甌江北支管線盾構始發井設計

劉娜娜

(勝利油田勝利勘察設計研究院有限公司，山東東營 257000)

0 引言

隨著經濟持續快速發展，長輸管線大力建設，管線盾構隧道的優勢日益顯現。而盾構工作井作為盾構機始發和接收的場所，其設計的安全合理性直接影響了工程的成敗。

本文以甬臺溫天然氣管道工程中甌江北支盾構為例，對其始發豎井進行研究和總結。

1 工程概況

1.1 地理位置及概述

甌江北支盾構是甬臺溫輸氣管道工程的重要組成部分，位于甌江入海口處。始發井位于浙江溫州龍灣區靈昆島內，盾構穿越甌江北支水道和歧頭山山體，全長約3 059 m。

本工程設計管線直徑DN813，設計盾構內徑為2 440 mm。

1.2 工程地質條件

表1 主要物理力學指標推薦值表

2 設計方案

2.1 豎井結構比選

盾構工作井根據其性質、斷面大小、地質情況、深度等一般可采用沉井、礦山法、基坑支護加內襯等施工方式。基坑支護方式一般為地下連續墻支護、SMW法、排樁支護、板樁支護、土釘墻支護等，也可以組合支護。

根據地層條件，始發井可選施工方案有:沉井法、地下連續墻法、鉆孔灌注樁法及SMW法等。工法比較見表2。

表2 工法比較表

2.2 斷面形式選擇

盾構工作井一般采用圓形或矩形斷面，斷面尺寸根據盾構機大小及管道安裝施工確定。據調查，2440型盾構機主機長度約15 m，為滿足結構穩定、盾構始發、管線安裝及使用功能等要求，設計中采用 φ18 m(內徑)的圓形沉井。沉井采用 C40，P10厚1.2 m鋼筋混凝土澆筑。

2.3 穩定性分析

1)下沉穩定系數計算。當下沉系數較大，或在下沉過程中遇有軟弱土層時，應進行沉井的下沉穩定驗算，并符合下式的要求［2］:

其中，kst，s為下沉穩定系數;為驗算狀態下水的浮托力標準值，kN;Ffk′為驗算狀態下井壁總摩阻力標準值，kN;Rb為沉井刃腳、隔墻和底梁下地基土的極限承載力之和，kN。

沉井井底為淤泥質粘土，地基承載力不足，設計采用旋噴樁加固，加固后地基承載力不小于0.8 MPa，井底地基承載力按照0.8 MPa計算。

經計算，kst，s=0.867，沉井下沉穩定計算滿足規范要求。

2)抗浮驗算。沉井抗浮應根據實際可能出現的最高水位進行驗算，并符合下式的要求［2］:

其中，kfw為沉井抗浮系數;為基底的水浮托力標準值，kN。

沉井總重:

套井自重:

加高節自重:

浮力:

經計算，kfw=1.1，沉井抗浮驗算滿足規范要求。

3 結語

沉井在深基坑施工中具有獨特的優點:施工技術成熟，施工質量可靠性高，占地面積小，不需要基坑圍護，技術上較穩妥可靠，無需特殊的專業設備，而且操作簡便，內部結構空間亦可得到充分利用。通過穩定性驗算，證明在此地質條件下，結構形式選擇合理。

但是由于工程設計中地質條件復雜多變的特性，有限的鉆孔、勘察手段很難完全掌握實際的工程地質及水文地質條件，故通過施工中的地質調查和現場量測，確認和修正設計參數是極其重要的。在施工現場建立完善的監控量測體系是監視圍巖穩定、判斷支護設計是否合理、施工方法是否正確的重要手段，也是保證安全施工、提高經濟效益的重要條件，應貫穿施工的全過程。

［1］中鐵隧道勘測設計院有限公司，勝利油田勝利勘察設計研究院有限公司.甌江北支穿越詳細設計［Z］.2012.

［2］CECS 137∶2002，給水排水工程鋼筋混凝土沉井結構設計規程［S］.