盾构近距离穿越城市大型高压供水管施工控制技术

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摘要：在城市地铁盾构隧道施工中，盾构近距离穿越大型管线，尤其是穿越大型高压力管线是一个较大的风险，也是施工中的一个难题。为保证既有大型高压力管线的安全使用及盾构工程的顺利推进，必须采取合理的施工措施进行施工，以达到控制管线变形的目的。本文以东莞轨道交通R2线某区间盾构近距离穿越城市大型高压供水管为背景，介绍了施工所采取的技术措施和盾构参数合理取值，为类似工程提供参考。

关键词：盾构；近距离；大型高压供水管

Abstract: in the urban subway shield tunnel construction, shield tunnel close through large pipeline, especially through large high pressure pipeline is a bigger risk, is also in the construction of a difficult problem. To ensure that existing large high pressure pipeline safety use and shield tunnel construction of smoothly development, must adopt the reasonable construction measures for the construction, in order to achieve the purpose of control pipe deformation. In this paper the dongguan rail transit line R2 a shield interval distance through the city for large high pressure pipes background, this paper introduces the construction of some technical measures and shield parameters reasonable value, and provide a reference for other similar projects.

Keywords: shield; Close; Large high pressure pipes

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1.引言

盾构法由于其掘进速度快、施工对周围环境干扰小等优点，已经成为城市轨道交通工程暗挖隧道施工的第一选择，但在城市中施工不可避免的会穿越一些大型供水管等重要建（构）筑物，如果施工控制不当将对隧道周围建（构）筑物造成巨大破坏，对城市的社会生活造成重大影响。因此，如何顺利穿越这些重大建（构）筑物，避免事故发生，是盾构隧道施工必须解决的一道难题。

2.工程概况

2.1工程概述

东莞轨道交通R2线某区间隧道全长约1.4km，线路沿东城中路下方敷设，采用盾构法施工，盾构隧道直径为6m，普通衬砌环结构，环宽1.5m。在东城中路与东纵路十字交叉路口的北侧有一根DN2200mm供水管与隧道成近90度正交，隧道下穿该供水管处埋深约8.5m，供水管管底距隧道顶最小净距约2.25m。该供水管管径大（DN2200mm）、流量高（一旦爆管，其流量高达10立方米/秒）、影响范围广（直接影响市区、厚街、虎门、长安、大岭山、松山湖、寮步等镇街，并会连锁影响到东莞其它镇街），该供水管与隧道相交段材质为钢管（相交外的材质为PCCP管），单节管长为6m，每节采用焊接方式连接。目前，该供水管埋设已有十余年，其已有缺陷不甚明确，一旦扰动过大，接头及缺陷处极易受到破坏。该供水管与隧道关系如下：

DN2200供水管与隧道关系平面

2.2水文地质条件

隧道下穿DN2200供水管处，地质自上而下依次为人工填土、人工填砂、淤泥质粘土、粗砂、中砂、强风化混合片麻岩，DN2200供水管位于粗砂和中砂层，隧道全断面位于中砂层。

盾构隧道穿越DN2200供水管处地质剖面图

3.施工控制要求

由于隧道上方为东莞市城市主干道，供水管为东莞市全市的主要供水管之一，一旦发生爆管，后果难以估计。施工前，我们邀请了广州同行业的专家对该施工风险进行了评估，专家提出“应防止地下水流失或者喷涌情况，同时要特别注意对盾尾的保护，防止盾尾击穿。盾构机在地层均一、掘进均匀下，供水管沉降值控制在（+10mm，-30mm）是比较合理的”。

基于该供水管的重要性，结合隧道及供水管位于沙层中且供水管已运营时间长等特点与难点，现场结合专家意见提出将供水管沉降控制在（+10mm，-21mm）范围内。

4.施工控制措施

由于该供水管的重要性，必须严格控制其沉降变形，因此，必须制定专门的施工技术措施来确保穿越供水管的安全施工。

4.1地层加固措施

地层加固是保护地下管线的一种最为有效的措施，正确选定加固方法就能减少地层蠕动趋势，增强土体稳定性，从而达到减小管线沉降的目的。

本工程中，在盾构全断面砂层下穿DN2200供水管处预埋袖阀管，埋管范围为沿线路横向26m，纵向5m布置，埋管深度为地面以下7.5m，距离隧顶1m。及时采取跟踪注浆方式对地层进行注浆加固，减小对供水管的影响。考虑到管线的安全及注浆效果，埋管方式采用垂直钻孔和斜钻孔两种方式相结合进行。

（1）垂直钻孔

地面向下垂直钻孔预埋袖阀管，分别在距供水管中心左、右两侧2m钻孔预埋袖阀管，孔间距为1.5m，袖阀管埋至隧顶上方1m处，共埋设袖阀管共34根。垂直钻孔的布置图如下：

垂直钻孔布置平面图

2）斜钻孔：

为保证跟踪注浆效果,结合类似工程的经验,增加斜孔埋管注浆至管底措施保证加固效果。地面向下成9度倾角斜钻孔预埋袖阀管，分别在距供水管中心左、右两侧2.5m钻孔预埋袖阀管，孔间距为2m，袖阀管埋至隧顶上方1m处，共埋设袖阀管共12根。斜钻孔的布置图如下：

斜钻孔布置平面图

4.2盾构掘进参数的选择

控制和减小盾构掘进过程中对隧道上方大型高压供水管的影响，盾构掘进参数的合理控制尤为重要。通过土体改良、前仓压力、掘进速度、出土量、注浆等参数的优化组合，将盾构推进轴线偏差控制在允许范围内，以尽可能减少地层变形的影响。

（1）土体改良

为保证盾构穿越供水管（砂层地段）安全，必须避免涌水涌砂现象。本工程通过加强盾尾油脂涂刷效果，提高盾尾与管片的密封性，同时采用高分子聚合物对渣土进行改良。

（2）掘进压力

本区间严格采用土压平衡模式掘进，土压力提高能减小最终沉降，但过高的土压力将使得差异沉降明显。本工程根据隧道埋深计算，在盾构穿越DN2200mm段土压力的设定为：土仓1#传感器压力设定为1.2bar；2#、3#传感器土压力值设定比1#传感器增高一级（土压力设计值级差为0.3～0.4Mpa）,4#、5#传感器比2#、3#传感器的土压力设定值高一个级差，通过盾构在穿越DN2200mm前的掘进试验是比较合适的