盾构下穿污水管工艺控制流程见图8-21。

图8-21　盾构下穿污水管工艺控制流程

1）污水管流量确定

①在污水排放高峰期采用流速仪测定污水管内污水流速v，测得结果如表8-6所示：

表8-6　污水管流速测量

污水抽排水泵流量应满足高峰期排污需求，故按管内最大流速计算污水管流量。

②根据下式计算污水管流量。

式中　Q——污水管流量（m3/h）；

r——污水管内半径，r=0.4 m；

v——污水流速，v=0.24 m/s。

则污水管高峰期排污量：

③水泵选择。

拟选用流量为600 m3/h，功率45 kW的污水潜水泵作为抽排水泵，根据下式验算水泵是否满足污水管高峰期排污需求。

式中　Q1——污水泵实际流量（m3/h）；

K——流量衰减系数，考虑管道摩擦等影响，取K=0.8；

Q0——水泵设计流量，Q0=600 m3/h 。

代入以上数据得：

故该水泵满足抽排要求。

2）抽排试验

①试验目的。

通过现场实地抽排验证理论计算是否正确，水泵选取能否满足污水跳排要求。

②试验准备。

a.做好和产权单位的沟通协调工作，完善相关手续。

b.进行人员、材料及设备准备。

c.安排专人做好试验记录。

③试验过程。

a.在抽排开始前连接好各种设备、管道并验证其完好性。

b.抽排试验选用盾构区间范围内最下游的两个井口作为试验抽水和排水井口，采用专业潜水员在凌晨3点污水流量最小的时候下井对上游下井口封堵截住污水和下游上井口封堵防止抽排污水倒灌。

c.确认封堵效果后立即在上游井口下主水泵（流量600 m³/h）一台，辅助水泵（流量100 m³/h）一台。

d.确认水泵安装正常后启动主水泵开始抽水，试验记录人员开始记录井内水位变化并观察水泵出水是否正常。

e.若发现井内水位上升，主水泵流量无法满足要求则启动辅助水泵。

f.若发现水位下降至水泵顶面则关闭水泵，防止烧坏水泵，待水位上升至原位后重启水泵。

g.做好各项数据记录（包括抽水时间、关闭/开启主水泵时间、关闭/开启辅助水泵时间等）。

④试验结论。

根据试验结果表明：试验全程无须启动辅助水泵，主水泵在污水排放高峰期工作时间为42 min，间隔5 min。因此选择功率45 kW、流量600 m³/h潜水污水泵满足污水跳排要求。

3）地面污水管跳排(www.daowen.com)

①潜水员在污水流量最小的时候下井封堵上游下井口和下游上井口。

②采用水泵将上游井内污水抽排至下游井口内。

③用小型污水泵将中间污水井的污水抽排掉。

④盾构开始掘无水管道之间区段。

⑤循环以上步骤。

地面污水管跳排技术见图8-22。

图8-22　地面污水管跳排技术

4）掘进参数控制

①严格控制出土量，禁止发生超挖、欠挖等现象。

对出渣量采取体积和重量双控制管理措施，严格出土量管理，每环出土量控制在56 m³，质量120 t，掘进过程中尽量减少刀盘空转，减少土体扰动。

a.通过油缸行程管理对渣土的体积统计。

b.通过对出渣的质量称重，统计每环出渣量的总质量，并及时与体积记录相复核，根据每环的行程量及出渣情况进行统计分析，得出超欠挖分析报告。

②严格控制同步注浆量和浆液质量。

同步注浆采用水泥、砂子、膨润土、粉煤灰和水混合浆液，初凝时间控制在6 h，结实率大于95%，终凝强度不小于3 MPa，注浆压力为0.2～0.4 MPa，注浆量为6～8 m³。为保证同步注浆质量，对注浆设备、材料及配比进行严格控制，过程中制定专人负责记录。同步注浆浆液配比见表8-7。

表8-7　同步注浆浆液配比

③防止地面冒浆。

控制同步注浆压力，保证盾构上方土体稳定，注浆压力引起的泥水压力不大于盾构顶部的垂直压力。严格控制同步注浆压力，并在注浆管路中安装安全阀，避免压力过高而顶破覆土。

施工中加强监控，超量出土会引起管底沉降，形成漏斗通道，危及盾构施工安全。调整盾构切口、盾尾偏差值。在盾构穿越过程中必须严格控制切口土压力，同时严格控制与切口土压力有关的施工参数，如推进速度、总推力、出土量等，尽量减少土压力的波动。严格控制盾构纠偏量，保证盾构机处于良好姿态，减少对土层的挤压和扰动。

5）洞内注浆

①二次注浆。

为防止掘进后的后期沉降，在管片脱出盾尾3～4环后，立即通过吊装孔和增设的二次注浆孔对管片后因同步注浆收缩和不饱满产生的孔隙进行二次注浆。在盾构通过段影响范围内的管片上增设注浆孔，根据地质及掘进情况，盾构通过后从洞内对隧道周围2 m范围内进行二次注浆，加固土体。二次注浆采用1∶1的双液浆，注浆材料采用P.Ο42.5级普通硅酸盐水泥，注浆压力控制在0.3～0.4 MPa，稳压时间不小于30 min。

②洞内注浆加固。

在盾构通过污水管后，通过增加注浆孔特殊管片及时进行洞内径向注浆，注浆范围为隧道拱顶180°范围内，注浆深度为3 m。洞内注浆采用水泥单液浆，水灰比为1∶1，注浆压力不大于0.4 MPa，以防止管片被注浆压坏，洞内注浆加固示意图如图8-23所示。

图8-23　洞内注浆加固示意

6）施工监测

①监测点布设。

管线测点重点布置在污水管线上。测点布置在管线的接头处，或者变化敏感的部位，沿着管线延伸方向每20 m布置一个测点。测点可利用检查井直接布置在管线上，也可以在管线上方埋设地表桩进行间接监测或直接监测。对于始发等高危段沉降布设分层沉降孔监测地层变形，反映管线变形情况。

②测量方法。

采用电子水准仪测量地表及管线沉降，采用分层沉降测量仪测量土层之间的位移。

③沉降控制值及预警值。

地表沉降控制值累计25 mm，变形速度为3 mm/d；管线沉降控制值累计30 mm，变形速度为2 mm/d；分层沉降控制值累计50 mm，变形速度为5 mm/h。预警值为累计变形量控制值或变形速度为控制值的70%。

④沉降异常处置。

a.当发现数据异常时，通知立刻停机，并第一时间将异常情况上报值班领导，同时检查盾构机各工作状态是否有异常。如停机时间过久，需要注入膨润土。

b.检查监测仪器、仪表是否有问题，确认仪器无故障后，派人在停机点处检查周边是否出现异常。

c.立刻通知测量班，让测量班来复测。成立临时应急情况处理小组，对原因进行分析。

d.确认沉降异常后打孔排查是否存在空洞，若发现空洞则回填，未发现空洞则埋设袖阀管注浆加固，稳定地层，防止污水管破坏。

e.持续跟踪沉降情况，如存在滞后沉降，则再次打孔注浆加固。