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頂管近距離穿越運營中地鐵隧道的施工技術(shù)
（作者未知） 2009/1/25
摘 要:電力電纜頂管隧道施工須穿越運營中的地鐵上方,需采取嚴格的施工控制措施,控制地鐵隧道的變形,限制施工對地鐵隧道上方的土體產(chǎn)生擾動,工程采用了周密的泥漿套穩(wěn)定控制技術(shù)、軸線控制技術(shù)等多項技措,很好地控制了地鐵的隧道變形;施工中應用MARC軟件建立了電力電纜頂管隧道穿越地鐵隧道的三維數(shù)值計算模型。施工結(jié)束后,實測數(shù)據(jù)與模型計算值較吻合,為今后此類施工提供了借鑒。
關(guān)鍵詞:電力電纜;頂管隧道;穿越;地鐵隧道;施工技術(shù)
1 工程概況及施工特點
1.1 工程概況
西藏路電力頂管隧道工程采用三維曲線頂管法施工,管道內(nèi)徑2.7m,外徑3.2m。電力隧道全長約3.03km,北起新疆路,南至復興中路。其中4號頂管工作井位于西藏中路、九江路路口,3號工作井位于西藏中路、新閘路路口,4~3區(qū)間設計長度576m,在距4號工作井(頂管始發(fā)井)約108m處,電力頂管隧道從運行中的地鐵2號線隧道上方穿越,整個穿越2號線上行、下行線隧道的總投影長度約25.0m,電力頂管隧道與地鐵隧道之間的凈距離約1.5m,影響投影寬度為3.3m,電力隧道設計中心線與地鐵2號線間所夾銳角約為75°。電力隧道與地鐵2號線間相對位置見圖1所示。
1.2 施工特點
(1)運行中的地鐵2號線隧道保護要求非常高,其長期變形控制值為:累計豎向沉降(隆起)小于±2mm;隧道橫向變形小于±2mm;變形速率小于0.2mm/h。
(2)頂管從地鐵隧道上方穿越,凈距僅1.5m,且穿越距離較長,影響范圍較大。
(3)類似的穿越施工中,多數(shù)采用的是盾構(gòu)法施工,即機頭穿越并完成管片拼裝后,后續(xù)施工對被穿越隧道擾動少,但本工程采用頂管法施工,機頭穿越后,由于整個管道仍然在移動,擾動要持續(xù)到整個區(qū)間貫通為止。
(4)頂管穿越土層土質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,土質(zhì)較差,并且在電力隧道頂進穿越前,南京東路—西藏中路下沉式廣場已施工,該工程的圍護結(jié)構(gòu)施工和開挖施工已經(jīng)對地鐵2號線上方的土體產(chǎn)生了擾動,本工程施工屬于二次擾動,土體各項指標變化較大,更容易對地鐵隧道的穩(wěn)定產(chǎn)生破壞。
2 關(guān)鍵施工技術(shù)措施
2.1 選用大刀盤泥水平衡頂管掘進機
國內(nèi)外大量的工程實踐證明大刀盤泥水平衡頂管掘進機對地表的沉降控制精度最高、效果最好[1,2]。本次施工選用的是面板式2.7m大刀盤泥水平衡頂管掘進機,被切削的土體從主切削刀刃的縫隙中進入泥水艙,泥水艙內(nèi)土體在刀盤后的攪拌棒和泥水的共同作用下破碎成為泥漿,通過控制泥水艙的泥水壓力和泥漿比重來平衡開挖面的水土壓力,使開挖面始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。面板式大刀盤切削刀的設計和布置還參考了日本有關(guān)掘進機的形式,滿足最佳的切削效果,同時使得進泥流暢,對開挖面的擾動又最小,使開挖面處于最佳的平衡狀態(tài),機頭正面土體產(chǎn)生的擠壓應力大為減小,切削面以外土體的擾動相應減小。
2.2 觸變泥漿壓漿控制技術(shù)
在頂管管節(jié)外壁與土層之間形成良好性能的觸變泥漿套,不僅可使頂進阻力成倍的下降,而且對控制地表沉降、減少土體的擾動有很好效果。因此,在實施穿越時,為了確保完整泥漿套的形成,嚴格控制泥漿質(zhì)量并選用優(yōu)質(zhì)膨潤土,并根據(jù)穿越前100m的頂進情況,不斷優(yōu)化泥漿配比,以確定泥漿配比為:膨潤土∶CMC∶純堿=1000∶60∶8(重量比,下同);膨潤土∶水=1∶6。在控制好泥漿配比的同時,控制泥漿拌制質(zhì)量;拌制好的泥漿靜置24h后,要求漏斗粘度時間大于26s,并使用前再次攪拌。其次,在壓漿時還著重控制以下4個方面:
(1)出洞口的止水裝置要確保不滲漏,管節(jié)接口和中繼間的密封性能良好,是形成泥漿套的先決條件;
(2)從出洞口開始壓漿,出洞口的壓漿可以避免管子進入土體后被握裹,進而引起“背土”的惡果;管道在“背土”條件下的運動將對土體產(chǎn)生很大的擾動;
(3)機尾的同步壓漿,使泥漿套隨機頭不斷延伸,若不及時壓漿,機殼外面也很容易產(chǎn)生背土現(xiàn)象,尤其是在穿越地鐵隧道階段,確保機尾處泥漿套形成對減少土體擾動非常重要;
(4)對管道沿線定時補漿,不斷彌補漿液向土層的滲透量,在穿越過地鐵隧道后的后續(xù)頂進中,不斷地補漿有助于減少管道前移時對地鐵隧道上方土體的摩擦擾動。
2.3 測量和軸線控制技術(shù)
確保穿越段頂管姿態(tài)的關(guān)鍵在于控制好頂進軸線。在進入穿越段前30m,頂進測量的頻率提高到1次/m,并每頂進15m就進行一次頂進軸線復核,確保頂管機頭在進入穿越段之前處于準確的姿態(tài),軸線偏差控制在10m（未完，下一頁）
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