研究大直径泥水平衡盾构穿越市政管道的防护措施

冯志勇

(重庆赛迪工程咨询有限公司 四川 重庆 400010)

研究大直径泥水平衡盾构穿越市政管道的防护措施

冯志勇

(重庆赛迪工程咨询有限公司 四川 重庆 400010)

随着我国综合实力的不断提升，科技水平的不断发展，国家经济水平的稳定上涨，但随之而来的是城市道路越来越拥堵，未为缓解此问题，许多城市开始向地下发展交通，城市发展公共交通地铁，作为缓解交通拥挤的措施之一，在地铁施工的过程中，城市部分市政主干管是大直径盾构近距离穿越的，无论是使用阶段还是施工阶段，在穿越市政管道时会有极大的安全风险。因此为了确保安全地将盾构穿越市政管道中，我们应该将市政管道防护中的盾构掘进参数控制，减少地层的损失。下文将结合工程案列对盾构穿越市政管道采取防护介绍，并对市政管道与隧道之间的位置进行介绍，主要是对大直径泥水平衡盾构穿越市政管道之间的影响和防护措施进行研究。

大直径泥水平衡盾构；穿越；市政管道；防护措施

引言：如今城际铁路已经发展在地下线，城市的铁路隧道穿越到城市最繁华的地段，为了能够确保在建设时对周边环境影响以及施工安全，我们需要在建工时采用盾构法施工。地铁不可避免的穿越市政管道，一般都是将盾构施工工艺进行控制，便于将地面加固加以保护。由于大直径泥水平衡盾构方法会穿越市政管道，所以，在使用此方法时一定建立在保障城市建筑物的安全的基础上。这就要求盾构施工必须有严谨且合理的施工方案，保证盾构可以科学、合理的进行。

一、大直径泥水平衡盾构的介绍

大直径隧道在开发时由于挖面较大，施工时会存在较大的安全风险。我们要根据大直径隧道泥水量的数值进行现场应用实验，并随之开发出更强的抑制分散能力。盾构在穿越市政管道底，在施工的时候可能面临很多风险。盾构法主要依赖的是机械设备，尤其是在洞内掘进阶段，要非常强的技术性能和可靠的措施，需要结合现场实际情况采取不断完善盾构施工工艺。时代不断发展的当下，在城市的繁华地带的地下工程不可避免的受到地上高楼、桥梁以及河流、建筑物的影响。

二、大直径泥水平衡盾构与市政管道之间的影响分析

1、施工阶段的风险

施工阶段我们可能会由于施工的地质条件不好而面临安全风险极大的情况。一般情况下，市政管道的抵抗变形能力不是很强，特别是城市老城区，管线复杂，部分管道施工质量不佳，时间久远，很可能在施工阶段遭遇变形或者移位，盾构通过地层以富水砂卵石为主时，其自稳性差。当盾构掘进时扰动周围土体，容易造成地层出现疏松、孔洞等现象，从而地表沉降、开裂，造成管线渗漏水及结构受损，如果控制不当，很可能造成管道破裂,由于破裂后漏水将造成地层塌陷，酿成灾害。因此如果在市政管道上方出现土体隆起的现象，或者是淤泥、污水发生堵塞，我们要应对这些安全隐患。盾构穿越污水管时，由于土体的作用污水管可能会向上移，部分污水管采用的承插式，会造成管道接缝处会有很大的错缝，这些错缝的出现会使大量的污水进入管道中，这会使管道发生严重堵塞，隧道周围的土体可能因为市政管道的原因而出现压缩或者沉降，管道之间存在一些缝隙，造成安全事故。

某地铁工程在盾构始发段准备掘进隧道时，发生洞门上方止水帘布外翻漏水情况。经现场实际调查，雨水管管径为1.0m，管道为平口管，管节长度2m，采用360°C15砼带基加固；污水管管径为0.8m，管道为平口管，管节长度2m，采用360°C15砼带基加固；此污水管为附近生活污水排放管道，不同时间段内其水流量大小不同。造成此次事故发生原因就是由于盾构始发端上方经过改迁的直径为0.8m承插式污水管发生渗漏，同时盾构掘进处于始发阶段，洞门未能封闭注浆，导致污水管中污水在帘布密封薄弱处漏出。污水管在前期评估时未列入重大危险源，在施工调查时，未对雨污水管排水量高低峰情况摸排清楚，且在盾构施工超方后未能充分预估到该污水管的危害性，在盾构始发阶段对该处污水管重视不足，未能及时采取有效措施进行处理，是导致本次事件发生的间接原因。

施工方采取了以下措施：在污水管上游进行引排施工，联通污水管和流向楠杆堰的雨水管，切断洞门漏水来源。对盾构下穿段污水管编制专项施工方案，进行地面注浆加固处理。专业施工单位对始发段内污水管上下游检查井进行封堵，确保管内无水，降低安全风险。污水井至盾构井端头约范围内，为防止出现空洞留下安全隐患，进行打孔排查，对发现的空洞注入砂浆或混凝土进行回填密实，不留隐患，加固完成后进行钻芯取样检测加固质量。

由此事件可以看出管线调查、提前做好有针对性的管线保护方案也是确保市政管道安全十分重要的一环。这就要求我们在做好施工阶段安全措施，探查管线位置与盾体的相对管线，制定相应的措施，将安全措施不断加强，才能为城市建筑以及地下工程带来安全保障。

2、运营阶段的风险

运营阶段城市管道与轨道交通两者之间的影响也非常大，需要我们要时刻防范。地下工程的建造是城市不断发展的显示，在运营阶段，由于列车运行会产生震动，对已经建好的地下工程有很大的影响，有时候列车运行还会对城市上边的建筑造成影响。在列车不断震动的时候市政管道会之间的连接处可能会出现松动的情况，这样的话市政管道中的水会通过管道之间的错缝不断向外涌去，时间一长就会在地下隧道的周围形成水囊，隧道在施工时采取了防水措施，但是隧道中形成的大水囊会降低隧道的防水能力。这样的水囊对管道中的管片也有很大的影响，会使得管道中的管片有腐蚀的可能，时间长了会有潜在的安全风险。如今我国各地的市政管道使用情况都不甚良好，我们要在市政管道正常使用的情况下，在一定时期对市政管道进行更换，确保市政管道的长久使用。

三、大直径泥水平衡盾构穿越市政管道的防护措施研究

1、地面防护措施研究

施工前应对盾构掘进路线上的所有管线全面排查，识别风险，有必要编制管线保护手册，对不清楚的线路必须与产权单位联系，确定有效的保护方案。对于盾构穿越雨污水管段区间隧道的埋深、地质情况以及与管线的空间关系，制定盾构穿越管段施工的指导思想为：“安全、连续、快速均衡通过管线”，并确立“压力合理、快速掘进、注浆充分、严密监测、快速反馈、预案恰当”的施工原则，编制对应的专项方案或措施。在盾构穿越雨污管道时可采用分流的方法引排污水，尽量减小水压对掘进过程的影响，同时优化掘进参数、及时跟进同步及二次注浆、渣土改良、出渣量控制、地面及洞内加固、加强对污水管及地面的监控量测等措施进行指导施工。

另外盾构始发、接收端都会提前降水以确保盾构掘进安全，但降水过程会造成沙土流失，极易造成地面塌陷，会对下部管道造成极大破坏，因此在盾构掘进前必须将存在风险的管线探挖出来，与产权单位协商可实施的保护措施，可以采用悬吊保护等隔离措施，若不能悬吊的管线可以通过搅拌加固、注浆加固等方法进行进一步巩固。地面加固改良（注浆加固、搅拌加固、旋喷加固、桩基加固等），主要是对工程中发现的性质不好的地层改变土体结构，不断增强其承载力，从而将其稳定性增高。除了地层改良，我们还要对隧道和建筑物之间进行隔离措施，通过设立隔离桩，将建筑物和施工地进行隔离，从而保护建筑物。

2、洞内措施

洞内措施是根据盾构机的技术性能采取的可靠措施，分为工程措施和工艺措施。盾构选型的合理性和关键参数的准确确定是盾构法工程施工成败的关键，适应施工地段的地质情况，结合实际的地质参数，计算出掘进区间最大的推进阻力、最大刀盘回转阻力矩等，选取合适的储备系数，确定盾构最大推力和刀盘装备扭矩选择适宜盾构机，避免因机型与地质不适合造成安全隐患。

盾构选型后洞内掘进参数控制是对管线防护最为重要的一环。而参数控制是通过掘进过程中对参数进行不断优化调整，以确保盾构机工艺措施和工程措施完美结合，以此来达到施工安全的目的。主要的参数调整优化措施（本文就土压式盾构而言）如下：（1）采用以滚刀、齿刀、周边刮刀为主的刀盘切削土层，以低转速推进。（2）适当提高土仓压力以防止涌砂，并在掘进中不断调整优化。（3）土仓压力通过采取调整排土量及调整掘进速度两种方法建立，并应维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力稳定平衡。（4）盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推力、转速（扭矩）来控制。（5）出土量则主要通过调整螺旋输送机的转速来调节。在实际掘进施工中，应根据地质条件、排出的碴土状态，以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整优化。（6）掘进时采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性，密切观察螺旋输送机的栓塞和出土情况以调整泡沫的掺量。（7）在盾构掘进速度一定的情况下，主要通过调整螺旋输送机的转速，调整出土量的大小，以达到维持土仓压力的平衡。做好出土量管理工作，对每环出土量进行测定，出土量控制在一定范围内，保持盾构机良好的姿态。

对地层进行打孔以及压注浆液工艺措施是盾构工艺中十分先进的工艺之一，盾构工艺措施是盾构工艺中十分先进的工艺之一，其对于泥水参数调控有很大的帮助。工程中的同步注浆、二次注浆是非常重要的。同步注浆采用水泥砂浆，即水泥砂浆作为同步注浆材料，具有凝结时间较短、强度高、耐久性好和抗腐蚀性好等特点，能有效填充管片外侧间隙，有利于防止和减少地层变形，减少管线段地层的扰动，穿越过程须确保最大程度利用同步注浆填充满管片背后的间隙。若土体参数异常可能会对管线造成破坏，须进行单液或双液二次注浆以加强防护措施，确保施工安全。

四、结束语

随着我国科技水平的不断提升，经济能力的稳定上涨，我国如今城市地下空间以及城际铁路的不断发展，城际铁路的设计也慢慢变成了地下线设计，如今的隧道形式可以穿越城市的繁华地段。在施工之前，我们需要综合超前地质预报措施，对可能诱发重大地质灾害的体系进行提前预警，并及时采取有效的措施。随着我国科技的不断发展，对于地下空间建设的安全需要更多的关注，我们要将工程施工中发生安全事故的可能性降到最低，为我国地下工程建设提供更多发展动力，为祖国建设强国梦献添砖加瓦。

[1]冯硕.市政排污混凝土管长距离顶管施工技术[J].科技资讯,2007,(35):30-31.DOI:10.3969/j.issn.1672-3791.2007.35.024.

[2]蒋洪胜,侯学渊.盾构掘进对隧道周围土层扰动的理论与实测分析[J].岩石力学与工程学报,2003,22(9):1514-1520.

[3]李显峰.夯管法加固穿越盾构管道的浅埋暗挖施工技术[C].//2004年城市地下空间开发与地下工程施工技术高层论坛论文集.2004:306-308.

[4]许浩,张东洋.分析市政管道排水施工质量通病控制措施[J].装饰装修天地,2016,(3):355-355.

[5]庄艳雄.市政管道排水施工质量通病控制措施[J].江西建材,2014,(2):53,59。

G322

B

1007-6344（2017）02-0273-02

冯志勇，男，1981年10月，四川简阳人，大专，工程师，主要从事工程监理工作。