志勇
(重慶賽迪工程咨詢有限公司 四川 重慶400010)
中圖分類號：G322 文獻標識碼：B 文章編號1007-6344(2017)02—0273—02
摘要：隨著我國綜合實力的不斷提升，科技水平的不斷發展，國家經濟水平的穩定上漲，但隨之而來的是城市道路越來越擁堵，
未為緩解此問題，許多城市開始向地下發展交通，城市發展公共交通地鐵，作為緩解交通擁擠的措施之一，在地鐵施工的過程中，
城市部分市政主干管是大直徑盾構近距離穿越的，無論是使用階段還是施工階段，在穿越市政管道時會有極大的安全風險。因此為
了確保安全地將盾構穿越市政管道中，我們應該將市政管道防護中的盾構掘進參數控制，減少地層的損失。下文將結合工程案列對
盾構穿越市政管道采取防護介紹，并對市政管道與隧道之間的位置進行介紹，主要是對大直徑泥水平衡盾構穿越市政管道之間的影
響和防護措施進行研究。
關鍵詞：大直徑泥水平衡盾構；穿越；市政管道；防護措施 ·
引言：如今城際鐵路已經發展在地下線，城市的鐵路隧道穿越到城市最繁華
的地段，為了能夠確保在建設時對周邊環境影響以及施工安全，我們需要在建工
時采用盾構法施工。地鐵不可避免的穿越市政管道，一般都是將盾構施工工藝進
行控制，便于將地面加固加以保護。由于大直徑泥水平衡盾構方法會穿越市政管
道，所以，在使用此方法時一定建立在保障城市建筑物的安全的基礎上。這就要
求盾構施工必須有嚴謹且合理的施工方案，保證盾構可以科學、合理的進行。
二--
、大直徑泥水平衡盾構的介紹
大直徑隧道在開發時由于挖面較大，施工時會存在較大的安全風險。我們要
根據大直徑隧道泥水量的數值進行現場應用實驗，并隨之開發出更強的抑制分散
能力。盾構在穿越市政管道底，在施工的時候可能面臨很多風險。盾構法主要依
賴的是機械設備，尤其是在洞內掘進階段，要非常強的技術性能和可靠的措施，
需要結合現場實際情況采取不斷完善盾構施工工藝。時代不斷發展的當下，在城
市的繁華地帶的地下工程不可避免的受到地上高樓、橋梁以及河流、建筑物的影
響。
二、大直徑泥水平衡盾構與市政管道之間的影響分
析
l、施工階段的風險
施工階段我們可能會由于施工的地質條件不好而面臨安全風險極大的情況。
一般情況下，市政管道的抵抗變形能力不是很強，特別是城市老城區，管線復雜，
部分管道施工質量不佳，時間久遠，很可能在施工階段遭遇變形或者移位，盾構
通過地層以富水砂卵石為主時，其自穩性差。當盾構掘進時擾動周圍土體，容易
造成地層出現疏松、孔洞等現象，從而地表沉降、開裂，造成管線滲漏水及結構
受損，如果控制不當，很可能造成管道破裂，由于破裂后漏水將造成地層塌陷，釀
成災害。因此如果在市政管道上方出現土體隆起的現象，或者是淤泥、污水發生
堵塞，我們要應對這些安全隱患。盾構穿越污水管時，由于土體的作用污水管可
能會向上移，部分污水管采用的承插式，會造成管道接縫處會有很大的錯縫，這
些錯縫的出現會使大量的污水進入管道中，這會使管道發生嚴重堵塞，隧道周圍
的土體可能因為市政管道的原因而出現壓縮或者沉降，管道之間存在一些縫隙，
造成安全事故。
某地鐵工程在盾構始發段準備掘進隧道時，發生洞門上方止水簾布外翻漏水
情況。經現場實際調查，雨水管管徑為I．Om，管道為平口管，管節長度2m，采用
360。C15砼帶基加固；污水管管徑為0．8m，管道為平口管，管節長度2m，采用
360。C15砼帶基加固：此污水管為附近生活污水排放管道，不同時間段內其水流
量大小不同。造成此次事故發生原因就是由于盾構始發端上方經過改遷的直徑為
0．8m承插式污水管發生滲漏，同時盾構掘進處于始發階段，洞門未能封閉注漿，
導致污水管中污水在簾布密封薄弱處漏出。污水管在前期評估時未列入重大危險
源，在施工調查時，未對雨污水管排水量高低峰情況摸排清楚，且在盾構施工超
方后未能充分預估到該污水管的危害性，在盾構始發階段對該處污水管重視不足，
未能及時采取有效措施進行處理，是導致本次事件發生的間接原因。
施工方采取了以下措施：在污水管上游進行引排施工，聯通污水管和流向楠
桿堰的雨水管，切斷洞門漏水來源。對盾構下穿段污水管編制專項施工方案，進
行地面注漿加固處理。專業施工單位對始發段內污水管上下游檢查井進行封堵，
確保管內無水，降低安全風險。污水井至盾構井端頭約范圍內，為防止出現空洞
留下安全隱患，進行打 L排查，對發現的空洞注入砂漿或混凝土進行回填密實，
不留隱患，加固完成后進行鉆芯取樣檢測加固質量。
由此事件可以看出管線調查、提前做好有針對性的管線保護方案也是確保市
政管道安全十分重要的一環。這就要求我們在做好施工階段安全措施，探查管線
位置與盾體的相對管線，制定相應的措施，將安全措施不斷加強，才能為城市建
筑以及地下工程帶來安全保障。
2、運營階段的風險
運營階段城市管道與軌道交通兩者之間的影響也非常大，需要我們要時刻防
范。地下工程的建造是城市不斷發展的顯示 在運營階段，由于列車運行會產生
震動，對已經建好的地下工程有很大的影響，有時候列車運行還會對城市上邊的
建筑造成影響。在列車不斷震動的時候市政管道會之間的連接處可能會出現松動
的情況，這樣的話市政管道中的水會通過管道之間的錯縫不斷向外涌去，時間一
長就會在地下隧道的周圍形成水囊，隧道在施工時采取了防水措施，但是隧道中
形成的大水囊會降低隧道的防水能力。這樣的水囊對管道中的管片也有很大的影
響，會使得管道中的管片有腐蝕的可能，時間長了會有潛在的安全風險。如今我
國各地的市政管道使用情況都不甚良好，我們要在市政管道正常使用的情況下，
在一定時期對市政管道進行更換，確保市政管道的長久使用。
三、大直徑泥水平衡盾構穿越市政管道的防護措施
研究
l、地面防護措施研究 ·
施工前應對盾構掘進路線上的所有管線全面排查，識別風險，有必要編制管
線保護手冊，對不清楚的線路必須與產權單位聯系，確定有效的保護方案。對于
盾構穿越雨污水管段區間隧道的埋深、地質情況以及與管線的空間關系，制定盾
構穿越管段施工的指導思想為： “安全、連續、快速均衡通過管線” ，并確立
“壓力合理、快速掘進、注漿充分、嚴密監測、快速反饋、預案恰當”的施工原
則，編制對應的專項方案或措施。在盾構穿越雨污管道時可采用分流的方法引排
污水，盡量減小水壓對掘進過程的影響，同時優化掘進參數、及時跟進同步及二
次注漿、渣土改良、出渣量控制、地面及洞內加固、加強對污水管及地面的監控
量測等措施進行指導施工。
另外盾構始發、接收端都會提前降水以確保盾構掘進安全，但降水過程會造
成沙土流失，極易造成地面塌陷，會對下部管道造成極大破壞，因此在盾構掘進
前必須將存在風險的管線探挖出來，與產權單位協商可實施的保護措施，可以采
用懸吊保護等隔離措施，若不能懸吊的管線可以通過攪拌加固、注漿加固等方法
進行進一步鞏固。地面加固改良(注漿加固、攪拌加固、旋噴加固、樁基加固
等)，主要是對工程中發現的性質不好的地層改變土體結構，不斷增強其承載
力，從而將其穩定性增高。除了地層改良，我們還要對隧道和建筑物之間進行隔
離措施，通過設立隔離樁，將建筑物和施工地進行隔離，從而保護建筑物。
(下轉第143頁)
作者簡介：馮志勇，男，1981年10月，四川簡陽人，大專，工程師，主要從事工程監理工作。
(3．3)
式中： ___一一樁端平面下計算深度范圍內土層數；
巨 一一一第 層土的壓縮模量，采用地基土在自重壓力至自重壓力加附
加壓力作用時的壓縮模量
z l，Zk2～ 一一分別為第k層土的層頂、底深度；
三f，L，～一一分別為樁 J的人土深度；
I6，I， ， If一___一分別為樁端荷載、矩形分布摩阻力分擔的荷載和三
角形分布摩阻力分擔的荷載作用下地基中任一點的豎向應力影響系數；
一一～ 樁基沉降計算經驗系數，可根據類似工程條件下沉降觀測資料
及經驗確定。
由此，群樁中任意i樁的樁頂位移Si可用下式表示：
n
sl=Σ (3． )
，=1
式中， 為第 根樁的樁頂荷載。上式寫為矩陣的形式為
矗： 、?
： ?
． · ·
(3．5)
[ ]B9為 陣。
(3)基礎總的剛度矩陣
通過將群樁的剛度矩陣與筏板的剛度矩陣相合并，就可以建立樁筏基礎總的
暇矩陣[ 0有
Equipment technology裝備技術143
(3．6)
根據筏板和群樁的變形協調條件和節點。 衡條件，有：
([ 】+[ ])‘{ )=[ ]．{ )={ )
(3．7)
式中{F)為筏板的整體等效節點荷載向量，{ )}為筏板的節點位移向量。
通過求解方程(3．7)可得出筏板節點的位移。由此就可以得到樁的沉降以及筏板內
力
4總結
本論文主要簡單的介紹了當前國內用于沉降計算的主要方法。重點介紹了
Geddes應力法及基于Geddes解答的樁筏共同作用分析模型。
參考文獻
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(上接第273頁)
2、洞內措施
洞內措施是根據盾構機的技術性能采取的可靠措施，分為工程措施和工藝措
施。盾構選型的合理性和關鍵參數的準確確定是盾構法工程施工成敗的關鍵，適
應施工地段的地質情況，結合實際的地質參數，計算出掘進區間最大的推進阻
力、最大刀盤回轉阻力矩等，選取合適的儲備系數，確定盾構最大推力和刀盤裝
備扭矩選擇適宜盾構機，避免因機型與地質不適合造成安全穩患。
盾構選型后洞內掘進參數控制是對管線防護最為重要的一環。而參數控制是
通過掘進過程中對參數進行不斷優化調整，以確保盾構機工藝措施和工程措施完
美結合，以此來達到施工安全的目的。主要的參數調整優化措施(本文就土壓式
盾構而言)如下： (1)采用以滾刀、齒刀、周邊刮刀為主的刀盤切削土層，以低
轉速推進。(2)適當提高土倉壓力以肪止涌砂，并在掘進中不斷調整優化。(3)
土倉壓力通過采取調整排士量及調整掘進速度兩種方法建立，并應維持切削土量
與排士量的平衡，以使土倉內的壓力穩定平衡。(4)盾構機的掘進速度主要通過
調整盾構推力、轉速(扭矩)來控制。(5)出土量則主要通過調整螺旋輸送機的
轉速來調節。在實際掘進施工中，應根據地質條件、排出的碴土狀態，以及盾構
機的各項工作狀態參數等動態地調整優化。(6)掘進時采取碴土改良措施增加碴
土的流動性和止水性，密切觀察螺旋輸送機的栓塞和出土情況以調整泡沫的摻
量。(7)在盾構掘進速度一定的情況下，主要通過調整螺旋輸送機的轉速，調整
出土量的大小。以達到維持土倉壓力的平衡。做好出土量管理工作，對每環出土
量進行測定，出土量控制在一定范圍內，保持盾構機良好的姿態。
對地層進行打孔以及壓注漿液工藝措施是盾構工藝中十分先進的工藝之一，
盾構工藝措施是盾構工藝中十分先進的工藝之一，其對于泥水參數調控有很大的
幫助。工程中的同步注漿、二次注漿是非常重要的。同步注漿采用水泥砂漿，即
水泥砂漿作為屙步注漿材料，具有凝結時聞較短、強度高、耐久性好和抗腐蝕性
好等特點，能有效填充管片外側間隙，有利于防止和減少地層變形，減少管線段
地層的擾動，穿越過程須確保最大程度利用同步注漿填充滿管片背后的間隙。若
土體參數異常可能會對管線造成破壞，須進行單液或雙液二次注漿以加強防護措
旃，確保施工安全。
四、結束語
隨著我國科技水平的不斷提升，經濟能力的穩定上漲，我國如今城市地下空
間以及城際鐵路的不斷發展，城際鐵路的設計也慢慢變成了地下線設計，如今的
隧道形式可以穿越城市的繁華地段。在施工之前，我們需要綜合超前地質預報措
施，對可能誘發重大地質災害的體系進行提前預警。并及時采取有效的措施。隨
著我國科技的不斷發展，對于地下空間建設的安全需要更多的關注，我們要將工
程施工中發生安全事故的可能性降到最低，為我國地下工程建設提供更多發展動
力，為祖國建設強國夢獻添磚加瓦。 、
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