小直径盾构技术在合流总管改迁工程中的应用

小直径盾构技术在合流总管改迁工程中的应用

谢征

上海轨道交通十八号线发展有限公司，上海，200136

摘  要上海某合流总管改迁工程为轨道交通配套前期工程，改迁后总管位于拟建盾构区间上方，采用小直径盾构施工。本文以该项目为例，介绍了小直径盾构技术在改迁工程中的应用，可为以后类似管道改迁项目提供借鉴。

关键词小直径盾构；总管改迁；穿越构筑物；内衬施工

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1 工程概况

上海轨道交通18号线工程两港截流合流总管改迁工程是抚顺路站前期市政管线配套工程，工程主体为对江浦路沿线的两港截流老管道实施改迁施工，采用小直径盾构技术施工。区间总长约1064 m，隧道内径尺寸为Φ3000，区间覆土约6~6.5 m。

2 方案比选

轨道交通18号线盾构区间线位局部与两港污水合流总管管位冲突，故本工程方案考虑将该段的两港污水合流总管进行全线改迁。

1）方案一：全线东移

改迁管位在江浦路（杨树浦港～中山北二路）东侧道路红线内，全线新敷设两港污水截流总管，管径为DN2600，管内底标高为-5.80m。

该方案污水总管从江浦路东侧的原有建筑下面穿越，由于该路段建筑较密集拆迁量大，方案实施困难。

2）方案二：品字形布置

污水总管布置在江浦路18号线盾构区间上、下行线之间的上方，形成品字形布置。

根据前期协调情况，目前侵入道路红线的房屋不存在拆迁可能，本工程选择方案二实施。

改迁后污水总管位于18号线盾构区间上方，局部高程最小净距仅为2.0m，18号线施工期间，将对已改迁的污水总管产生一定影响。为确保改迁后总管运营安全，改迁总管拟采用小直径盾构施工。

3 工程难点

3.1 前期时间紧、协调难度大

本工程位于市区、道路繁忙、居住人口密度大、场地内及周边管线众多、涉及施工用地性质多样、复杂，包括市政绿化用地、居民住宅用地、河道用地等。交通疏解难度大，给施工前期工作带来很大困难。

3.2 盾构区间近距离下穿老式居民楼

本工程盾构下穿4幢房屋，均为6层砖混结构住宅楼，基础为条形基础。盾构隧道穿越本溪路后，分别在房屋下方和接缝处穿过，穿越段隧道转弯半径为350m。此次盾构穿越房屋的风险极大，对沉降控制要求极高、一旦控制不当、对老旧居民楼产生较大影响。

3.3 小直径隧道区间二次内衬施工

为延长新建合流污水管道使用寿命，原设计内衬为钢筋砼结构外贴PVC防腐胶片，为了节约工期且达到防腐蚀抗压的效果，考虑将HDPE内衬分节通过滑轮或轨道运入盾构区间内，分段焊接，自密实砼灌筑内衬。

4 施工技术措施

4.1 小直径盾构首次采用泵送出土系统

本工程采用3740mm小直径土压平衡盾构机掘进。由于工作井尺寸较小，无法满足电机车满编组的使用。传统的皮带机+土箱出土方式，每环推进电机车需二次进出，大大降低了施工效率。因此，本工程采用了泵送出土方式，极大的提高了施工效率，保证了整个隧道掘进按期完成。

渣土泵送系统是指将土压盾构机掘进过程中螺旋机排出的渣土，通过泵及管道的传输，直接排出至地面集土坑[1]。渣土经泵送至台车后，可根据隧道长度适当配置中继泵数量，已确保将渣土压送至地面集土坑中。

泵送系统无论在施工效率、文明施工上，都给土压盾构带来根本的改善，其中日掘进最大环数为10月4日的单日26环，单日掘进超过16环的天数有21天。

4.2 克泥效工艺先行补偿盾构壳体外侧施工间隙

目前国内盾构施工中，使用克泥效工法辅助解决工程问题，已具备较多成熟经验[2]，施工技术发展较完备。本次采用克泥效工法主要为：①盾构下穿建筑物，辅助控制盾体上方沉降；②小转弯半径施工辅助控制盾构、管片姿态，防超挖沉降。

克泥效工法是将高浓度的泥水材料与塑强调整剂(即水玻璃)两种液体分别以配管压送到指定位置，再将此两种液体以适当比例混合成高黏度塑性胶化体后，再通过径向孔注入的一种新型功法。混合后的流动塑性胶化体不易受水稀释，可以进行软硬调整，且其黏性也不随时间而变化。配合比为克泥效：水玻璃：水=5:1:10。

本工程于2017年12月9日至12月17日期间穿越民宅，穿越期间，各项监测数据良好，对房屋的影响较小。

4.3 HDPE管材用于隧道二衬内模

为满足项目快速施工节点的要求，采用了HDPE内衬工法，此工法属于国内首次应用。内衬管的施工包括内衬管的运输、下管、运管、固定、内支撑以及最后的焊接，历时80天，满足快速施工的要求。

1）内衬管规格

根据2600mm的过水断面、注浆层150mm厚度的要求，选用DN2600结构壁厚50mm的HDPE双壁缠绕管。内管底部每根钢带上均装有2个单向实心脚轮，每根内管顶部配有1个注浆孔及1~2个补浆孔。其中，注浆孔两侧500mm范围内使用铁皮进行增强、加固，避免注浆过程中产生冲击破坏。

2）管道安装

①下管

下管时在内管上使用两根软质缆绳或吊带，使用行吊平衡起吊后，缓慢平稳放入，避免破坏内管及附件结构（脚轮、外卡钢带、螺栓等）。

②运管

由于工期限制，本工程土建方案为先行贯通盾构法隧道，然后自盾构隧道接收井向始发井一侧推HDPE管节。下管作业完成以后，使用人工推动或动力牵引（电动车、小型动力车、卷扬机等）的形式，通过HDPE管外预先安装在下部的滚轮组，进行运管至指定位置。

内衬管外侧分别在顶部与侧上方120°位置预先放置固定块，与内衬管一并水平运输至指定位置，防止灌浆过程中内衬偏移、固定好中心轴及内衬两侧，保证填充混凝土浇筑厚度。

③固定

内管移动到位以后，从内部调节内丝增长支撑螺栓，固定好中心轴及两侧，并从内部堵好螺栓处空隙。

④焊接

内管之间的连接处采用专用热熔焊枪进行热熔焊接作业。

⑤内支撑

焊接完成后、注浆开始前，使用伸缩式移动支撑架进行内支撑固定，支撑架每隔2m进行支撑作业，以抵抗注浆时浆层对内管的压力破坏。

⑥注浆

采用多次注浆形式进行注浆作业，每次注浆可按照1/4、1/2、3/4区域进行多次逐步注浆作业，直至注浆完成。

5 结论

上海轨道交通18号线两港截流合流总管改迁工程在各方的努力下，圆满完成了预期目标，为18号线浦西段的建设扫清了最主要的障碍，工程质量、安全都达到了要求，也给各方积累了宝贵的经验，本工程可为以后处理类似管道改迁提供范例使用。

参考文献：

[1]翟世鸿,董汉军,谭啸峰,石磊. 土压平衡盾构渣土泵送技术在地铁施工中的应用[C].第二十届全国桥梁学术会议论文集(上册), 2012:628-633.

[2]马云新.克泥效抑制沉降工法在盾构近距离下穿地铁既有线工程中的应用[J].施工技术,2015,44(01):94-98.

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