泥水平衡盾構穿越危險地下管線的施工方法
2023-04-23 10:05:41
泥水平衡盾構穿越危險地下管線的施工方法
【專利摘要】本發明提供了一種泥水平衡盾構穿越危險地下管線的施工方法，包括：一、確定沉降控制標準，包括計算管線容許曲率、計算管線容許最大沉降和確定管線上方控制最大沉降；二、盾構穿越地下管線，包括劃分施工穿越階段、穿越前試驗階段施工、穿越階段施工和穿越後階段施工。本發明解決了受影響建構築物的變形、受力性態判定多數依據經驗，缺乏依據實際監測數據理論計算來判定安全狀態的標準等問題。
【專利說明】泥水平衡盾構穿越危險地下管線的施工方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種盾構掘進機施工方法，具體涉及一種泥水平衡盾構穿越危險地下 管線的施工方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國城市建設的不斷發展，越來越多的城市開始採用隧道的方式構築城市地 下快速路和越江設施。該其中，採用泥水平衡盾構進行超大直徑隧道施工成為一種較為普 遍的選擇。
[0003] 我國在城市地下鐵道的建設中，盾構施工法W其良好的防滲漏水、施工安全快速、 與深埋條件無關、對周圍環境影響小等優點，已成為主要的可選施工方案，在許多場合已成 為首選方案。國內軟±地區的城市，特別是軟±地區的大城市中也城區的地下軌道交通建 設基本上都採用盾構法進行。隨著中國經濟的迅猛發展，城市化進程的日益提速，盾構法施 工也越來越多。
[0004] 但隨著城市建設的發展，地下軌道交通建設的發展趨勢呈現出了深層化、密集化 及複雜化的趨勢，擬建隧道不可避免地要穿越大量地下管線，特別是長距離下穿大口徑排 水管。因此，如何保證盾構隧道施工的同時，保證地下大口徑排水管受到的影響儘量小，成 為一個亟待解決的難題。該對現有的盾構施工技術提出了很大的挑戰。
[0005] 經過對現有技術的文獻檢索發現，專利201010610862. 8公開了一種±壓平衡盾 構機穿越機場跑道的施工控制方法，從設計優化、設備優化、施工監測、跑道控制區劃分等 層面建立了一種穿越保護施工方法。專利201110155188. 3公開了一種超大直徑盾構隧道 近距離穿越城市高架粧基的方法，該方法主要包括粧基±體加固、粧基承臺加固、盾構穿越 粧基等步驟。專利201310500625. X公開了一種軟±地層盾構穿越建構築物風險分級控制 方法，通過資料收集分析影響建築物安全的因素，對盾構穿越建築物的主要影響因素進行 風險分類研究；對盾構穿越建築物的風險進行初步分級；對盾構穿越建築物的修正影響因 素進行風險分類研究；對盾構穿越建築物的風險初步分級進行修正；對不同的風險級別做 出相應的控制措施。並據此提出了相應的風險控制方法。專利201110414486. X公開了一 種盾構長距離穿越大口徑管線的方法。提出了施工前預測方法，穿越中盾構參數控制措施 等手段。為±壓平衡盾構穿越大口徑排水管提供了 一種施工控制方法。
[0006] 通過對檢索的文獻調查發現，現有技術中存在W下技術問題：
[0007] 1)現有技術方案多數針對影響對象為地面建築（如房屋、機場跑道）或者地面建 築的附屬部分（例如高架粧基礎）等展開。針對地埋管線的研究也是針對小直徑±壓平衡 盾構穿越大口徑排水管的施工技術，施工風險和造成的後果相對較低。
[0008] 2)現有技術方案依巧背景多數為小直徑±壓平衡盾構，較少有超大直徑泥水平衡 盾構穿越地下高危構築物的解決方案。
[0009] 3)受影響建構築物的變形、受力性態判定多數依據經驗，缺乏依據實際監測數據 理論計算來判定安全狀態的標準。
[0010] 4)缺少針對超大直徑泥水平衡盾構穿越地下管線的保護措施和推進參數設置方 法，導致在實際施工過程中，參數設置與受影響的建構築物實際安全性態關聯性較低且隨 意性較高，無法真正滿足高危易爆地下管線的安全控制需求。
【發明內容】
[0011] 本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種利用管線對應 地表沉降判定管線安全狀態的標準，W及在該標準下的一種泥水平衡盾構穿越危險地下管 線的施工方法。
[0012] 為實現上述目的，一種泥水平衡盾構穿越危險地下管線的施工方法，包括：
[0013] 確定沉降控制標準；W及
[0014] 在該沉降控制標準下，控制盾構施工穿越地下管線；
[0015] 其中，確定沉降控制標準包括：
[0016] (1)計算管線容許曲率
[0017]
【權利要求】
1. 一種泥水平衡盾構穿越危險地下管線的施工方法，其特徵在於，包括： 確定沉降控制標準；以及 在該沉降控制標準下，控制盾構施工穿越地下管線； 其中，確定沉降控制標準包括： (1) 計算管線容許曲率
式中[P]為管線容許曲率，E為管線材料彈性模量，D為管線直徑，[σ]為材料容許應 力； (2) 根據管線容許曲率，計算管線容許最大沉降
式中"為管線中心平面的沉降槽寬度係數，λ為管線梁彈性地基梁變形係數，[4:] 為管線容許最大沉降，即管線位置處土層最大沉降量； (3) 根據管線容許最大沉降，確定管線上方控制最大沉降
式中S。為管線沉降控制值，即管線上方控制最大沉降，α為經驗係數，Ici為管線到地 表投影面的沉降槽寬度係數； 在該沉降控制標準下，控制盾構施工穿越地下管線包括： 劃分施工穿越階段，其具體為將整個盾構穿越地下管線劃分為三個施工穿越階段，即 穿越前試驗階段施工、穿越階段施工和穿越後階段施工，並將施工穿越階段與盾構推進的 環號--對應； 穿越前試驗階段施工； 穿越階段施工；以及 穿越後階段施工。
2. 根據權利要求1所述的施工方法，其特徵在於，將施工穿越階段與盾構推進的環號 --對應具體包括： 穿越前試驗階段施工為切口環到達管線-15環至切口環到達管線-5環； 穿越階段施工為切口環到達管線-5環至盾尾脫出管線+5環；以及 穿越後階段施工為盾尾脫出管線+5環至盾尾脫出管線+15環。
3. 根據權利要求1所述的施工方法，其特徵在於，穿越前試驗階段施工具體包括： 對盾構設備進行保養、維修； 控制隧道軸線，即對隧道軸線進行一次定向測量，並將盾構姿態與管片姿態調整到最 佳；以及 檢測拼裝管片圓度，即對拼裝管片的圓度進行測量，校核拼裝管片圓度。
4. 根據權利要求1所述的施工方法，其特徵在於，穿越階段施工包括布置監測斷面、設 定氣泡倉壓力、設定泥水質量指標、控制推進速度和刀盤轉速、盾尾油脂壓注、拼裝管片、控 制盾構姿態、以及同步注漿控制。
5. 根據權利要求4所述的施工方法，其特徵在於，布置監測斷面包括： 根據盾構的埋深和地層條件計算盾構穿越影響範圍，即
式中W是隧道推進影響範圍，D是隧道外徑，Z是隧道中心埋深，β是隧道影響角； 根據隧道推進影響範圍，沿管線長度方向布置若干地表沉降監測點；以及 在盾構穿越地下管線過程中，通過測量儀器對監測點實施沉降監測。
6. 根據權利要求4所述的施工方法，其特徵在於，設定氣泡倉壓力包括： P = k0 · y · h 式中P為氣泡倉壓力，Y為土體的平均重度，h為隧道中心埋深，kQ為側向土壓力係數； 施工中每兩環根據覆土變化調整一次氣泡倉壓力理論值，其調整方法為：±0. Ol? 0. 02bar/-(±5mm/次變），即：當切口環前方土體沉降或隆起次變超過5mm時，氣泡艙壓力 增大或減小〇. 01?〇. 〇2bar。
7. 根據權利要求4所述的施工方法，其特徵在於，泥水質量指標具體包括比重、粘 度、含砂量、析水量和PH值；設定泥水質量指標具體包括：泥水比重的範圍控制在1. 15? 1. 25g/cm3之間，泥水粘度控制在19s左右，去除20μπι以上的砂顆粒，析水量要小於5%， 以及PH值呈鹼性。
8. 根據權利要求4所述的施工方法，其特徵在於，控制推進速度和刀盤轉速具體為：推 進速度控制在25至30mm/min之間，刀盤轉速控制在0. 95至I. 1轉/每分鐘，刀盤每轉進 刀率控制在30mm/轉。
9. 根據權利要求4所述的施工方法，其特徵在於，同步注漿控制具體包括： 根據穿越前試驗階段確定同步注漿填充率，穿越過程根據地面變形和管線安全情況做 調整，其調整原則為：±〇.3m3/-(±5mm/次變），S卩：當切口環前方土體沉降或隆起次變超 過5mm時，同步注楽量增大或減小0. 3m3 ; 均勻合理壓注；以及 穿越過程中保障同步注漿漿液的拌制質量。
10. 根據權利要求1所述的施工方法，其特徵在於，穿越後階段施工包括：盾尾脫出管 線並繼續推進；對管線沉降做持續觀測並繪製撓度-時間曲線；確認管線沉降發展速率小 於目標值。
【文檔編號】E21D9/06GK104389613SQ201410500092
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】李林, 李章林, 黃德中, 何國軍, 談曉亮, 袁鈞, 李鴻, 王吉雲, 王昊宇, 孫晗, 裘華 申請人:上海隧道工程有限公司