地铁隧道近距离下穿大型压力管道技术研究

发表时间:2021/7/5   来源:《工程建设标准化》2021年3月第5期   作者:张文平
[导读] 在地铁盾构隧道施工过程中,地下管线管道一直是安全控制的重点,
        张文平
        港铁技术咨询(深圳)有限公司518000
        摘要:在地铁盾构隧道施工过程中,地下管线管道一直是安全控制的重点,大型的引水管道更是少见,这对于一般盾构施工提出了新的挑战,要做好充分的调查,落实良好的配置计划,满足组织分工要求的同时,完善安全质量控制流程。本文结合案例对地铁隧道近距离下穿现有大型给水管施工内容和安全控制要点展开讨论。
        关键词:地铁隧道;近距离施工;下穿大型压力管;质量控制

        在维持良好盾构机掘进要求的同时,维持盾构姿态控制效果,落实安全保障机制和质量保障机制,全面提高地铁隧道工程项目的综合质量水平,实现经济效益和社会效益的和谐统一。
一、工程案例
        本文以深圳市某盾构段项目为例,隧道设计为分离式单线盾构法隧道。盾构区间全长约890 m[1]。线路沿城市主干道敷设。隧道中间段需连续两次下穿引水工程压力管道,管道直径分别达2.8米、2.2米。为了明确管线与隧道的实际距离,项目部组织人员对北线引水工程供水管线进行人工挖孔探查,探明北线引水工程φ2800mm供水管线距离左线隧道最小净距为3.047m,与区间右线隧道最小净距为3.852m。北线引水工程供水管线人工挖孔探挖成果见图1:

二、地铁隧道近距离下穿现有大型给水管施工内容
(一)确定整体方案
        在地铁隧道近距离下穿现有大型给水管施工项目中,为了维持施工功效的合理性,要对盾构覆土埋深情况进行分析,有效降低地面沉降超标风险,利用两列电瓶车编组施工方式,提升施工综合应用效率。其中,管片要采取增加注浆孔的特殊管片,并且,每个环结构要增设对应数量的注浆孔,有效提升二次注浆效果。然而,隧道距离供水管线有一定的距离,施工过程难免会对水管产生一定的压力,为了维持整体施工效果,确保能顺利下穿供水管线,就要在落实现场生产准备的基础上优化技术准备[2]。
        一方面,充分了解施工段引水工程的实际情况,并且对龙茜供水工程水管的布局有明确的调研,结合专家论证的相关意见,提前联系供水单位,保证各个部门沟通协调的及时性。
        另一方面,要在开始施工前进行工程策划,并设定50米盾构下穿供水管线为基础的试掘试验区域,按照标准流程完成相应操作,获取相应的数据,包括土压力的控制、总推力的控制、出渣量的控制、同步注浆方量的控制、二次补浆量的控制、渣土改良剂的使用管理等,从而评估推进速度匹配要求以及刀盘转速控制等要点,确保能充分落实过程化分析机制和管控机制,有效评估实验结果后,在穿越管线前优化比选出最佳的控制指标和参考值,穿越施工中参考这些经验值再结合现场的施工状况和测量、监测反馈的数据指导穿越北线引水工程、龙茜供水工程水管施工[3]。
(二)具体方案
        考虑到施工操作模式可能对水工程安全运行产生影响,要落实过同步注浆、二次注浆、袖阀管跟踪注浆等工艺有效控制盾构隧道上方土体沉降变形问题,并匹配注浆质量标准,提升注浆材料应用的规范性。
        第一,施工准备,要对盾构施工耗材、管片螺栓、止水橡胶条等基础材料进行数量的管理,确保充足。并集中清理地面渣土,对盾构设备予以质量校准,确保系统压力传感器、空气系统空压机等都能满足良好运行状态的需求。与此同时,要选择操作经验较为丰富的操作人员落实相应工作。
        第二,盾构机掘进参数管控。注浆系统、密封系统等都会对盾构机的应用质量产生影响,尤其是在下穿施工操作中,只有维持均速连续掘进,才能大大降低对土体造成的扰动影响,减少因为盾构机参数设定不合理产生的进度延误问题。并且,要利用土压平衡模式进行掘进操作,下穿茜坑水水渠段严格控制土仓压力,防止压力过大引起水管底部土体变形超限。具体参数见表1:
       
        第三,为了全面提升管片的拼装质量,要结合推进油缸行程参数完善管片处理工作。在拼装工作开始前,要对管片和止水胶条予以集中检查,避免破损问题造成的影响,并且要保证管片安装处理工序柔性操作流程,避免剧烈撞击对止水胶条和管片产生的影响,维持环向管片和纵向管片的平整度,及时进行螺栓的处理,确保综合处理效果最优化[4]。
        第四,要进行同步注浆和二次补浆操作。一方面,同步注浆工序要和盾构掘进同时进行,有效维持平衡,避免沉降问题造成的安全隐患。并且,要在同步注浆系统和盾尾注浆管应用时,在盾构机前实现推进处理,最大程度上实现同步注浆,确保注浆液能在盾尾空隙位置形成良好的填充体,有效支撑周围的岩体结构,避免坍塌或者是地表沉降。另一方面,为保证浆液在管片外充填密实,减小地面沉降,对盾尾后部5环以外的管片,利用设计的吊装孔及设计增加的注浆孔进行壁后二次补浆,注浆材料选用水泥(水灰比1:1):水玻璃=1:1双液浆,注浆压力控制在3bar以内。
        第五,要对供水管线进行跟踪注浆加固,利用水泥注浆的方式,孔口的压力要控制在0.3MPa到0.8MPa之间,结合现场试验数据完善操作流程。与此同时,北线引水管的跟踪注浆平面范围为以下穿节点为中心,沿线路纵向前后各3m、沿线路横向左右各6m;龙茜供水管的跟踪注浆平面范围为以下穿节点为中心,沿线路纵向前后3m、沿线路横向左右各6m[5]。
三、地铁隧道近距离下穿现有大型给水管施工安全质量控制要点
要从全过程安全质量管理机制出发,确保能提升综合管理效力。
首先,要充分落实完整的调查机制,确保对潜在风险的识别、评估真实有效。制定有效的有针对性的措施,做好做足各项准备工作,包括人、材料、机等方面 [6]。
其次,要对操作人员的标准化操作流程予以管理,建立现场安全保护机制,提高具体问题具体分析的水平。
最后,要落实全过程纠察机制,及时解决隐患问题。
结束语:
        总而言之,在地铁隧道近距离下穿现有大型给水管施工过程中,要结合施工规范要求约束具体操作行为,提升控制水平的同时,优化综合安全质量效果,践行现场标准化管理要求,维持整体工程的稳定性。
参考文献:
[1]赵猛. 盾构隧道近距离下穿既有地铁线路安全控制对策[J]. 中国房地产业,2020(28):154.
[2]程龙. 超小净距地铁隧道近距离下穿地下过街通道设计施工技术研究[J]. 工程建设与设计,2020(9):184-186.
[3]谢超雄. 盾构近距离下穿既有地铁隧道沉降控制技术措施[J]. 建筑工程技术与设计,2021(2):291-292.
[4]王体广. 地铁暗挖隧道近距离多次下穿墩梁固结桥梁桩基影响分析[J]. 施工技术,2021,50(1):108-112.
[5]董志伟,陈俊生,宝青峰. 新建电缆盾构隧道近距离下穿既有地铁影响分析[J]. 现代城市轨道交通,2020(1):60-64.
[6]齐保栋,翟可. 深圳地铁盾构首次超近距离下穿既有运营地铁矿山法隧道施工技术[J]. 青海水力发电,2016(4):46-51.
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