盾构下穿石油管道施工技术方案.docx
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盾构下穿石油管道施工技术方案
盾构下穿石油管道施工技术方案
盾构下穿石油管道施工技术方案
1.技术预备
1.1现场生产预备
①充分了解施工现场及四周环境提前做好沟通协作以确保各项工作的顺利进行。
②在盾构开始下穿管线前，针对管线的特点及重要性，向施工队伍进行进场安全教育。
=3\*GB3③依据工程进度提前预备材料打算，支配材料分批进场。
材料进场时要检查出厂质量证明书，出厂证明书不齐全或没有证明书的不同意进场。
材料进场后依据设计、监理及规范要求，对进场材料进行抽检与复试，对不合格材料予以清退。
1.2技术预备
①组织人员进行现场施工前的调查，主要目的是对编写施工方案时的调查进行进一步的复核和补充完善，并以此补充完善施工方案，以便有针对性地指导施工，并办理有关的手续。
②对现场施工人员进行生产、技术、安全等方面的交底，组织工人进行相关的学习和培训。
1.3劳动组织预备
①组织治理机构的建立。
②依据劳动力需要量打算，组织劳动力进场，组建好作业队组，并支配好工人的后勤工作，然后按作业队组编制组织上岗前培训,主要包括：
规章制度、安全施工、操作技术和精神文明教育等方面。
2.重、难点分布及对策
2.1石油管道安全爱护标准
1、管线变形一般操纵在5mm内，具体操纵指标由管线产权单位明确。
本次报告中西气东输管线的操纵标准可参考XX州轨道交通2号线齐门北大街站～金民东路站区间下穿西气东输管道中《关于请求提供西气东输管道相关材料的函》的回函要求，管道的变形操纵指标如下：
1〕在交叉区域30m范围内，管道同意的最大沉降为5cm；
2〕轴向拉伸变形操纵指标为0.9mm/m，最大同意压缩变形为0.62mm/m，同意纵向最小曲率〔‰〕/曲率半径〔m〕为0.9843/1016；
3〕此处振动速度应操纵在7cm/s。
2.2分析
1、石油运输管道为带压管道，接头处易因下部土体的失稳脱节；
2、隧道上部土体较为脆弱，且孔隙率较大，在盾构机扰动下易发生土体下沉；
3、石油运输管线政治意义重大，一旦造成破坏，会带来很大的负面影响。
2.3对策
如何操纵好掘进，削减地表沉降，保证下穿管线的安全与稳定，是掘进的主要难题。
1、优选最正确盾构施工参数，保证开挖面稳定，加强同步注浆与必要的补压浆措施，来操纵结构的沉降；
2、随时调整盾构施工参数，削减盾构的超挖和欠挖，以改善盾构前方土体的坍落或挤密现象，降低地基土横向与竖向变形；
3、盾构推动过程中，操纵好盾构姿态，幸免盾构上浮、叩头和后退等现象发生，盾构在曲线段掘进时，须放慢掘进速度、削减超挖，加大注浆量并加强纠偏测量工作，以削减地层损失，防止上部地层被击穿。
4、接受同步注浆，加固盾尾通过时隧道四周可能形成的松动土体，削减四周土体的位移，减小对管线的影响；
5、加强监测，实行相应措施，包括设置管线沉降预警值、对管线的变形、沉降的监测、如发生较大变形或沉降超过预警值，准时反馈以调整施工参数和实施帮助施工技术措施；
6、与管线相关的产权单位主动沟通，确定管线沉降同意值；
7、加强机械保养，严禁盾构机在此处停机。
2.4预防措施
（1）盾构到达前，操纵掘进、加强土仓压力操纵，加强监测、加强同步注浆和二次补浆；到达时，加强对管线及土体位移检测，准时调整盾构施工参数，进行信息化施工；穿越后，对管线及地面沉降进行长期检测，必要时进行二次注浆；
（2）盾构下穿过程中严格操纵相关盾构施工参数，幸免对地层扰动过大；
（3）实行合适的地层改进措施，改善土体的流塑性，保持进出土顺畅并有效操纵出土量；
（4）确定与开挖地层相适应的同步注浆配比、注浆量和注浆压力，并准时进行二次补浆；
（5）注浆应匀称，依据推动速度的快慢适当地调整注浆速率，尽量做到与推动速率相符；
（6）实行措施提高搅拌浆的质量，减小同步注浆浆液的初凝时间，保证浆液的强度；
〔7〕盾尾油脂：
盾尾油脂应接受高质量产品，用量为≥35kg/环。
3.施工方法
3.1试验段选取
为保证黄河路站～龙虎塘站区间盾构下穿中石化石油管道等重要风险源施工质量及盾构施工对周边自然环境的造成的影响最小化，依据本标段盾构施工范围内地质状况进行试验段选取。
在试验段施工时，做好施工参数总结与记录。
盾构在未到达下穿区域前提前做好试验段，试验段选择与下穿区域范围内地质相同的区域内进行，依据招标设计图纸地质剖面图及现场状况，本次试验段选取范围为120m，试验段起始里程桩号为：
SK30+690，终点里程桩号为：
SK30+570，共计100环，环号为：
黄河路站～龙虎塘站盾构区间施工第578环至第678环。
试验段应加强监控量测，对每日的掘进参数〔包括注浆量、注浆压力、推动速度及推力等〕及监控量测数据进行统计、仔细分析，总结好盾构试验段施工掘进阅历，进一步优化盾构施工参数，为下穿中石化管线盾构穿越区域做好充分预备。
试验段施工过程中，必要时可以利用刀盘上的加泥孔向前方土体添加泡沫剂来改进土体，增加土体的流塑性。
土体流塑性增加之后有三个作用：
其一：
是盾构机前方土压计反映的土压数值更加精确；
其二：
确保螺栓输送机出土顺畅，削减盾构对前方土体的挤压；
其三：
准时充填刀回旋转之后形成的空隙。
3.2掘进模式
优选最正确盾构施工参数，保证开挖面稳定，加强同步注浆与必要的补压浆措施，来操纵结构的沉降；随时调整盾构施工参数，削减盾构的超挖和欠挖，以改善盾构前方土体的坍落或挤密现象，降低地基土横向与竖向变形；推动速度应操纵在20～30mm/min以内，推力操纵在600～1400t左右，刀盘转速操纵在1.3～1.8rpm，底部土仓压力操纵在0.21-0.22MP。
每环理论出土量=π/4×D2×L=3.14/4×6.422×1.2=38.82m3，盾构穿越石油管道段推动出土量操纵在38.04m3/环～
掘进过程中发觉盾构机偏差时应渐渐调整，严禁猛烈纠正。
在实际操纵时，可依据导向系统显示屏上自动测量系统测得值与DT的差值来调整，即调整图标头部与尾部尽可能靠近坐标原点。
3.3同步注浆
同步注浆接受42.5一般硅酸盐水泥砂浆，稠度9~12cm，初凝时间3~4h，7天强度≥0.4MP，14天强度≥1.0MP；同时浆液配比须经试验确定。
同步注浆压力：
一般取0.3~0.35Mp，注浆量取5-5.0m3/环，实行注浆压力和注浆量双重操纵，砂层地段注浆量依据注浆压力适当加大。
依据以往地铁施工阅历结合本标段地质条件拟定同步注浆配比方下：
同步注浆配比1m3
水泥
粉煤灰
砂
膨润土
水
240Kg
200Kg
800Kg
66Kg
483Kg
同步注浆操纵地面沉降要点
1、在壁后注浆施工中，为操纵注浆效果和质量，对注入压力和注入量这两个参数进行严格操纵，将实行以设定注入量〔不小于5m3/环〕为主，兼顾注入压力〔注浆压力3~3.5br〕的方案；
2、当注入量无法满足要求时，实行保持注浆压力并延长注浆时间〔15分钟左右〕的方案；
3、在实行保压延时的方案后注入量仍低于预定注入量时，马上汇报至联合现场值班小组；
4、24小时作业结束前最终一次拌浆拌制清洗浆液，并压送至盾尾浆管。
长时间停立刻，须将压浆直管及环管等全部拌浆、注浆设备用水循环清洗。
3.4二次注浆
为了防止同步注浆不能很好的填补管片背后的空隙，在双线通过后，发生较大沉降，在连接桥右侧的平XX上放置一XX气动注浆泵，在掘进的同时，管片脱出盾尾5环进行二次注双液浆。
二次注浆也与掘进同步。
双液浆的配比为：
水泥浆与水玻璃体积1:
1，水玻璃用水稀释1:
3，水泥浆水灰比1:
1；
每环注浆量约为0.5～1m3，注浆压力操纵在3br以内，适量多次注入，依据注浆压力及监测调整。
3.5操纵措施
1、由于龙~黄盾构区间第⑤1及第⑤2层土性不匀称，第⑤1层为呈稍密～中密状态的砂土夹粉土，第⑤2层为中密～密实状态砂土，在同一区间段中往往会涉及到密实度不同、夹粘程度不一的粉土、砂土层，对操纵土压平衡较为不利。
因此，在盾构在未到达下穿管线区域前提前做技术预备，对每日的掘进参数〔包括注浆量、注浆压力、推动速度及推力等〕及监控量测数据进行统计、仔细分析，依据分析结果总结出最优参数，为盾构下穿管线施工做好充分预备。
2、盾构在下穿管线区域之前严格做好安全技术交底工作，严格根据试验段优化的参数操作，将沉降降低到最小值。
在邻近管线影响范围内掘进时，应依据盾构姿态适当使用仿形刀和千斤顶编组推动，纠偏速度不宜过快，尽量保持盾构机体平稳掘进，防止盾构机体对四周土体扰动以及超挖造成地层损失，对地表沉降操纵产生不利影响。
3、做好盾构机的修理保养工作，幸免在穿越管线范围内停机检修或更换刀具。
4、在盾构掘进时，严格操纵盾构机掘进参数和出土量，实现连续匀速掘进，以削减对土层的扰动，加强盾构机及后配套设施的治理、维护，幸免因盾构机的停留而造成施工中断。
5、施工中留意对盾构机姿态进行操纵，确保盾构根据设计线路推动，削减盾构的超挖和欠挖，以改善盾构前方土体的坍落和挤密现象。
6、实行合适的地层改进措施，改善土体的流塑性、保持进出土顺畅并有效操纵出土量。
7、因盾构掘进施工沉降发生在盾尾通过及浆液收缩阶段故在盾构下穿完燃气管线48~72小时内，须对下穿区域内进行径向注浆，注浆范围为隧道外3m，中止后续沉降。
8、盾构在下穿管线施工期间确保最优的盾构参数，以“快速〔施工时间〕、匀速〔推动速度〕〞为措施，对四周环境扰动最小为目标，顺利安全完成盾构机下穿施工。
9、成型隧道渗漏对地层沉降影响比较大，故施工中要确保管片的拼装质量。
利用盾尾间隙监测系统，把握管片在盾构机内的精确位置，依据盾构姿态调整拼装管片点位，保证管片拼装质量。
10、盾构施工期间对影响范围内的地表沉降观测点及管线沉降观测点进行监测，并依据监测结果准时反馈给项目部治理人员，依据实际状况对掘进参数和注浆参数做相应的调整，必要时准时进行二次注浆，到达操纵地表沉降，保证输油输气管线的安全。
掘进过程中的监测
1监测内容和方法
由于自然 气管线和石油管线位于通江路正下方，无法对管线直接进行位移监测，因此在盾构施工时，主要通过监测管线上方地表变形，分析管线的变形。
盾构穿越前10天应完成实测点布置工作，沿管道长度方向在管顶每2m布置一排测点，测点深度2-3米，在管线北侧布置深埋点，距离管线中线2米，间距2米，深度同管线埋深。
下穿管道前三天通知输油管道运营单位。
建立专业监测小组，以项目总工程师为直接领导，由具备有丰富施工阅历、监测阅历及有结构受力计算、分析能力的工程技术人员组成。
负责监测方案的制定、监测点的埋设和监测仪器的调试、监测数据的收集、整理和分析，并接受先进可靠的计算软件，快速、准时精确的反馈信息，指导施工。
在盾构机穿越管线时，依据地下反映状况随时监测，并准时反馈给掘进指挥人员。
在无指示时，两小时监测一次。
测点布置及监测项目要求见下表：
表4-1测点布置及监测项目要求
监测项目
测点布置
预警值
报警值
同意值
地表沉降
沿管道长度方向2米/个
±6mm
±10mm
±15mm
2盾构掘进测量
盾构掘进测量主要指盾构姿态测量，包括平面偏离测量和高程偏离测量。
为了更加精确地操纵掘进状态，本工程对测量内容、测量仪器及测量频率做出了如下要求:
盾构姿态测量应满足以下要求：
①盾构姿态测量主要内容包括横向偏差、竖向偏差、俯仰角、方位角、滚动角和切口里程；
②盾构姿态计算数据精度应符合表4-2规定：
表4-2数据计算精度要求
名称
单位
精度要求
横向偏差
mm
1
竖向偏差
mm
1
俯仰角
’
1
方位角
’
1
滚动角
’
1
切口里程
m
0.01
③盾构下井就位后利用人工测量方法精确测定盾构的初始姿态，盾构自身导向系统测量结果应与人工测量结果一致。
测量结果应提交给监理工程师和业主项目主管工程师。
④应在完成管片拼装后进行盾尾间隙测量；在完成壁后注浆时进行衬砌环中心坐标、底部工程、水平直径、垂直直径和前端里程的测量，测量误差为±3mm。
⑤盾构施工过程中应常常进行盾构姿态和管片位置的人工复核测量，同时加强轴线测量的复核。
盾构管片姿态实测实量要求。
盾构隧道内每推动10环至少进行一次管片姿态测量复核，且每次必需测至盾尾内最终一环；每次管片姿态测量与上次测量重复管片的数量不得少于20环。
依据测量结果进行管片位置与位移分析，进行信息反馈，进行掘进参数〔盾构姿态、注浆参数、浆液胶凝时间等〕的调整。
⑥测量数据应准时提交给监理工程师和业主项目主管工程师，监理工程师对每班的测量数据进行至少一次的校复核。
3监测仪器
水准仪接受天宝电子水准仪〔型号：
〕DINI03和配套的两把条码尺〔型号：
〕DL12。
管片监测接受徕卡全站仪TCR1201。
4监测点布设频率
在施工前，布设深层监测点，点位深度和管线深度相适应，点位布置为每个横断面11个监测点，间距2m，共布置两个断面，两个断面均在管线北侧，距离管线2m。
通过对深层监测点观测，预判下穿管线段监测点位沉降状况。
在施工前同时布设两排管线点位于管线中线上，深度2-3m，间距2米。
布设示意图见下列图。
当盾构刀盘距离输油输气管道小于30m时，监测频率1次/2h；当盾构刀盘距离输油输气管道大于30m小于50m时，监测频率1次/d；当盾构刀盘距离输油输气管道大于50m时，监测频率1次/周；盾构通过管道1月后，监测频率减小为1次/月，连续监测不小于6个月。
图4-1输油、输气管道沉降观测点示意图
表4-3输油管道沉降观测点监测频率表
序号
监控项目名称
布点原则及布点数量
监测频率
1
石油管道沉降
沿管线2米布设一沉降观测点，接受间接点法埋设，共计布设22个测点
一般状况:
行进至影响区域内：
4h/d
预警状况:
行进至影响区域内：
2h/d
2
地表沉降
加密布设三个地表监测横断面，共计布设33个测点
一般状况:
行进至影响区域内：
4h/d
预警状况:
行进至影响区域内：
2h/d
5数据处理及分析
每次监测后，通过测量出来的监测点的高程值计算高程的改变。
然后绘出测点的累计沉降――时间图和每次沉降――时间图。
方案盾构施工技术管道盾构下穿石油管道施工技术方案
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