地下综合管廊盾构法施工上跨浅覆土既有隧道安全管控

地下综合管廊盾构法施工上跨浅覆土既有隧道安全管控

王涛姜嘉男张博

中建八局轨道交通建设有限公司沈阳110000

摘要：地下管廊盾构法施工过程中遇到既有成型隧道需要上跨，上跨既有隧道存在着较大的风险。研究管廊盾构法施工上跨地铁浅覆土既有隧道安全管控要点对盾构施工安全生产具有重要意义。结合沈阳市地下综合管廊工程上跨地铁2号线浅覆土盾构法施工，通过对上跨时的安全注意事项的详尽阐述，为同类工程提供参考。

关键词：地下管廊；浅覆土；上跨地铁；安全管控

前言

随着时代的发展，地上可用空间逐步趋向饱和状态，地下空间的利用成为了现代化城市发展的重要途径之一，地铁、地下综合管廊的近几年的飞速建设充分体现出地下空间无限的发展潜力。研究管廊盾构法施工遇到既有隧道的安全管控措施具有重要意义。本文以沈阳市地下综合管廊（南运河段）工程为例，主要阐述地下综合管廊盾构法施工上跨浅覆土既有隧道安全管控措施。

1工程概况

沈阳市地下综合管廊（南运河段）工程J06-J11盾构区间西起南湖公园，东至青年公园，线路沿南运河、文艺路下方敷设。全长约2294.027m，线间距12m，区间采用盾构法施工，断面为单洞单圆形式，外径6m，内径5.4m，盾构机采用土压平衡盾构机。其中J10-J11区间上跨既有地铁二号线隧道，与地铁二号线净距约2.5m。

2风险评估

盾构上跨地铁2号线，与既有2号线区间净距较小，最小间距仅有2.5m，既有2号线为已运营地铁隧道，列车运行震动易导致隧道周边土体松动，易对管廊施工造成不利影响。区间穿越地铁隧道最浅覆土仅有5.8m，盾构直径为6m，这使覆土厚度小于规范所要求的大于盾构直径，且地表为青年大街与文艺路的交叉路口，每日车流量巨大。青年大街为城市主干道，地下管线错综复杂，根据前期调查，涉及到给排水、电力、热力、通信等21条管线，管线尺寸大小不一，埋置深度参差不齐。穿越段主要为砾砂层及部分中粗砂层，推进过程中，容易出现扭矩高，推力大等问题，盾构掘进至青年大街前，出土过程中出现大量巨型石块，螺旋机无法出土，盾构掘进被迫停止。总结得出盾构上跨既有隧道主要面临：区间浅覆土，小间距上跨，易对成型隧道造成影响，出现塌方、窜浆、冒顶等现象；复杂地质，控制掘进难度大；城市主干道，地下管辖错综复杂，易因土体扰动对管线损坏，造成不良的社会影响。

3前期准备

盾构上跨前应召开专家会，由专家审核方案，专项施工方案需提前做好审批工作，听取专家专业性建议。对参与盾构掘进的作业人员进行安全技术交底，要求管理人员、劳务班组全员明确风险源及掘进状态。确定作业人员及管理人员的职责分工，制定值班制度，确保现场24小时管理人员在岗。对现场物资储备情况进行盘点，保证现场物资储备量充足，防止因物资储备不足导致的停机现象发生。由于盾构上跨2号线隧道所夹土层均为圆砾、砾砂层，需对中间土体进行加固改良，才能保证施工安全。在上跨2号线隧道前，对既有线区间左、右线周边盾构掘进影响范围土体进行地面袖阀管注浆加固，平面加固范围为区间交叉范围外皮3m，袖阀管间距1m×1m，注浆压力0.5~1MPa。为了更好的减小盾构机穿越的影响，检索前期相应数据，更好地控制施工。按要求加密地面监测点布设，并与地铁公司沟通，在地铁隧道内提前布设自动化监测点，在盾构机穿越前、穿越中和穿越后对地面及既有地铁隧道变形情况进行监测。盾构影响范围内使用洛阳铲开挖3m深孔洞，将钢筋插入其中，确保下方出现塌陷可及时发现。布设测量监控点，实时监测路面沉降变化。为防止因发生地面沉降而造成的二次伤害，需对路面进行钢板铺设，防止发生意外。在进入上跨影响区前，需对设备进行全面的检查，对磨损严重的刀具进行更换，避免在该区段内停机换刀。为确保优良的密封效果，需对盾构机盾尾刷进行检查，对磨损严重的进行更换，确保同步注浆施工质量。由于盾构进入上跨影响区前，掘进过程中出现大量的巨型石块，螺旋机出现无法出土，故选择开仓对土仓进行检查，发现土仓积仓，故对土仓进行清理（此处应注意常压开仓注意事项），在盾构上跨之前仍需对土仓情况进行检查，确保盾构出土顺利。

4过程管控

本工程使用北方重工φ6280土压平衡盾构机，被动式铰接，刀盘结构形式为辐条式，开口率54%，开挖直径为6280mm，最大推力4200t，目前额定扭矩5000KNm，最大工作扭矩约4300KNm，6路泡沫已改为单管单泵，其中4路泡沫，2路膨润土。首先需对土压进行计算，根据公式P=κ*h*ｒ，式中：r为土体的容重（根据土压推荐值标准表取重力密度较大的圆砾，即r=19.5kN/m³），h为刀盘中心至地表的垂直距离（h=5.8+3=8.8m），k为土的侧向静止压力系数（根据基床系数推荐值取系数较大的圆砾，即k=0.38），P=19.5×8.8×0.38=65.2kN=0.65bar，P=19.5×5.8×0.38=42.9kN=0.43bar，此处需注意实际施工中，土仓压力的设定严格以地面监测情况为准，监测数据须及时、真实、可靠。短暂停机前略微提高土仓压力，以弥补停机后消散的土压，保证掌子面稳定。每环土仓压力调整量不宜超过0.2bar。同时需要做好渣土改良，添加剂选用泡沫、膨润土、高分子聚合物，泡沫比例原液占3%-5%，水占95%-97%，压缩空气占90%-95%，泡沫混合液占5%-10%，泡沫原液每环的使用量约80-120L。膨润土泥浆调制黏度40-50s，注入量为10%-20%的出土量，根据现场实际情况掌握，高分子聚合物同样根据实际情况添加。盾构隧道每环理论出渣量（实方）V=π（D/2）²*L=3.14*6.28*6.28/4*1.2=37.1m³；经扰动、碴土改良等作用后，每环出碴量控制的在理论出碴量的1.15~1.25倍，即42.6m³~46.3m³之间。掘进过程中严格控制在此范围内，同时需密切注意地表沉降、隆起情况。同步注浆量不小于5m³，控制好注浆压力，二次注浆根据实际情况确定。控制好盾构正面平衡压力，减少平衡压力的波动，控制好掘进速度，减少对周围土体的扰动，避免有较长时间耽搁。保持盾构的推进总推力，防止推力不适引起的地面沉降。控制好刀盘扭矩及刀盘转速。盾构上跨期间，现场管理人员需严格按照值班制度，进行路面巡视工作以及参数监控工作，监测人员需对路面沉降进行24小时监测，根据实际情况调整监测频率，盾构成功通过后，仍需对路面沉降持续监测直至沉降数据稳定为止。盾构上跨期间，现场需时刻做好应急处理工作，就近建立应急物资储存仓库，储备充足的应急物资，保证出现险情时，应急物资可第一时间运输至现场投入使用。

5结语

针对本工程管廊隧道上跨浅覆土既有隧道安全管控方面的研究，有效阐明了管廊上跨既有隧道时安全管控要点，通过对该安全管控措施的详尽阐述，可为以后同类工程提供参考价值。

参考文献

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