一种盾构下穿时既有管道的保护方法技术

技术编号：41281518 阅读：6 留言：0更新日期：2024-05-11 09:31

本发明专利技术涉及一种盾构下穿时既有管道的保护方法，包括：将门架架设在管道上方后通过钢绞线悬吊管道，并采用千斤顶对钢绞线预紧；监测在盾构隧道与管道平面投影相交位置处的管道底部的应变片的应变并得到应变变化累计值ε<subgt;t</subgt;，当大于0.5倍[Δε<subgt;t</subgt;]时，通过千斤顶逐级张拉对其进行消除，始终将其控制0.5倍[Δε<subgt;t</subgt;]内，[Δε<subgt;t</subgt;]为盾构隧道与管道平面投影相交位置处管道的底部容许最大拉应变增量[Δε<subgt;t</subgt;]；盾构机掘进下穿管道后驶离管道，3天内的应变变化累计值小于0.05倍[Δε<subgt;t</subgt;]时停止应变观测；用水泥浆在管道纵轴线方向上注浆，7～10天后恢复地面。本发明专利技术能够保证盾构施工过程中管道的安全的目的。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于隧道工程，尤其涉及一种盾构下穿时既有管道的保护方法，使盾构隧道安全下穿既有管道，保证盾构隧道下穿既有管道的安全。

技术介绍

1、盾构隧道施工时，会引起地表沉降，进而造成既有管道产生竖向变形，可能引发管道泄漏、爆炸等事故。目前，保证盾构隧道下穿管道的安全的传统技术方法为：

2、(1)中国专利(公开号：cn111173027a，公开日期：2020年05月19日)一种既有管线加固保护的施工方法，包括：既有管线的防护方法、既有管线的加固方法、地下管线的防护方法以及地下管线的探测及保护方法；既有管线的防护方法包括5个施工步骤，既有管线的加固方法包括：施工道路下方的管线加固和基坑开挖后暴露或接近暴露的管线的加固；地下管线的防护方法包括：交叉、平行方式管道的防护、临近沟槽管道的防护以及燃气管道的防护；地下管线的探测及保护方法包括步骤：a.明挖2m深探坑；b.局部重要管线用地质雷达探测仪探测；c.临时悬吊的现有管线沉降和水平位移观测；d.不可迁移管线用托板绑吊法或悬吊法对管线保护。该专利技术采用防护加固措施降低了管线事故。

3、(2)中国专利(公开号：cn210564532u，公开日期：2020年05月19日)一种地下管线加固结构，包括：设于盾构区间上方的注浆管和注浆体；注浆体内设有注浆腔，注浆腔设置于管线下方，注浆腔与管线的最小距离为0.5～1m；注浆腔沿管线径向的截面为v型或圆弧状，且注浆腔围绕管线设置；注浆管包括分别设于注浆管两端的注浆端和出浆端，注浆端位于注浆体外部，出浆端连通注浆腔。该技术的地下管

4、上述传统保证盾构隧道管道安全的方法存在以下问题：

5、(1)中国专利(公开号：cn111173027a，公开日期：2020年05月19日)提出的一种既有管线加固保护的施工方法主要存在的问题：一是操作繁琐，造价高昂，施工时间较长；二是属于被动加固，不能根据管道安全需求进行实时调整。

6、(2)中国专利(公开号：cn210564532u，公开日期：2020年05月19日)提出的一种地下管线加固结构主要存在的问题：一是加固范围宽，加固范围深，工程量大，造价高昂。二是土体加固形成的水泥土其抗拉强度较低，一般只能提供零点几个兆帕的拉应力，难以承受大的变形与受力；属于被动加固，不能根据管道安全需求进行实时调整。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种盾构下穿时既有管道的保护方法，实现了在整个盾构施工过程中，通过门架悬吊保证管道安全的目的。

2、一种盾构下穿时既有管道的保护方法，具体包括以下步骤：

3、步骤一：将预制管桩对应于门架的两个末端打入位于盾构隧道间的地基中，临时固定好门架的架体后，在预制管桩和门架的两个末端之间浇筑混凝土的承台，混凝土的浇筑使得预制管桩、门架和承台连接形成整体，使门架架设在既有管道上方，门架的两个固定点位于管道两侧、盾构隧道之间；

4、步骤二：对管道上方的覆土沿隧道方向开挖，形成布设钢绞线的工作面；将钢绞线兜过管道的底部后，其两端采用千斤顶固定在门架顶部的横梁上；所述管道与横梁间的这部分所述钢绞线与地基表面垂直，形成门架悬吊管道结构；

5、步骤三：在盾构隧道与管道平面投影相交位置处的管道底部贴测量管道纵向应变的底部应变片，底部应变6连接数据采集仪器后，采用千斤顶5kn～10kn的力对钢绞线预紧，之后回填土方；

6、上述步骤一～步骤三需在盾构机朝着管道方向掘进并距离管道4～6倍盾构隧道直径前完成；

7、步骤四：在盾构机距离管道6～8倍盾构隧道直径时，开始监测底部应变片的应变并得到应变变化累计值εt；随着盾构机的掘进，当应变变化累计值εt大于0.5倍[δεt]时，盾构机停止掘进，通过千斤顶按照5kn一级逐级张拉钢绞线消除应变变化累计值εt，盾构机重新掘进；如此反复，在整个盾构机掘进过程中，始终将应变变化累计值εt控制0.5倍[δεt]内；

8、所述[δεt]为在盾构隧道施工时，盾构隧道与管道平面投影相交位置处管道的底部容许最大拉应变增量，由有限元计算分析确定；

9、步骤五：盾构机掘进下穿管道后驶离管道，持续观测应变变化累计值εt，如满足在3天内的应变变化累计值εt小于0.05倍[δεt]时的条件，可停止应变观测并开展下一步工作；

10、步骤六：采用0.5～1.0mpa的压力、在管道纵轴线方向上以30°～50°斜向地用水泥浆在管道纵轴线方向上对称地对管道底部进行注浆，在管道纵轴线方向上注浆的长度lzj为管道直径的10～15倍，在管道底部形成管道注浆加固体；

11、步骤七：7～10天后，将钢绞线两端的千斤顶卸下后回收，将地面以上钢绞线切断后回收；将门架拆除后回收，之后清除承台，恢复地面，实现盾构隧道施工时对管道的保护工作。

12、本专利技术的有益效果是：

13、1.本专利技术实现了在整个盾构施工过程中，通过千斤顶张拉钢绞线，使钢绞线在管道处产生的竖向向上的力来克服盾构下穿管道时管道所产生的竖向位移，实现对管道竖向向下位移的主动的、有效的控制，避免管道因盾构施工下穿时，管道因竖向位移过大、在管道中产生过大应力而引发事故的发生；

14、本专利技术采用有限元手段，确定在盾构隧道施工时，盾构隧道与管道平面投影相交位置处管道的底部容许最大拉应变增量[δεt]；门架可提供张拉钢绞线时所需的支撑，通过监测底部应变片的应变并得到应变变化累计值εt；在盾构机掘进过程中，在应变变化累计值εt大于0.5倍[δεt]时，盾构机停止掘进，通过千斤顶逐级张拉钢绞线消除应变变化累计值εt。

15、本专利技术实现了在整个盾构施工过程中，通过门架结构张拉钢绞线的方法，将底部应变片的应变变化累计值εt控制在0.5倍[δεt]内；保证盾构施工过程中管道安全的目的。盾构机掘进下穿管道后驶离管道，如在三天内的应变变化累计值εt小于0.05倍[δεt]，则说明盾构机掘进施工对管道的影响已经十分微小，可停止应变观测并开展下一步工作，可有效保证管道的安全。同时，本专利技术在步骤7中，在管道2纵轴线方向上注浆的长度lzj为管道2直径的10～15倍范围内，采用0.5～1.0mpa斜向对管道底部进行注浆，可将钢绞线向上抬升管道时形成的管道下方与土体之间的空隙实现有效填充，避免了在释放钢绞线张拉力后管道发生竖向位移、导致管道处于不利受力情形的出现。

16、2.本专利技术提供的方法采用的门架、千斤顶、部分钢绞线可回收的方式，克服了传统被动加固技术中工程量大、造价高昂的不足；门架技术成熟，结构简单，施工工期短；形成了一套针对盾构隧道下穿管道的独特、技术成熟、利于推广的施工方法。

17、3.本专利技术通过门架主动控制管道的拉应变，管道竖向向下变形产生的竖向作用力通过钢绞线传递给横梁，之后通过门架向下传递至预制管桩，预制管桩通过其与土之间的摩阻力来抵抗该竖向作用力。该盾构下穿时既有管道的保护方本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种盾构下穿时既有管道的保护方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

【技术特征摘要】

1.一种盾构下穿时既有管道的保护方...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎谨烁，薛兴伟，张可心，弓超凡，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：

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