顶管近距离穿越运营中地铁隧道施工技术

顶管近距离穿越运营中地铁隧道施工技术

发布时间：２0０8－７-3１5：08:55

顶管近距离穿越运营中地铁隧道的施工技术

摘要:电力电缆顶管隧道施工须穿越运营中的地铁上方,需采取严格的施工控制措施,控制地铁隧道的变形，限制施工对地铁隧道上方的土体产生扰动，工程采用了周密的泥浆套稳定控制技术、轴线控制技术等多项技措，很好地控制了地铁的隧道变形;施工中应用MARC软件建立了电力电缆顶管隧道穿越地铁隧道的三维数值计算模型。施工结束后,实测数据与模型计算值较吻合，为今后此类施工提供了借鉴。

关键词:电力电缆顶管隧道；穿越;地铁隧道；施工技术

1工程概况及施工特点

1.1 工程概况

西藏路电力顶管隧道工程采用三维曲线顶管法施工,管道内径2.７m,外径３.2m。电力隧道全长约3．03kｍ，北起新疆路,南至复兴中路。其中4号顶管工作井位于西藏中路、九江路路口,３号工作井位于西藏中路、新闸路路口,４~3区间设计长度57６ｍ，在距4号工作井(顶管始发井）约108m处,电力顶管隧道从运行中的地铁２号线隧道上方穿越,整个穿越２号线上行、下行线隧道的总投影长度约2５．0ｍ,电力顶管隧道与地铁隧道之间

的净距离约１.5ｍ,影响投影宽度为3.3m,电力隧道设计中心线与地铁2号线间所夹锐角约为75°。电力隧道与地铁２号线间相对位置见图1所示。

1.2 施工特点

(1)运行中的地铁2号线隧道保护要求非常高，其长期变形控制值为:累计竖向沉降(隆起)小于±2mm；隧道横向变形小于±2mm；变形速率小于0.2mm/h。

（２）顶管从地铁隧道上方穿越,净距仅1．5m，且穿越距离较长,影响范围较大。

（３)类似的穿越施工中,多数采用的是盾构法施工，即机头穿越并完成管片拼装后，后续施工对被穿越隧道扰动少，但本工程采用顶管法施工,机头穿越后,由于整个管道仍然在移动，扰动要持续到整个区间贯通为止。

(４)顶管穿越土层土质为淤泥质粉质粘土，土质较差,并且在电力隧道顶进穿越前,南京东路—西藏中路下沉式广场已施工,该工程的围护结构施工和开挖施工已经对地铁2号线上方的土体产生了扰动，本工程施工属于二次扰动，土体各项指标变化较大,更容易对地铁隧道的稳定产生破坏。

2 关键施工技术措施

2.1 选用大刀盘泥水平衡顶管掘进机

国内外大量的工程实践证明大刀盘泥水平衡顶管掘进机对

地表的沉降控制精度最高、效果最好[１，2］。本次施工选用的是面板式 2.７m大刀盘泥水平衡顶管掘进机,被切削的土体从主切削刀刃的缝隙中进入泥水舱,泥水舱内土体在刀盘后的搅拌棒和泥水的共同作用下破碎成为泥浆,通过控制泥水舱的泥水压力和泥浆比重来平衡开挖面的水土压力，使开挖面始终处于稳定状态。面板式大刀盘切削刀的设计和布置还参考了日本有关掘进机的形式，满足最佳的切削效果，同时使得进泥流畅,对开挖面的扰动又最小,使开挖面处于最佳的平衡状态,机头正面土体产生的挤压应力大为减小,切削面以外土体的扰动相应减小。

２.2触变泥浆压浆控制技术

在顶管管节外壁与土层之间形成良好性能的触变泥浆套,不仅可使顶进阻力成倍的下降,而且对控制地表沉降、减少土体的扰动有很好效果。因此，在实施穿越时,为了确保完整泥浆套的形成，严格控制泥浆质量并选用优质膨润土,并根据穿越前10０ｍ的顶

进情况,不断优化泥浆配比,以确定泥浆配比为：膨润土∶CMC∶纯碱=1０00∶6０∶8(重量比，下同);膨润土∶水＝１∶６。在控制好泥浆配比的同时,控制泥浆拌制质量;拌制好的泥浆静置24ｈ后，要求漏斗粘度时间大于26s,并使用前再次搅拌。其次,在压浆时还着重控制以下4个方面:

(1)出洞口的止水装置要确保不渗漏,管节接口和中继间的密封性能良好,是形成泥浆套的先决条件;

(2)从出洞口开始压浆,出洞口的压浆可以避免管子进入土体后被握裹,进而引起“背土”的恶果;管道在“背土”条件下的运动将对土体产生很大的扰动;

(３)机尾的同步压浆,使泥浆套随机头不断延伸,若不及时

压浆,机壳外面也很容易产生背土现象,尤其是在穿越地铁隧道阶段,确保机尾处泥浆套形成对减少土体扰动非常重要；

(４）对管道沿线定时补浆，不断弥补浆液向土层的渗透量,在穿越过地铁隧道后的后续顶进中,不断地补浆有助于减少管道前移时对地铁隧道上方土体的摩擦扰动。

２．3 测量和轴线控制技术

确保穿越段顶管姿态的关键在于控制好顶进轴线。在进入穿越段前30m，顶进测量的频率提高到1次／m,并每顶进15m就进行一次顶进轴线复核,确保顶管机头在进入穿越段之前处于准确的姿态,轴线偏差控制在10mｍ以内。

进入穿越段后,每顶进５0cm测量一次顶管姿态,做到勤推、

勤测、勤纠。避免因为轴线出现过大偏差而进行强制纠偏，从而将对管体外土体的扰动减少到最小。

2.４合理制定主要施工参数

据同类工程的施工经验及研究成果可知，顶管施工中对周围环境和邻近已建隧道隆沉变形有明显影响的是:正面水土压力、顶管推进速度、顶管姿态等。其中顶管姿态取决于顶进测量的精度和纠偏的效果。而正面水土压力和推进速度则比较难以确定,通过对地质资料的仔细研究,并根据相关方面专家的咨询意见,考虑到既要保护地铁2号线隧道的安全，又要保证南京东路路口地表以及各种地面、地下建筑物的沉降值不超标,最后推进速度和刀盘正面水土压力确定为:推进速度为20mm／miｎ;刀盘正面水土压力为机头中心位置静止土压力的1．00～1.０5倍左右。2．5 多组纠偏特殊管的纠偏系统

采用多组纠偏系统形成整体弯曲弧度,有利于掘进机和随后管节的顺利地曲行。除机头本身具有的4组8只纠偏油缸外,本工程还选用了由6节纠偏特殊管组成的纠偏系统。纠偏特殊管为带凹坑的特殊管,每节管节可附加4个纠偏油泵,成４5°斜线上下方排列。当管道进入曲线段的时候,启动短油缸,并在管接口断面设木衬垫,形成与设计相符的夹角。在施工过程中,根据轴线的变化,不断调整起曲油缸的行程。

2.6 信息化施工

为了控制施工对周围环境以及地铁2号线的影响，对地表沉