大直徑泥水平衡盾構(gòu)穿越市政管道的防護研究

摘要：大直徑盾構(gòu)在穿越地下管道時存有較大風險，需要施工單位采取一定措施來保障施工安全，同時確保工程能夠順利實施。本文就大直徑泥水平衡盾構(gòu)穿越市政管道的防護研究作簡要闡述。

關(guān)鍵詞：平衡盾構(gòu)；市政管道；防護研究

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，地下施工項目也隨之增多，地下項目施工與地面項目相比有其自身特點，需要面對嚴峻的自然環(huán)境條件，同時也會受到某些人為設(shè)施影響，比如地下管網(wǎng)。為將施工對環(huán)境造成的影響有效降低，并同時提升施工作業(yè)質(zhì)量，就需要采用一定措施。

一、大直徑泥水平衡盾構(gòu)

某些大型隧道開挖時，由于工作面較大，施工時風險也較大。為有效對風險進行規(guī)避，就需要結(jié)合到現(xiàn)場實際情況，通過現(xiàn)場實驗，確定施工過程中泥水量數(shù)值。盾構(gòu)在穿越管網(wǎng)時候，存在許多不確定因素，采用該方法主要是借用于機械設(shè)備，在挖掘過程中需要確保挖掘技術(shù)的可靠與可行性。并且要隨時依據(jù)現(xiàn)場情況變化，對挖掘工藝進行持續(xù)優(yōu)化完善。尤其是隨著城市化進程發(fā)展，建筑物密度在增大，同時趨向于高層化方向發(fā)展。方法在應(yīng)用過程中除會受到自然環(huán)境與設(shè)備方法因素影響外，還會受到社會環(huán)境因素影響，如城市建筑物體，地下設(shè)施等。

二、大直徑泥水盾構(gòu)與管網(wǎng)間的關(guān)系

（一）施工環(huán)節(jié)存有的風險

項目在施工環(huán)節(jié)面臨的最大風險就是施工區(qū)域地質(zhì)環(huán)境，通常情況下，市政管道在變形方面抵抗能力較弱。尤其是對于一些年代久遠的老舊城區(qū)而言，由于地下管網(wǎng)施工建設(shè)時間過于久遠，同時受到一定時期內(nèi)施工技術(shù)與理念影響，當再次施工時，可能會產(chǎn)生變形或者是移位現(xiàn)象。盾構(gòu)在通過某些區(qū)域時穩(wěn)定性會變得非常差，如區(qū)域內(nèi)地層主要是砂卵石。在挖掘的過程中，周圍的土體會受到擾動，造成的結(jié)果是地質(zhì)疏松與孔洞，而地面則可能會出現(xiàn)開裂與沉降。管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)受到影響，嚴重時候可能會導(dǎo)致滲水漏水問題。對于該問題如果未能采用恰當?shù)拇胧┻M行控制，管道破裂的可能性非常之大，管道一旦破裂就會造成地表塌陷等一系列嚴重的問題。事故發(fā)生都會經(jīng)歷一個過程，并且在前期會出現(xiàn)某些征兆，對于這些現(xiàn)象如果細心觀察就可以在事故發(fā)生前采用一定措施消除。如管道上方土體隆起，可能是管道出現(xiàn)堵塞也可能是淤泥。盾構(gòu)在穿越管道時，受到土體作用，管道可能會產(chǎn)生位移，而某些管道在施工時應(yīng)用的承插式，接口可能會存有錯縫。導(dǎo)致管道內(nèi)液體在傳輸過程中滲入土壤，從而使管道產(chǎn)生了堵塞。管道的存在可能會導(dǎo)致工程周圍的土體沉降或者是壓縮，管道間出現(xiàn)縫隙，從而導(dǎo)致安全事故產(chǎn)生。

（二）項目運營環(huán)節(jié)存在的風險

對于地下交通設(shè)施而言，軌道與管道二者間會產(chǎn)生較大影響，需要管理單位做好防范。比如地鐵設(shè)施，地下設(shè)施往往與城市的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起。列車在運行的過程中會產(chǎn)生振動，對已經(jīng)建成設(shè)施造成一定影響，而嚴重時，還可能會對地面建筑產(chǎn)生影響。受到持續(xù)振動影響，管道連接處可能會出現(xiàn)松動，通過裂縫水會滲入到土壤，長期作用一就可以形成水囊。雖然地下設(shè)施在施工過程中就已經(jīng)設(shè)置了一定的防水措施，但是由于水囊的存在會導(dǎo)致設(shè)施防水能力下降。在持續(xù)作用下，管道中管片可能會受到腐蝕，產(chǎn)生潛在風險。對于風險預(yù)防需要在使用過程中對市政管道進行定期性檢查，對于存有問題及時更換，確保管道能夠正常發(fā)揮其應(yīng)有作用。

三、大直徑泥水平衡盾構(gòu)穿越管道時的防護措施

（一）地面防護措施

施工前需要做好檢查工作，對潛在風險進行檢查，盾構(gòu)作業(yè)經(jīng)過區(qū)域所有管線都需要檢查，并在此基礎(chǔ)上編制相應(yīng)的保護方案。檢查工作進行中需要與產(chǎn)權(quán)單位保持聯(lián)系，確保保護方案的有效性與可行性。而具體內(nèi)容則主要是確定盾構(gòu)所經(jīng)過區(qū)域，管道區(qū)間埋深，管網(wǎng)間彼此的位置與空間關(guān)系，區(qū)域內(nèi)空間情況。基于此確定施工的指導(dǎo)思想，施工作業(yè)環(huán)節(jié)應(yīng)該盡可能快的穿越管道，并且確定該環(huán)節(jié)的安全性。遵循相應(yīng)的施工原則，壓力適當，監(jiān)測嚴密，預(yù)案可靠，反饋及時。施工方案建立在施工區(qū)域環(huán)境的基礎(chǔ)之上，并且針對可預(yù)見的某些問題制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。比如在雨污管道穿越時可對污水進行引排利用分流的方法，減少在挖掘過程水壓產(chǎn)生的影響，與此同時對挖掘工作參數(shù)進行優(yōu)化，加強對注漿，出渣控制，加固，地面監(jiān)控工作的監(jiān)測，指導(dǎo)施工開展。

為了保證挖掘工作的安全性，在工作正式開展前都會進行降水，但是降水過程會造成水土流失，可能會導(dǎo)致地面塌陷，從而破壞管網(wǎng)。對于存有風險的管線在挖掘工作進行前需要將其挖出，與產(chǎn)權(quán)單位協(xié)調(diào)保護措施。如懸吊保護，注漿，攪拌加固等方法。施工區(qū)域可能會存在性質(zhì)較差的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，此時可以對場面實施加固改良，如利用攪拌加固或者是注漿加固等方法，提升穩(wěn)定性增強承載力。對于建筑與隧道主要是設(shè)置隔離柱將二者隔離，以此實現(xiàn)建筑保護的目的。

（二）洞內(nèi)措施

洞內(nèi)措施則是依據(jù)設(shè)備的性能采取相應(yīng)措施，措施又可以從工程與工藝兩方面來劃分。應(yīng)用盾構(gòu)法施工，關(guān)鍵就在于盾構(gòu)選型以及相關(guān)參數(shù)確定，而這兩方面又需要結(jié)合到施工區(qū)域的具體環(huán)境，對推進阻力，阻力矩等進行計算，以此來確定設(shè)備與參數(shù)，避免由于設(shè)備與實際情況不相適應(yīng)而產(chǎn)生的問題。在選型工作結(jié)束后，參數(shù)控制是最為關(guān)鍵的內(nèi)容，參數(shù)控制即是對參數(shù)進行不斷的調(diào)整，以此來保證工程措施與施工工藝完美結(jié)合。如土壓式盾構(gòu)，利用刀盤對土層進行切削，推進時需要保持較低的速度，推進過程中需要持續(xù)優(yōu)化，通過對排土量與推進速度調(diào)整實現(xiàn)對土倉壓力的調(diào)整，維持排土與削土量二者間平衡。出土量調(diào)節(jié)需要結(jié)合到地質(zhì)狀態(tài)，設(shè)備各項參數(shù)，保持推進速度不變的情況下，調(diào)節(jié)出土量以達到土倉壓力平衡。

結(jié)束語

一方面隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，地下設(shè)施建設(shè)規(guī)模在擴大，而另一方面，建設(shè)過程中面臨的困難也逐漸增多，對技術(shù)工藝標準要求也在增高，地下項目在施工前需要做好充分的準備工作，注意對地下人工設(shè)施，尤其是管道的保護，給合到不同情況，應(yīng)用與之相應(yīng)方法。

參考文獻：

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[2]唐偉.軟土中大直徑盾構(gòu)穿越市政管道防護措施研究[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013（S2）.

（本文作者系西南交大，中鐵隧道集團有限公司 河南 洛陽 471009）