淺埋暗挖隧道下穿次高壓燃?xì)夤鼙Ｗo(hù)方案

1、淺埋暗挖隧道下穿次高壓燃?xì)夤鼙Ｗo(hù)方案摘 要地鐵施工中經(jīng)常會(huì)遇到地下管線近接的問題，尤其是燃?xì)夤艿?，極大地影響了地鐵暗挖隧道的施工 安全和施工工期。深圳地鐵2號(hào)線東延線土建2222標(biāo)安-僑區(qū)間施工中，隧道下穿次高壓燃?xì)夤艿罆r(shí)采 取了水平旋噴樁+深孔帷幕注漿地層加固及管線懸吊”的綜合保護(hù)方案，有效地控制了燃?xì)夤艿某两?，確保 了隧道施工中燃?xì)夤艿赖陌踩?。文章論述了保護(hù)方案的比較與實(shí)施以及效果分析。關(guān)鍵詞淺埋暗挖隧道次高壓燃?xì)夤芩叫龂姌渡羁揍∧蛔{管線懸吊凍結(jié)法1前言隨著我國(guó)城市地下空間開發(fā)的不斷發(fā)展，隧道施工中將遇到越來越多的地下管線近接施工問題，如地 下電纜、自來水管、燃?xì)夤堋⒌叵挛鬯艿?。尤?/p>

2、是高壓燃?xì)夤艿拇嬖趯?duì)隧道施工中的地層沉降控制要求 非常高，這是因?yàn)槿羧細(xì)夤艿某两颠^大，可能造成管線的破裂，對(duì)周邊環(huán)境安全造成極惡劣的影響1深 圳地鐵2222標(biāo)安-僑區(qū)間在橫穿僑香路處下穿一條DN500次高壓燃?xì)夤?，此燃?xì)夤転樯钲谑懈Ｌ飬^(qū)燃?xì)?主動(dòng)脈，沒有替代線路，無法遷改，一旦出現(xiàn)停、漏氣都將造成重大的社會(huì)影響。為了確保次高壓燃?xì)夤?的絕對(duì)安全，施工中采取了、水平旋噴樁、深孔帷幕注漿地層加固及懸吊保護(hù)”的綜合保護(hù)方案。2工程概況深圳地鐵2222標(biāo)安-僑區(qū)間線路由安托山站起，沿僑香四道呈東西方向敷設(shè)，到達(dá)僑香路后再向東北 方向延伸，進(jìn)入僑香站，長(zhǎng)約672 m。區(qū)間在橫穿僑香路處下穿一條DN500

3、次高壓燃?xì)夤?，燃?xì)夤苈裆?約2 m，距離隧道拱頂約10.2 m，管線正下方有一與其平行走向的雨水箱涵(6 600 mm x3 100mm)， 兩者間凈距約為3.4 m；燃?xì)夤苎貎S香路呈東西方向敷設(shè)，與區(qū)間隧道走向呈45夾角。區(qū)間隧道穿越燃?xì)夤芏蔚刭|(zhì)情況：自上而下分布地層有1-1 素填土、5-1 粉質(zhì)粘土、5-2-5礫砂、 8-3 礫質(zhì)粘性土和 9-1 全風(fēng)化花崗巖等。區(qū)間隧道大部分處在礫質(zhì)粘性土層中，底部為全風(fēng)化花崗 巖，在隧道拱頂與燃?xì)夤艿乐g為含水豐富的礫砂及粉質(zhì)粘土，燃?xì)夤艿牢挥谒靥钔林?圖1)。圖I DWCI次簡(jiǎn)兒息管初豚晅仲曾擔(dān)系:牛ml1 RjiI.ttLi.inHliifi 11

4、盧卜 pljHljlirs hvilh inLcrrnrHlidtr iwsiLTr In ihr iHHne!蛛地面館地面MmAhnilL1N如04上1皆氣CiD510次高斥聘氣管 告罕，一鏈VI以1 中七3保護(hù)方案的比選由于次高壓燃?xì)夤艿罒o法遷改，只能對(duì)其進(jìn)行加固保護(hù)處理。本文主要以凍結(jié)法加固地層與水平旋 噴樁+深孔帷幕注漿的地層加固及懸吊保護(hù)”這兩種保護(hù)方案進(jìn)行了比較。3.1保護(hù)原理3.1.1凍結(jié)法凍結(jié)法加固地層的原理是利用人工制冷技術(shù)，在凍結(jié)孔中循環(huán)低溫鹽水，使地層中的水凍結(jié)成冰，將 天然巖土變成人工凍土，在要開挖土體周圍形成封閉的連續(xù)凍土帷幕，使其彈性模量增大，進(jìn)而增加凍土 帷幕的強(qiáng)

5、度與穩(wěn)定性，從而控制隧道開挖引起的地表沉降。3.1.2水平旋噴樁水平旋噴樁是利用水平鉆機(jī)水平或略向上仰成孔，沿隧道拱部外緣進(jìn)行高壓旋噴注漿作業(yè)，形成水平 旋噴水泥柱體，使之相互搭接形成拱棚，在它的保護(hù)下進(jìn)行開挖，起到止水和加固掌子面的作用，是淺埋 軟弱地層隧道預(yù)襯砌支護(hù)技術(shù)中一種超前支護(hù)技術(shù)。3.1.3深孔帷幕注漿深孔帷幕注漿可在隧道開挖輪廓線外形成一定厚度的止水帷幕，對(duì)掌子面地層介質(zhì)間地下水有限范圍 內(nèi)通過瞬結(jié)、浸透方式進(jìn)行預(yù)置換，最大限度地抑制開挖過程失水固結(jié)引起的沉降。3.1.4懸吊保護(hù)懸吊保護(hù)體系由地基連系梁+樁基礎(chǔ)的基礎(chǔ)體系和型鋼組合梁+懸吊筋的懸吊體系兩大體系組成，對(duì) 燃?xì)夤艿揽善?/p>

6、到懸吊保護(hù)和支托的作用，同時(shí)利用吊筋可對(duì)管道的沉降做適當(dāng)恢復(fù)調(diào)整。3.2保護(hù)方案的比較考慮到本工程的實(shí)際情況，就安全性、經(jīng)濟(jì)性、可操作性三方面對(duì)兩種方案進(jìn)行了綜合比較（表1）。1端護(hù)方案的揀舍比&TsihJt iiif tJn.!hIwh芯所蹄用成本要求驚豚過判.以曲洗酹條柞下的翻童開整對(duì)電 &訛礙的噫響是很小的，但在w w過程中背 顯t的融誼現(xiàn)博，同時(shí)過怔的廈時(shí)岫桓歐1.的成屈也也十|定的負(fù)儷第只r ，紗 3 個(gè)，！，1Ml廖響非鮑人圈出打心昌*,或幸非靠羸a tv 求1* T世舛 U 書費(fèi)誦IIAI 掌 f rtii ITJtl nutJ成垠南口段贏峰圮坷固右燧帶J*fj.町 國(guó)時(shí)進(jìn)行，1

7、:期臘*茲小曲心h .a；米操作簡(jiǎn)叩s-n.起到II水啡釁的作H,擲也F挖刊*失水周皓引加的機(jī)障J.SI 1-%木無弟聽莉L5萬元r眶地馳吊淋燃H陽墮封到獨(dú)吊我護(hù)，汗托的作用.同時(shí)fl用吊靳站有避的ti.阿馳0本無始響浙普費(fèi)廳無施粒11在撕柞牌曜3.3保護(hù)方案的確定本工程原設(shè)計(jì)采用凍結(jié)法對(duì)隧道地層進(jìn)行加固，從而確保隧道施工過程中燃?xì)夤艿赖陌踩?。但其?解凍過程中有顯著的融沉現(xiàn)象，同時(shí)過低的溫度也會(huì)降低噴混凝土的質(zhì)量，且其操作要求非常高，在深圳 地區(qū)實(shí)施的成功案例也較少。鑒于此燃?xì)夤艿赖闹匾约捌涑两悼刂埔?，考慮到本工程的工期壓力大、 成本要求高等實(shí)際情況，通過多次召開專家討論會(huì)，最終確定采取

8、水平旋噴樁+深孔帷幕注漿”的組合方式 進(jìn)行地層加固。同時(shí)，為保證次高壓燃?xì)夤艿慕^對(duì)安全，遵循謹(jǐn)慎施工的原則，亦采用懸吊保護(hù)的加強(qiáng)保 護(hù)措施，以管道沉降及周邊地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，及時(shí)進(jìn)行細(xì)部?jī)?yōu)化調(diào)整。4保護(hù)方案的實(shí)施4.1總體施工流程施作圍擋一管線懸吊保護(hù)一隧道超前地層加固一隧道施工過程中對(duì)管線變形進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)并及時(shí)調(diào)整 一（隧道施工完成，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定后）管道應(yīng)力檢測(cè)一對(duì)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行恢復(fù)性的保護(hù)處理一拆除懸吊結(jié)構(gòu)， 場(chǎng)地恢復(fù)。4.2主要施工方法4.2.1管線懸吊燃?xì)夤芫€懸吊保護(hù)結(jié)構(gòu)由地基連系梁+樁基礎(chǔ)的基礎(chǔ)體系和型鋼組合梁+懸吊筋的懸吊體系兩體系組 成，如圖2所示。圖】懸吊保護(hù)結(jié)構(gòu)Kig.2

9、 Structure of hangirig pnXccthin4.2.2水平旋噴樁在隧道拱圈180范圍內(nèi)布置水平旋噴樁，樁直徑為500 mm，樁中心間距為350 mm，相互咬合 150mm，使之在隧道拱圈形成封閉的水平旋噴帷幕加固圈；同時(shí)在初期支護(hù)拱腳處布置一根旋噴樁，使拱 部鋼架落在旋噴樁上，以利于控制拱頂沉降和水平收斂。4.2.3深孔帷幕注漿采用后退式袖閥管分段以及長(zhǎng)、短導(dǎo)管結(jié)合的注漿方式進(jìn)行注漿，每循環(huán)長(zhǎng)度為12 m，注漿加固范 圍為隧道開挖輪廓線外3 m，且每個(gè)注漿段完成后留2.5 m不開挖作為下一循環(huán)的止?jié){墻。主要意圖是 在隧道外圍形成一道止水帷幕，阻止地下水進(jìn)入隧道開挖范圍內(nèi)，使

10、開挖在無水或少水的狀態(tài)下進(jìn)行，避 免因地下水流失造成地面沉降。4.2.4施工監(jiān)測(cè)（1）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有：次高壓燃?xì)夤艿莱两?、地面沉降、懸吊結(jié)構(gòu)的沉降。（2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置：懸吊縱向聯(lián)系梁角點(diǎn)、橫向聯(lián)系梁與懸吊型鋼梁交點(diǎn)上均設(shè)置沉降測(cè)點(diǎn)，同時(shí)對(duì) 次高壓燃?xì)夤苊? m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，詳見圖3。（3）監(jiān)測(cè)要求：施工過程中正常情況下每天監(jiān)測(cè)次數(shù)不少于3次，出現(xiàn)超出規(guī)定的變形立即通過懸 吊桿上的緊固件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。同時(shí)在隧道開挖時(shí)，對(duì)管線保護(hù)范圍內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)隧道拱頂沉降及周邊收斂等 項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻率。（4）管道變形控制值：?jiǎn)吸c(diǎn)累計(jì)沉降不超過20mm，不均勻沉降不超過1%。懸吊聯(lián)系梁結(jié)構(gòu)FiQGMD&500次商壓燃?xì)?/p>

11、管誼RQG1-5. IL I#號(hào)測(cè)點(diǎn)直接 布設(shè)于燃欠管上；RQG612號(hào)濯點(diǎn)布設(shè)于點(diǎn):吊 結(jié)構(gòu)地基梁_t.圖M次高壓燃?xì)夤鼙O(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)I- ig,3 Iqynut nl ihp moiiilrcci pmicit h ir ga Hprl im*- mifh葉號(hào)lire5保護(hù)效果分析5.1監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析選用直接布設(shè)于燃?xì)夤苌系?、3、5、14號(hào)這4個(gè)代表性的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析，其累計(jì)沉降變化值詳見 圖4。圖4 DN500次高壓燃?xì)饩览塾?jì)沉降時(shí)程曲線Ftp.4 Ciir4re of Acrumtinted spttleraptit nf DN500pip】iis with iiilrrnirthiHc

12、|tv浴vs. Iiritr（1）累計(jì)沉降值：從圖4中可以看出，位于區(qū)間隧道正上方的測(cè)點(diǎn)（1、3、5）的累計(jì)沉降變化基本相 同，其中1號(hào)測(cè)點(diǎn)的累計(jì)沉降值最大，約為74 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了規(guī)定的20 mm；而14號(hào)測(cè)點(diǎn)（距離左 線隧道開挖范圍較遠(yuǎn)，基本不受其影響）的累計(jì)沉降最大值就相對(duì)小很多，約為43 mm。說明左、右線隧 道的施工都造成了燃?xì)夤艿赖南鲁粒溆绊懯钳B加的。（2）不均勻沉降：通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，隧道開挖導(dǎo)致其產(chǎn)生的不均勻沉降主要集中體現(xiàn)在1號(hào) 測(cè)點(diǎn)與13號(hào)測(cè)點(diǎn)以及5號(hào)測(cè)點(diǎn)與14號(hào)測(cè)點(diǎn)之間的這段范圍（即懸吊保護(hù)范圍）內(nèi)。通過管線懸吊對(duì) 管道起到了支托的作用，利用吊筋對(duì)管道的沉降做適當(dāng)

13、恢復(fù)調(diào)整，很好地控制了燃?xì)夤艿垒S向產(chǎn)生的應(yīng) 力，避免了管道的軸向拉伸破壞。同時(shí)通過水平旋噴樁及深孔帷幕注漿對(duì)影響范圍內(nèi)的地層進(jìn)行了超前 預(yù)加固，有效地控制了隧道開挖引起的管道不均勻沉降，確保了燃?xì)夤艿赖陌踩?。沉降速率：期間主要在6月17日7月15日以及8月9日8月26日這兩個(gè)時(shí)間段沉 降速率較大，而安-僑區(qū)間暗挖隧道的左、右線恰好分別在這兩個(gè)時(shí)期貫通，說明隧道開挖貫通時(shí)間段對(duì)管 道下沉的影響是最大的。施工過程中必須盡量使隧道貫通面遠(yuǎn)離燃?xì)夤艿?，減少其對(duì)燃?xì)夤艿老鲁恋挠绊憽Ｉ细‖F(xiàn)象：從圖4中可以看出，在局部時(shí)間段，燃?xì)夤艿来嬖谏细〉默F(xiàn)象；結(jié)合地鐵2222標(biāo) 安-橋區(qū)間的施工過程記錄，管道上浮主要

14、是由于地層注漿加固引起的。施工過程中必須嚴(yán)格控制好注漿 壓力，減少因上浮而引起的管道撓曲變形。5.2應(yīng)力檢測(cè)結(jié)果分析在隧道主體結(jié)構(gòu)全部完成、燃?xì)夤艿莱两第呌诜€(wěn)定后，聘請(qǐng)了具有相應(yīng)檢測(cè)資質(zhì)的北京通力派普科 技有限公司作為第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)燃?xì)夤艿陌踩赃M(jìn)行了檢測(cè)，監(jiān)測(cè)認(rèn)定燃?xì)夤艿捞幱诎踩秶鷥?nèi)。根據(jù)應(yīng)力集中區(qū)必然產(chǎn)生磁致伸縮性質(zhì)的應(yīng)變，改變其自發(fā)磁化方向減少應(yīng)力能而產(chǎn)生磁極的原理， 檢測(cè)單位于2011年1月份通過金屬磁記憶方法(MMM)對(duì)該段管道進(jìn)行了應(yīng)力檢測(cè)。從燃?xì)夤艿老鲁劣涗泚砜矗艿老鲁磷畲罅繛?4 mm，這個(gè)下沉量在油氣管道下沉問題上一般來說 不大。尤其是對(duì)比可以簡(jiǎn)化為固支梁的懸空管道彎曲

15、分析，可以認(rèn)為，該長(zhǎng)度上管道的小量下沉位移對(duì)管 道的影響主要是對(duì)管道的軸向拉伸破壞。下沉管道的計(jì)算最大下沉量為500 mm和1 000 mm時(shí)，產(chǎn)生 的軸向應(yīng)力對(duì)管道安全的影響如表2所示。表2在不同下沉量情況下燃?xì)夤艿栏鞣N軸向成力對(duì)比l ahte 2 Compartsnn of axial stresses of gas pipelinesunder different condittoiis管道下沉/mill管道原有軸 向應(yīng)力/Ml%管道移動(dòng)刊伸 軸向成力/MPa最小屈服應(yīng)力/M Pa10042.6020.1382297.86420042.6020.5527297.86430042.6021

16、.2436297.86440042.6022.210S297.86450042.6023.4543297.86460U42.6024.9742297.86470042.6026.7705297.86442.602297. S649QQ42.60211.192297.8641 ()0042.60213.8173297.864從下沉燃?xì)夤艿酪蛞莆灰鸬睦燧S向應(yīng)力與最小屈服應(yīng)力的對(duì)比來看：當(dāng)下沉管段下沉1 m的時(shí) 候，拉伸應(yīng)力也遠(yuǎn)小于最小屈服應(yīng)力。另一方面，從位移檢測(cè)數(shù)據(jù)來看，目前管道下沉最大量小于0.1m， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于假設(shè)的下沉量(1 m)。在上述計(jì)算中，假定沉降段長(zhǎng)度為200 m，從結(jié)果中看，由

17、于應(yīng)力遠(yuǎn)小 于最小屈服應(yīng)力，這種長(zhǎng)度的假設(shè)并不影響結(jié)果準(zhǔn)確性。根據(jù)軸向應(yīng)力計(jì)算對(duì)比結(jié)果，在假設(shè)管道最大下 沉為1 m的時(shí)候，下沉引起的軸向拉伸應(yīng)力是最小軸向屈服應(yīng)力的4.6%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于最小軸向屈服應(yīng)力， 可以認(rèn)為燃?xì)夤艿捞幱诎踩秶鷥?nèi)。同時(shí)，采用應(yīng)力集中檢測(cè)儀對(duì)燃?xì)夤艿老鲁炼蔚腞QG1-RQG5檢測(cè)坑進(jìn)行了金屬磁記憶檢測(cè)。檢測(cè) 采用TSC-4M-16應(yīng)力集中檢測(cè)儀。數(shù)據(jù)處理表明，m值分別為3.9、4.6、3.5、2.2、1.3。判斷存在應(yīng) 力集中，但根據(jù)數(shù)據(jù)分析，屬于安全范圍。6結(jié)束語通過 水平旋噴樁+深孔帷幕注漿的地層加固及管線懸吊”的綜合保護(hù)方案在深圳地鐵2222標(biāo)安-僑 區(qū)間暗挖隧道下穿

18、次高壓燃?xì)夤艿朗┕ぶ械膶?shí)施，有效地控制了 DN500次高壓燃?xì)夤艿兰捌溧徑渌?線、僑香路的沉降，確保了施工安全；同時(shí)施工過程中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。本方案要求對(duì)現(xiàn)狀僑香路進(jìn)行交通疏解，但對(duì)隧道施工的工期影響、成本要求都較小，且各項(xiàng)技術(shù)都 比較成熟，對(duì)于今后類似工程的施工具有借鑒意義。參考文獻(xiàn)References王建新，陳壽根，王靖華.深圳地鐵4號(hào)線二期工程某段燃?xì)夤鼙Ｗo(hù)技術(shù)J.隧道建設(shè)，2010, 30 (3): 331-335Wang Jianxin, Chen Shougen, Wang Jinghua. Gas Pipeline Protection Technology

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