中国水利水电第五工程局有限公司 中电建成都建设投资有限公司
摘要：根据现场盾构掘进结合施工经验，研究实施大直径盾构机近距离下穿DN720燃气管线施工技术。通过采取一系列的技术保障措施和掘进施工方案，保障大直径盾构机安全、匀速、稳定、可控的在瓦斯地层近距离成功穿越高压燃气管线，为类似施工提供了技术借鉴和经验参考。
关键词：隔离加固；盾构法施工；下穿燃气管线；掘进与控制
1前言
成都轨道交通18号线土建4标兴隆站-天府新站盾构区间下穿高压天然气管线，埋深浅、距离近、压力高风险系数极大，增加了盾构施工的难度；因威青线是为成都市1/3区域提供燃气的主干管线，下穿时不能中断供气，必须保证零风险，因此，做好盾构下穿管线的加固和掘进工作非常重要。
2工程概况
成都轨道交通18号线工程土建4标【兴隆站～天府新站】盾构区间起讫里程为Y(Z)CK34+030.585～Y(Z)CK38+575，区间全长9004单线延米。区间隧道最小纵坡坡度为2‰，最大纵坡坡度为28‰。线路最大隧顶埋深约45.2m，最小隧顶埋深约9.3m，最小平面曲线半径1200m。本区间隧道主要穿越中风化泥岩，局部穿越中风化砂岩，区间性质为低瓦斯区间。
盾构区间隧道需要近距离下穿DN720高压燃气管线，气压约4Mpa，管径DN720mm螺纹钢管，t=8mm，外部设DN1500mm混凝土套管，山体两侧埋深约6.5m，输气管线采用顶管法施工，燃气管线距离隧道顶部5.2m。盾构在里程DK36+586.000～DK36+612.000约26米范围内正穿高压燃气管，洞身主要穿越地层为5-1-3中风化泥岩。盾构在下穿通过时容易引起管线破坏、油气泄露爆炸的危险，见图2-1。
①施工技术准备
熟悉设计文件，了解现场地形情况，掌握当地的水文和相关的各项技术资料，管线布局和埋深走向、位置关系。进行施工现场实际勘测，认真编制专项施工方案，掌握大直径盾构机近距离下穿高压燃气管线施工中的难点与施工技术、施工工艺。明确安全文明、质量控制、环境保护的规章制度，严格组织技术交底，并落实到每个作业人员。
②盾构下穿燃气管线施工步骤
高压燃气管线现场勘测
组织现场和技术人员进行燃气管线的现场踏勘，管线布设的开挖确认，管线的施工工艺、埋深、结构形式、地层结构类型等进行逐一确认。燃气管线隔离加固方案编制
根据现场管线实际勘测结果，编制针对燃气管线的重特大危险源穿越隔离加固施工专项方案，并报监理审批、专家评审、整改完善后付诸实施。
③管线隔离加固
燃气管线采用隔离加固，履带式钻机倾斜钻孔。
针对燃气管线的隔离加固保护进行研究，采用Φ42钢花管倾斜45°钻孔注浆加固，严格控制钻孔角度，避免打穿燃气管，孔位平行分布于燃气管线两侧，孔间距1m，并在盾构隧道两侧延长8m的范围内进行钻孔加固，单侧加固长度共计42m。
④钢花管预埋
钻孔结束后进行钢花管和袖阀管预埋，根据加固方案对燃气管线两侧进行45°倾斜钻孔，并埋设钢花管，用于注浆加固。
⑤地面隔离加固注浆
A.注浆料拌制要求
a.注浆材料采用PO42.5水泥砂浆，施工前浆液的配合比必须经过现场的实验后确定0.8:1~1:1。
b.浆液具有良好的可灌性。
c.固结收缩小，具有良好的粘结性、抗渗性、耐久性和化学稳定性。
B.注浆
注浆压力控制在0.3~0.6Mpa。注浆充盈度应达到注入量与压力双控匹配，保证注入渗流密实饱满为止。注浆应采用多次注入，保证渗流更密实。
（2）大直径盾构机近距离下穿高压燃气管线掘进控制技术研究
①盾构下穿中土体影响状态
盾构机在掘进到燃气管线正下方时，刀盘对燃气管线下方土体的影响最大，地层竖向位移变化影响最大，刀盘上方和管线下方的土体受力变大，竖向位移明显。并在刀盘上前方形成一个突出部分的脆弱区，这部分区域岩体最不稳定，随着盾构刀盘的不断旋转和向前掘进，土体变形区域沿着这个范围不断向前延伸。隧道顶部与管线底部净距离5.2m，刀盘对岩体扰动约2m，加固区域2m，扰动区域与管线空间净距有3m。刀盘在管线下方时，只有约3m的土体稳定区域，刀盘上方2m范围内属于扰动不稳定区域。应保持刀盘稳定的转速和均匀的掘进速度，保持稳定的土压力，防止土压波动对管线下方的土体造成过大的扰动，及时进行地面沉降监测和隧道内管片姿态变化监测，及时对后方衬砌好的管片进行二次补浆，防止隧道内周围岩体因压力波动和岩层扰动引起过大变形。
②掘进过程参数控制
盾构下穿管线的掘进参数选择：推进速度30～40mm/min；总推力2000～3500kN；土压0.8～1.4bar；刀盘转速1.0～1.5rpm；刀盘扭矩3000～5000（kN·m）；同步注浆量每环控制在10～12m³，注浆压力初步在2～4bar，以控制注浆压力为主，及时根据施工监测情况调整注浆参数。姿态纠偏5mm/环，地层损失率≤1.0%。穿越区域增加同步注浆2.5m³/m。
（3）管片壁后二次深孔注浆和地面补浆加固技术研究。
①隧道管片壁后深孔注浆
注浆范围为倒数第5环及延后，拱顶120°范围内，深度2m，注浆要求为“少量多次”。双液补浆的水泥浆水灰比：0.8：1~1:1，水玻璃与水泥浆为1:1，及时根据地层调整浓度。浆液注入量0.5m³~1.5m³。压力控制0.2~0.3Mpa。
②地面二次袖阀管补浆
盾构穿越管线后，根据地层沉降监测结果，进行二次补浆，补浆压力不小于0.5Mpa。
③施工监控量测
为保障盾构机安全下穿高压燃气管线，针对掘进过程和滞后沉降进行地面监控量测和隧道内成型管片姿态进行监测，实施掌控变化情况，及时对燃气管线进行加固处理和隧道内壁后二次深孔注浆加固处理。
4结论
经过综合分析，在成都轨道交通18号线低瓦斯隧道盾构法施工中，新型的地面隔离加固注浆和隧道管片壁后深孔注浆填充能充分保障管线周围和管片周围土体填充密实，效果良好，有效解决了管线加固土体的不密实、不饱满、不稳定的严重问题。此项工法的应用，完善了管线隔离加固施工工艺，且工艺运用成熟、可靠，对盾构法隧道施工有着深远的意义。
参考文献：
(1)国家标准《煤矿安全规程》
(2)行业标准《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204）
(3)行业标准《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120）
(4)《煤矿通风安全监测监控工作》（国家安全生产监督管理总局宣传教育中心组织编写，北京:冶金工业出版社，2006）
(5)《瓦斯检查工作（修订版）》（重庆煤矿安全监督局组织编写，徐州:中国矿业大学出版社,2008）
(6)《武汉地铁2号线一期工程汉范区间瓦斯隧道盾构施工方案》（中铁一局成轨公司组织编写）
(7) 成都地铁公司【2016】第124期会议纪要（成都地铁有限责任公司1号线三期瓦斯隧道施工安全风险分析会会议纪要）
(8) 成地铁建【2016】第58号文《瓦斯隧道开工条件验收管理(暂行)规定》
(9)《成都地铁1号线三期福广区间、广兴区间浅层天然气测试结果报告》（成都苏杜地质工程咨询有限公司）
作者简介：
周显刚：（1987-），男，四川成都人，工程师，现任职中国水电路桥成都轨道交通18号线土建4标盾构机电总工，从事市政工程技术管理工作。
论文作者:周显刚
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/7
标签：管线论文; 盾构论文; 燃气论文; 隧道论文; 注浆论文; 管片论文; 区间论文; 《防护工程》2018年第29期论文;