盾构穿越高压天然气管道施工及保护方案.doc

苏州轨道交通2号线延伸线01标尹中路站~通达路站区间盾构穿越高压天然气管道施工及保护方案 中铁十一局集团苏州轨道交通2号线延伸线01标项目经理部二0一四年八月目 录1、工程概况 11.1工程概况 11.2工程地质与水文地质条件 22、施工工期计划 33、施工风险分析 43.1地质风险 43.2环境风险 43.3自身风险 44、盾构机施工情况及控制要点 44.1盾构机概况 44.2盾构控制要点 54.2.1开挖面稳定控制 54.2.2添加剂的使用管理 64.2.3 壁后注浆控制和管理 65、盾构下穿高压天然气管道施工技术措施 75.1施工准备 75.1.1现场踏勘及资料收集 75.1.2 分阶段控制区划分 75.1.3 建立联系网络 85.1.4 测量核准里程 85.1.5 技术准备和设备管理 85.2施工技术措施 95.2.1施工过程中严格控制掘进土压力 95.2.2盾构机壳外注浆减阻措施 95.2.3严格控制出土量 95.2.4严格控制盾尾同步注浆 105.2.5严格控制二次补注浆 105.2.6严格控制盾构掘进轴线 105.2.7严格管片拼装质量的控制 115.2.8控制合理的推进速度 115.2.9高压天然气管道杂散电流防护 126、监测方案 136.1施工监测 136.1.1监测项目设定及变形控制范围 136.1.2测点布设 136.1.3测量精度 146.1.4监测仪器 156.1.5数据处理 156.1.6监测技术人员组成 156.2信息化管理 156.2.1 地面监测数据反馈 156.2.2 盾构各类参数反馈 156.2.3 数据分析 167、应急预案 167.1指导思想和原则 167.2应急指挥机构 167.2.1现场风险防范领导小组 167.2.2信息报告和通讯联络 177.3应急处理程序 177.4应急措施 177.4.1施工组织管理 177.4.2盾构掘进 187.4.3盾尾防渗措施 187.4.4地面沉降控制 187.4.5天然气管道事故应急措施 197.5应急装备及通讯网络 207.5.1 应急装备 207.5.2 通讯网络 207.6事故的处置 207.6.1 处置方案 207.6.2 紧急安全疏散 207.6.3工程抢险抢修 207.7社会支援 217.7.1 人员 217.7.2 抢险设备和物资 217.7.3 医疗、救护 21I盾构穿越高压天然气管道施工及保护方案1、工程概况1.1工程概况本标段尹中路站～通达路站区间里程DK27+924.641～DK28+700.000，区间右线长775.641m,长链0.282m;左线长775.145m,短链0.214m。

采用盾构法施工，设联络通道（与泵房合建）1处隧道起于尹中路车站东端头，沿郭新西路向东穿越彩虹路、苏嘉杭高架桥、郭新河，最终在通达路站西端头接收进洞盾构区间隧道为全断面圆形结构，管片内径5.5m，外径6.2m，环宽1.2m盾构在里程左DK28+531和里程右DK28+536处下穿高压天然气管道，天然气管道采用拖拉法施工，于2003年完工，结构形式为Φ508mm，δ=7.9mm钢管，压力25kg地面标高左线隧道中心正上方管底标高-5.612m，管道距左线隧道顶部5.258m；右线隧道中心正上方管底标高-6.450m，管道距左线隧道顶部4.258m盾构隧道和高压天然气管道的关系详见下图盾构隧道和高压天然气管道平面关系图盾构隧道和高压天然气管道剖面关系图1.2工程地质与水文地质条件⑴ 工程地质概况本区段里程所在土层自地表以下依次为①人工填土层、③1粘土层、③2粉质粘土层、④1粉质粘土层、④2粉土夹粉砂、⑤1粉质粘土层、⑤2粉砂夹粉土⑦1粉质粘土层盾构主要穿越以④1粉质粘土层、④2粉土夹粉砂层为主土层分布情况见右图：⑵ 水文地质概况① 地表水区间在里程右DK28+523处穿越郭新河，该河呈南北向，姜庄北面有一条东西向支流与其连通。

线路穿越郭新河宽度约为26m，水深0.2～1.6m,平均淤泥厚0.35m② 潜水潜水主要赋存于浅部土层的孔隙中，其富水性受土性和厚度控制，根据详细勘察资料，工程场区潜水位埋深1.1～2.4m，标高0.41～1.77m观测时间2012年2月12日～2012年3月26日③ 微承压水场区微承压水主要赋存于④2粉土夹粉砂层中，微承压水含水层补来源主要为大气降水、地表水、上部潜水的垂直渗流，以民间取水及向周围河网的侧向径流为其主要的排泄方式承压水层顶埋深11.7m，承压水位埋深4.5m，承压水位标高-1.73m观测时间2012年3月7日～2012年3月13日④ 承压水工程场区承压水主要赋存于⑤2粉砂夹粉土层中，承压水补给来源为上部松散层渗入补给、微层压水与之联通补给、越流补给及地下径流排泄承压水层顶埋深26.1m，承压水位埋深4.75m，承压水位标高-1.66m观测时间2012年3月20日～2012年3月26日⑶ 地质条件评价① 本工程区间地质属于软土地基，围岩分级为Ⅵ级，可挖性分级为Ⅰ级② ④2粉土夹粉砂层透水性较强，且为承压含水层，在一定的动水压力作用下易产生流土、管涌等不良地质，可能导致盾构掘进面不稳定。

③ ④1层和⑤1层粉质粘土工程性质一般，土体相对较弱，具有一定的触变性，在动力作用下，土体结构较易破坏，使强度降低、变形增加，导致开挖面失稳2、施工工期计划截至8月10日，尹通区间左线已推拼280环，左线502环穿越高压天然气管道，按目前掘进速度，预计8月30日左线首先穿越高压天然气管道；右线506环穿越高压天然气管道，尹通区间右线预计9月5日始发，10月25日右线将穿越高压天然气管道3、施工风险分析3.1地质风险盾构穿越④1层和⑤1层粉质粘土层，土体相对软弱，具有一定的触变性，在动力作用下，土体结构较易破坏，④2层粉土夹粉砂层，透水性较强，且为微承压含水层，在一定的动水压力作用下易产生流土、管涌等不良地质，可能导致盾构掘进面的不稳定3.2环境风险高压天然气管道紧邻郭新河，河面宽26m，河底距离隧道顶垂直距离8m，盾构穿越高压天然气管道时基本位于④2层粉土夹粉砂层中，土体在动力作用下扰动后极易发生变形，引起高压天然气管道变形过大甚至开裂3.3自身风险高压天然气管道直径为0.5m，与左线隧道最小垂直净距5.258m，与右线隧道最小垂直净距4.258m盾构机在到达高压天然气管道前，如果土压力设置过大、出土量少，会对前方土体进行挤压，土压力升高，高压天然气管道原本四周平衡的受力状态就会发生变化，单侧局部荷载过大，管道会产生变形。

反之土压力设置过小，就会产生局部超挖，盾构机前面土体坍方，管道四周受力平衡也会受到破坏，严重时可能危及高压天然气管道安全如何保证隧道穿越时土体稳定，管道不受破坏，是本工程施工控制的重点4、盾构机施工情况及控制要点4.1盾构机概况本区间采用2台铁建重工ZTE6410mm土压平衡盾构机进行掘进施工盾构推进时，碴土通过刀盘开口进入土仓，再经过螺旋输送机从土仓底部排出，由皮带输送机运送排入土箱，然后由土箱车送至地面其工作原理见下图土压平衡工作原理示意图盾构推进时，前端刀盘切削土层，切削下来的土体进入密封土仓，当土仓内的土体足够多时，可与开挖面上的土、水压力相平衡，使开挖面地层保持稳定盾构设有螺旋输送机，由其将渣土排送到土箱，运至地面螺旋输送机的排土口上装有滑动闸门或螺旋式漏斗，以控制出土量在盾构掘进过程中向开挖面加压灌注水、粘土、膨润土、高浓度泥水、泥浆和泡沫等，同时靠刀盘和搅拌翼混合搅拌切削下来的土体，使之具有止水性、流动性使得切削下来土体能够顺利排出，又能提供压力，与开挖面的水、土压保持平衡由于土压平衡盾构机对推进时的土压力控制比较精准，所以推进时对周围环境的影响也非常小，完全适用于穿越软土的隧道施工。

4.2盾构控制要点在穿越高压天然气管道施工中，盾构将对管道产生影响，盾构推进产生的推进力、侧摩阻力以及盾构推进后所引起的土体变形将影响管道受力状态，破坏管道整个受力体系，危及管道安全有效地控制掘进参数是施工的关键控制点，做到以严谨的施工技术为依托、精心施工、精细管理4.2.1开挖面稳定控制 沉降控制的关键之一是开挖面的稳定控制开挖面的控制是个系统控制过程，涉及水土压力、出土量、添加剂的使用等掘进参数的控制和优化，而掘进参数优化的基础又来源于施工过程中对沉降数据的分析、沉降规律的掌握、土压波动的控制程度和稳定程度的评估等盾构施工作为一种动态的施工控制过程，在过高压天然气管道之前的50米的施工技术管理的成果对过高压天然气管道施工具有很大的指导作用，必须加强前期的施工技术管理4.2.2添加剂的使用管理添加剂的合理使用是确保盾构顺利掘进、维持开挖面稳定、实现均衡连续盾构施工的关键盾构机操作手和值班工程师在盾构机掘进时，随时观察和分析扭矩、推力、土压及波动、螺旋输送机排出土的状态（即塑流性），对水、泡沫的加入方式、部位、加入量、参数设置等进行调节和控制，并始终让刀盘及螺旋输送机工作油压保持正常的数值。

根据该段区域的实际情况，盾构穿越的是粉质粘土、粉土夹粉砂区域，粉质粘土、粉土和粉砂自身具有较高的细颗粒含量，加入适当的泡沫可以使土体的塑流性得到较大的改善，保证掘进的正常进行，使得盾构前方土压保持稳定，较好的控制地面的隆陷在泡沫的使用方面除了达到机械及物理改良之外，另外一个重要的作用是作为软保压的介质，以实现全断面的压力平衡，这也是在软土地层及临时停机期间重要的维持开挖面稳定的措施在泡沫参数设定方面，盾构操作手应密切注意实际出土状况，土压变化，刀盘及螺旋机的工作状况来及时调整泡沫流量、溶液配比和发泡倍率等参数泡沫加入不足时，排土困难，还容易在刀盘中心形成泥饼；泡沫加入过多，对土压维持不利所以要根据过高压天然气管道之前的50米段积累这方面的施工参数，确定一个最佳的泡沫添加参数值4.2.3 壁后注浆控制和管理为了确保浆液能及时填充管片壁后形成的空隙，并保证充填度和压力，需采取同步注浆为主，辅以二次注浆的措施，并合理确定注浆的点位、时机、压力和量同时根据掌握的反馈信息及时调整浆液的配比，使浆液的配比更科学、更合理为保证浆液的质量，要对制备浆液的原材料进行严格控制，要定期测定浆液的坍落度、粘性、离析率、凝结时间、抗压强度等。

在掘进过程中有可能有盾尾密封刷漏浆而造成实际注浆量不够的情况,所以在掘进过程中,如果发现有漏浆情况,应及时停止掘进,手动开启盾尾油脂注入系统,盾尾停止漏浆后再掘进为了确保注浆的效果能达到过高压天然气管道的要求，在过高压天然气管道之前的50米施工中，要总结积累注浆压力和注浆量的参数，并根据监测来控制注浆量和注浆参数，以便确保过高压天然气管道的安全5、盾构下穿高压天然气管道施工技术措施5.1施工准备5.1.1现场踏勘及资料收集穿越施工前约20天，通过勘探部门的现场勘探工作，掌握现场的工况条件目前高压天然气管道已投入运营，因此施工前需协同业主与苏州天然气管网股份有限公司联系，加强沟通，将穿越风险降低到最小程度5.1.2 分阶段控制区划分根据盾构穿越高压天然气管道的工况特点，将盾构穿越分为3个阶段，分别为盾构穿越前试推进阶段（A区），盾构穿越阶段（特区）和盾构穿越后阶段（B区）5.1.2.1 盾构穿越前试推进阶。