土压盾构近距离下穿市政管理施工技术

潘奕挺

宏润建设集团股份有限公司上海200235

摘要：在城市轨道交通工程的施工过程中，管线的勘探和悬索保护往往是困扰工程建设的难题。管道勘探不完善容易导致围护结构的施工。对既有地下管线的人时破坏和悬挂方法不当，容易导致悬挂管线断裂、变形甚至爆炸。管道处理具有影响民生的重大安全风险。本文就的管线悬吊保护施工进行了探讨。

关键词：盾构；近距离下穿；市政管线；施工技术

前言

由于城市地铁施工需要穿越大量地下未知管线，因此，需要提前探测、处理、保护，尤其是中高压燃气管、大直径给水管等涉及民生及重大安全风险的管线，更要慎重处理，如未采取有效措施进行管线保护，很容易造成管线破裂、慎重爆炸事故，影响极大。以下通过施工经验，总结、分析、提炼出安全、可靠的管线悬吊保护施工关键技术。

1市政管线悬吊施工关键技术

1.1市政管线悬吊方案

具体悬吊措施如下：

给水管、电信光纤、燃气管平面距离很近，作为一个悬吊系统进行悬吊，污水管与电力管线作为一个悬吊系统。悬吊系统由组成如下：

（1）横梁。横梁采用25a工字钢，纵向间距3m，每根长4m，高度（h）250mm，腿宽（b）116mm，腰厚（d）8mm。

（2）纵梁。纵梁采用加强型321贝雷架组成的贝雷梁，每侧两片贝雷架，共4片，给水管、电信光纤、燃气管悬吊用长45m，污水管与电力管线悬吊用长2x13m。

（3）其他部件。悬吊螺栓采用M16U型螺栓，螺栓垫板采用240mm×50mm×20mm的钢板，管线与U型罗螺栓之间的保护垫给水、燃气、污水采用10mm厚橡胶板，电力管线和光纤外套波纹管保护。

1.2管线悬吊注意事项

（1）管线悬吊采用贝雷梁悬吊。同时设置明显的标识牌并贴上3mm反光条，主要防止挖掘机等机械碰撞、防止吊运周转材料碰撞等。

（2）管线悬吊钱开挖时，必须由专人旁站，开挖管线到管线附近禁止采用机械开挖，保证管线不受破坏。

（3）加强施工班组作业人员、挖机（吊车）司机等安全教育，不违章作业，施工时，现场安排技术人员进行指挥和监督。

（4）加强基坑水平位移、地面沉降等监测，确保信息化指导施工。

（5）坚持每天早晚各一次现场安全人员巡视，发现基坑和管线位置有沉降、地面开裂，及时上报工区责任人和项目领导。

（6）贝雷梁架设、加固完成后立即进行管线悬吊作业，每个悬吊节点采用双吊点悬吊，在横梁上焊接240mm×50mm×20mm钢板，钢板两侧穿孔，固定悬吊螺栓，悬吊螺栓的紧固力统一，确保所有悬吊螺栓均匀受力。

1.3管线保护安全管理措施

1.3.1各类管线保护迁改及保护措施

（1）组织技术、现场、测量人员对地下管线及周边建筑物进行现场调查，对管线逐井排查记录，并委托地质队采用地质雷达复测，形成成果。

（2）与管线权属单位就管迁方案的可实施性、安全性进行洽商，尽量将对工程易造成安全威胁、或阻碍进度的管线迁改于施工影响区外，确保管线自身和施工的安全。

（3）对过街管线、建筑物进行监测，若变形速率或累计变形值超标要立即分析原因，上报业主与设计，明确处理方案。及时对管线加固处理，或对基坑异常变形处钢撑加密，或结和地面跟踪注浆等进行地基加固。

（4）根据物探结果，在基坑大开挖前，应开挖人工探沟，在有管线处标明具体位置，暴露线路的埋设深度、走向。

（5）坡道开挖过程中，管线上覆土厚度小于1m时，必须对运碴车行驶线路敷设钢板。

（6）在接近管线1m范围内，采取人工进行开挖，开挖完成后及时进行管线悬吊作业。

（7）管线在悬吊保护后，由PC60挖掘机配合人工从贝雷架两侧将管底3m范围内的土方掏挖，掏挖时宜分段进行，分段长度不宜大于4m，每开挖一段，立即检查贝雷架、悬吊管线的位移情况，及时进行加固处理，再开挖下一段。开挖过程中若发现管线位移超过警戒值，立即停止，按相关应急程序上报，待管线位移得到妥善处理、警报解除后再继续开挖。

（8）悬吊管线附近的土方必须白天开挖，并应有专人值守。

2施工变形控制措施

2.1严格土压力控制

（1）土压力的意义。正面土压力直接影响切口及前方位置的地表变化。施工前正确计算掌子面土压和合理设定土仓压力，保证土压平衡，对于维持隧道开挖稳定机理意义重大，超土压掘进会造成地面隆起，欠土压掘进会地面沉降，土仓压力的设定最终以地面不隆起、不沉陷为宜，满足规范要求，确保施工安全、可靠。

（2）土压力的分析和计算。盾构土仓隔板支挡着土仓内的土体，土仓内土体产生的侧向力作用在土仓隔板上，可将土仓隔板看作挡土结构;盾构刀盘有一定的开口率，土仓内的土体与刀盘前方的土体连通，土仓内土体支挡着刀盘前方土体，开挖面前方土体产生的侧向力作用在土仓内土体上，同时土仓内土体产生的侧压力也反作用在开挖面前方土体上，可将土仓内土体看作挡土结构。这样一来，近似符合土力学相关理论的假定条件，可按土力学相关理论进行分析。

(3)土压力动态控制。在盾构穿越铁路轨道过程中必须严格控制切口平衡土压力，使得盾构切口处的地层有微小的隆起量来平衡盾构背土时的地层沉降量。在施工中做好监测工作，并及时反馈测量成果到掘进作业班组，调整掘进参数到合理值，做到合理化施工。同时也必须严格控制与切口平衡压力有关的施工参数，如出土量、推进速度、总推力、实际土压力围绕设定土压力波动的差值等。防止超挖、欠挖尽量减少平衡压力的波动。且不可为了降低刀盘扭矩，加快推进速度，降低土压力，或者一味提高土压力，反而会造成刀盘扭矩增大，加大对土体的扰动。应根据地表沉降情况适时进行相应调整。

2.2推进速度控制

推进速度是一个综合性参数，不仅受到推力影响，还受刀盘转速、贯入度、螺旋输送机转速等参数影响。施工中应综合设定调整控制。在穿越股道群时，盾构机推进速度控制在2～3cm/min匀速推进，每天掘进按照5～6环(1.5m/环)，并根据实际情况及时调整，可以有效控制地面沉降，使穿越过程中地面及铁路轨道变形减小至最低程度。盾构掘进尽量做到均衡施工，减少对周围土体的扰动，避免在途中有较长时间停机。

2.3出土量控制

盾构掘进过程中每环管片的出土量直接关系到土压的平衡从而影响地面沉降，盾构掘进土体损失量应控制在0.5%以内，一旦盾构掘进施工出土量没有控制好，出现较大的超挖现象，就可能出现正面岩土失稳、坍塌，所以此段施工，必须在土压平衡状态下进行盾构掘进，过程中严格控制出土量。穿越过程中将每环的出土量控制在理论出土量的98%～99%之间，根据土压的变化情况，及地面沉降数据情况，及时的进行微调，以保证穿越过程中掌子面土压平衡，达到控制地面沉降的效果。

2.4盾构纠偏控制

根据以往总结的经验，为减小地面沉降，在穿越铁路股道过程中，严禁大量纠偏，只能少纠或不纠，左右区域千斤顶力差及相邻两区域千斤顶力差不宜过大，防止盾构蛇形推进或者出现犁地走的情况，以此保证减小对土体的扰动，到达减小地面沉降的最终目的。加强对管片的监测工作，以期指导调整盾构机姿态，如果出现管片上浮和下沉量突变，则应加大监测频次，并采取二次注浆的方法对管片进行稳定，防止情况进一步恶化。

结束语

在城市地铁工程建设过程中，管线探查、悬吊保护往往是困扰施工的难题，管线探查不细很容易导致围护结构施工时破坏地下既有管线，管线悬吊方法不当，容易导致悬吊管线破裂、变形甚至爆炸，管线处理影响民生、属于重大安全风险，通过本论文的剖析，详细阐述了管线处理的全过程及重点注意事项，为类似工程提供有力借鉴。

参考文献

[1]罗凤霞.贝雷架悬吊大直径重载管线工程应用实例与分析[J].隧道建设，2015，25（1）：35-38.

[2]李海洋.富水砂质地层的地铁区间隧道设计[J].科技信息，201:7，49（7）：347-349.