盾构区间下穿大直径给水管预加固处理技术研究--中国期刊网

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盾构区间下穿大直径给水管预加固处理技术研究

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：高建强

[导读] 摘要：城市轨道交通的盾构法施工中，对下穿建构筑物的保护是施工安全管控的重中之重，本文接合工程实例对盾构下穿大直径给水管加固施工工法进行研究及总结，介绍袖阀管注浆加固的主要工艺及技术要点，为今后城市轨道交通盾构法施工遇到类似的情况提供参考和借鉴。

        广东建科建设咨询有限公司广东广州 510000
        摘要：城市轨道交通的盾构法施工中，对下穿建构筑物的保护是施工安全管控的重中之重，本文接合工程实例对盾构下穿大直径给水管加固施工工法进行研究及总结，介绍袖阀管注浆加固的主要工艺及技术要点，为今后城市轨道交通盾构法施工遇到类似的情况提供参考和借鉴。
        关键词：盾构；袖阀管；加固；沉降
        一、引言
        随着我国经济持续稳定地增长，城市化进程的进一步加快，地下轨道交通的建设也在逐步扩大。盾构工法也越来越广泛地应用在地下轨道隧道施工中，在综合管廊未完善布置前，进行地下隧道施工不可避免会遇到下穿各种给水、污水以及通讯电力等管线的情况，为了确保盾构下穿管线的安全，一般会考虑对影响管线进行迁移，而对一些直径较大，地面条件不允许等情况，首选措施就是进行预加固处理，本文将以盾构下穿DN2400给水管为例，介绍袖阀管注浆加固技术及应用，为地铁工程类似项目提供借鉴。
        二、工程概况
        广州市轨道交通十三号线东洲~新塘区间隧道位于增城市新塘镇，区间起于白江村以北107国道旁的东洲站，穿越农田及两座小山至新塘站。区间隧道为双线双洞隧道，单线长1987.519m，曲线半径为650m，区间纵断面设计为单向坡，最大坡度为24.45‰，最大坡长为480m。区间采用盾构法施工。
        根据地勘和隧道线路图显示，东洲站~新塘站区间左线隧道下穿即有市政给水管，该条给水管线直径DN2400mm，壁厚16mm，材质为Q235钢材，接头采用焊接连接，给水管底距隧道顶约2.5m~4.7m，平面位置影响长度约为85m（见图1、给水管与隧道平面关系图）。给水钢管主要位于<1>素填土、<2-2>粉细砂、<2-4>粉质粘土、<2-1B>淤泥质土、<5Z-1>可塑性砂质粘性土、<5Z-2>硬塑性砂质粘性土中（见图2、给水管处地质纵断面图）

        图1、给水管与隧道平面关系图

        图2、给水管处地质纵断面图
        三、施工工艺及控制要点
        按设计要求对给水管进行加固保护，采用袖阀管注浆加固技术以保证盾构通过的安全，具体加固工艺如下：
        给水管区间加固方法采用斜向打入袖阀管注浆加固，袖阀管管径42mm，每根管长度约6m，钻杆垂直角度为40度，预计注浆扩散半径为800mm，注浆管孔位间距为500mm，两侧交叉预埋。
        3.1施工工艺流程（见图3、袖阀管加固施工工艺流程图）

        图3、袖阀管加固施工工艺流程图
        3.2质量控制要点及措施：
        （1）放线定位
        定位前，根据物探报告揭示的结果和通过在水管附近开挖探槽探明的双重方式，探明水管的实际埋深，并依据设计图的计算方式确定钻孔的准确位置，并在实际的施工过程中适当外放，以保证在钻机引孔埋设袖阀管至少与水管保持不小于600mm的安全距离，并设专人严格控制钻杆的角度，达到不损伤水管的目的。
        测量放线时，先用全站仪测放每排两边的最外边两点的坐标点，再通过这些坐标点，采用拉线和卷尺量测的方法定出加固区范围及给水钢管的中心线，再确定最外侧注浆孔位，连线，放出两点中间其他钻孔孔位，定出孔位后，用油漆标注。
        （2）钻孔施工：开钻前，严格按照施工布置图，避开现况管线，布好孔位。钻机定位要准确，开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于5cm。钻杆角度按设计角度施工。钻孔时，密切观察钻孔进度，如发生涌水情况，应立即停止钻孔，先进行注浆止水 (压力应达到0.3～1Mpa) ，并确认止水效果后，方可停止注浆，向前继续钻孔施工。
        （3）配料：根据现场不同地质情况选择相应的水灰比和外加剂掺量，应采用准确的计量工具。
        制浆材料采用42.5普通硅酸盐水泥，开始水灰比为3:1，其后几次注浆的水灰比为2:1、1:1、0.8:1、0.6:1及0.5:1。
        （4）注浆：注浆一定要按程序施工，每段进浆要准确，注浆压力一定要严格控制在0.6MPa～1MPa之间，专人操作。
        注浆过程中主要通过听声音、看压力、看注浆量来判断注浆的实施效果。
        注浆中应密切注意注浆压力的变化。每段注浆时，压力表应出现两次峰值，在注浆刚开始，出现第一次峰值，持续的时间很短；随后压力逐渐下降在一定范围内相对平稳，持续时间在1分钟左右，压力表出现第二次峰值，当出现第二次峰值后，将注浆内管上提进行下一段注浆。压力表出现第一次峰值是由于套壳料引起的，当套壳料被挤碎，这个峰值很快下降；随着浆液的注入，地层中间的空隙被填充，注浆压力也逐渐增大，达到第二次峰值。注入量<1～2L/min，并稳压20分钟，即可结束注浆。在注浆过程中，应观察相邻注浆孔的返水、排水、冒浆情况，若周围有浆液冒出，说明注浆效果好。做注浆记录，包括注浆压力、注浆量、水泥用量等。
        （5）注浆完成后，应采用措施保证注浆不溢浆跑浆。
        （6）每道工序均要安排专人，负责每道工序的操作记录。
        （7）在该区域注浆时应加强对注浆区域的观察及测量监控工作，并及时依据测量数据，调整好注浆参数。
        （8）盾构穿越过程做好同步注浆和二次补浆，加强对水管底部进行注浆加固。要求同步注浆填充不小于6m³，并根据沉降情况进行多次二次补浆。
        （9）盾构施工前应完成给水管的袖阀管注浆保护，后期施工时根据监测情况进行补充注浆。
        四、施工监测
        4.1 监测要求
        根据轨道交通工程监测技术规范并结合本项目的具体情况，给水钢管的警戒值设定如下：
        给水管沉降监测点控制值：日变量≥3mm，或累计变量≥24mm，差异沉降值≥0.25％Lg（Lg-管节长度，单位mm）；预报警值：日变量≥2.1mm，或累计变量≥16.8mm；当达到该数值后，立即采取相应处置措施进行控制。
        4.2 监测布点
        根据设计图纸要求，沿水管走向（管顶）共布设给水管监测点23个，其中正交位置设置6个管底土体的监测点，所有监测点均严格按规范要求在水管顶部施做，并在将盾构通过前30m应获得稳定数据（见图4、监测点布置示意图）。
        4.3 监测频率（见表1、给水管沉降监测频率）
        表1、给水管沉降监测频率

        当发现水管沉降速率或累计沉降值接近预警值时，进行加密监测或进行24小时全程实时监测，并及时通知业主方和产权单位，现场协商制定相关的解决办法。
        4.4 盾构下穿施工情况及监测结果
        广州市轨道交通十三号线东洲~新塘区间隧道给水管加固施工自2016年4月29日至2016年5月19日完成，盾构自2016年5月23日至2016年5月29日顺利通过给水管影响区域，地面监测数据均在正常范围，地面最大沉降仅为5.9mm，远小于沉降报警值16.8mm，加固效果良好，为盾构区间的顺利贯通创造了良好的条件。

        见图4、监测点布置示意图
        五、结论
        盾构下穿大直径给水管施工时，采用袖阀管注浆加固的方式能保证盾构顺利通过及给水管使用安全，但要保证袖阀管加固的效果良好，同时要注意以下见点：
        （1）由于地下情况较难掌握，首先进行地质勘探，有利于准确定位水管位置、埋深以及地层情况，对注浆加固施工提供精准数据；
        （2）监测点布设在给水钢管上方，与其连成整体，通过沉降点监测情况，能够及时、准确的得知给水钢管状况；
        （3）钻孔前必须安排专人负责钻机角度，袖阀管分布必须适应加固体范围，注浆使用的浆液质量必须满足加固需要；
        （4）在盾构通过时监测频率和实测结果的反馈必须及时，给盾构施工人员提供及时、准确的信息，如发现沉降值异常，可采取洞内及时进行二次补浆或多次补浆施工措施。