甌江北支管線盾構(gòu)始發(fā)井設(shè)計(jì)

劉娜娜

(勝利油田勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東東營(yíng) 257000)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，長(zhǎng)輸管線大力建設(shè)，管線盾構(gòu)隧道的優(yōu)勢(shì)日益顯現(xiàn)。而盾構(gòu)工作井作為盾構(gòu)機(jī)始發(fā)和接收的場(chǎng)所，其設(shè)計(jì)的安全合理性直接影響了工程的成敗。

本文以甬臺(tái)溫天然氣管道工程中甌江北支盾構(gòu)為例，對(duì)其始發(fā)豎井進(jìn)行研究和總結(jié)。

1 工程概況

1.1 地理位置及概述

甌江北支盾構(gòu)是甬臺(tái)溫輸氣管道工程的重要組成部分，位于甌江入海口處。始發(fā)井位于浙江溫州龍灣區(qū)靈昆島內(nèi)，盾構(gòu)穿越甌江北支水道和歧頭山山體，全長(zhǎng)約3 059 m。

本工程設(shè)計(jì)管線直徑DN813，設(shè)計(jì)盾構(gòu)內(nèi)徑為2 440 mm。

1.2 工程地質(zhì)條件

表1 主要物理力學(xué)指標(biāo)推薦值表

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 豎井結(jié)構(gòu)比選

盾構(gòu)工作井根據(jù)其性質(zhì)、斷面大小、地質(zhì)情況、深度等一般可采用沉井、礦山法、基坑支護(hù)加內(nèi)襯等施工方式?；又ёo(hù)方式一般為地下連續(xù)墻支護(hù)、SMW法、排樁支護(hù)、板樁支護(hù)、土釘墻支護(hù)等，也可以組合支護(hù)。

根據(jù)地層條件，始發(fā)井可選施工方案有:沉井法、地下連續(xù)墻法、鉆孔灌注樁法及SMW法等。工法比較見(jiàn)表2。

表2 工法比較表

2.2 斷面形式選擇

盾構(gòu)工作井一般采用圓形或矩形斷面，斷面尺寸根據(jù)盾構(gòu)機(jī)大小及管道安裝施工確定。據(jù)調(diào)查，2440型盾構(gòu)機(jī)主機(jī)長(zhǎng)度約15 m，為滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、盾構(gòu)始發(fā)、管線安裝及使用功能等要求，設(shè)計(jì)中采用 φ18 m(內(nèi)徑)的圓形沉井。沉井采用 C40，P10厚1.2 m鋼筋混凝土澆筑。

2.3 穩(wěn)定性分析

1)下沉穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算。當(dāng)下沉系數(shù)較大，或在下沉過(guò)程中遇有軟弱土層時(shí)，應(yīng)進(jìn)行沉井的下沉穩(wěn)定驗(yàn)算，并符合下式的要求［2］:

其中，kst，s為下沉穩(wěn)定系數(shù);為驗(yàn)算狀態(tài)下水的浮托力標(biāo)準(zhǔn)值，kN;Ffk′為驗(yàn)算狀態(tài)下井壁總摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，kN;Rb為沉井刃腳、隔墻和底梁下地基土的極限承載力之和，kN。

沉井井底為淤泥質(zhì)粘土，地基承載力不足，設(shè)計(jì)采用旋噴樁加固，加固后地基承載力不小于0.8 MPa，井底地基承載力按照0.8 MPa計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算，kst，s=0.867，沉井下沉穩(wěn)定計(jì)算滿足規(guī)范要求。

2)抗浮驗(yàn)算。沉井抗浮應(yīng)根據(jù)實(shí)際可能出現(xiàn)的最高水位進(jìn)行驗(yàn)算，并符合下式的要求［2］:

其中，kfw為沉井抗浮系數(shù);為基底的水浮托力標(biāo)準(zhǔn)值，kN。

沉井總重:

套井自重:

加高節(jié)自重:

浮力:

經(jīng)計(jì)算，kfw=1.1，沉井抗浮驗(yàn)算滿足規(guī)范要求。

3 結(jié)語(yǔ)

沉井在深基坑施工中具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):施工技術(shù)成熟，施工質(zhì)量可靠性高，占地面積小，不需要基坑圍護(hù)，技術(shù)上較穩(wěn)妥可靠，無(wú)需特殊的專業(yè)設(shè)備，而且操作簡(jiǎn)便，內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間亦可得到充分利用。通過(guò)穩(wěn)定性驗(yàn)算，證明在此地質(zhì)條件下，結(jié)構(gòu)形式選擇合理。

但是由于工程設(shè)計(jì)中地質(zhì)條件復(fù)雜多變的特性，有限的鉆孔、勘察手段很難完全掌握實(shí)際的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，故通過(guò)施工中的地質(zhì)調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，確認(rèn)和修正設(shè)計(jì)參數(shù)是極其重要的。在施工現(xiàn)場(chǎng)建立完善的監(jiān)控量測(cè)體系是監(jiān)視圍巖穩(wěn)定、判斷支護(hù)設(shè)計(jì)是否合理、施工方法是否正確的重要手段，也是保證安全施工、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要條件，應(yīng)貫穿施工的全過(guò)程。

［1］中鐵隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，勝利油田勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.甌江北支穿越詳細(xì)設(shè)計(jì)［Z］.2012.

［2］CECS 137∶2002，給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.