大跨礦山法隧道長(zhǎng)距離下穿高壓燃?xì)夤芗夹g(shù)

李海龍

摘 要：地鐵隧道穿越重大地下管線已成為地鐵工程中重要的技術(shù)問(wèn)題，依托于青島地鐵8號(hào)線河套停車場(chǎng)出入線區(qū)間長(zhǎng)距離穿越DN630高壓燃?xì)夤艿陌咐捎趫?chǎng)線隧道斷面大、埋深淺，所處地層節(jié)理裂隙密集發(fā)育、穩(wěn)定性差，普通施工方法必然會(huì)造成較大的燃?xì)夤艹两?同時(shí)高壓燃?xì)夤軐?duì)爆破振動(dòng)較為敏感，如何控制爆破振速是設(shè)計(jì)難點(diǎn)。文中通過(guò)數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相結(jié)合的方法，借助大型巖土有限元分析軟件Midas NX，對(duì)大跨隧道穿越燃?xì)夤苓M(jìn)行數(shù)值模擬;同時(shí)對(duì)現(xiàn)有燃?xì)夤芫€進(jìn)行監(jiān)測(cè)，獲得沉降及爆破振速變化曲線。經(jīng)綜合分析與對(duì)比后，結(jié)果表明：管線沉降限值8 mm及爆破振速限值0.5 cm/s可保證高壓燃?xì)夤艿陌踩?采用無(wú)工作室大管棚技術(shù)并輔助其他工法優(yōu)化措施可有效地控制管線沉降;采用減振孔減振技術(shù)，同時(shí)洞內(nèi)嘗試大直徑中空孔直眼掏槽、導(dǎo)洞法、周邊眼加密等措施可有效地控制爆破振速。研究成果對(duì)指導(dǎo)類似礦山法隧道穿越重大管線及重要建構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)和施工具有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：土木工程;燃?xì)?大管棚;減振孔;爆破;礦山法

中圖分類號(hào)：TU 94+1;X 947 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2019.0423 ? 文章編號(hào)：1672-9315（2019）04-0728-08

Abstract：The exit line of the Hetao vehicle base of Qingdao Metro Line 8 needs to be long distance crossing a DN630 high pressure gas pipe.Due to the large section and the shallow depth of the field line tunnel， the joint cracks in the stratum are densely developed and the stability is poor. The ordinary construction method does not work， which will cause a large gas pipe to settle;and the high pressure gas pipe is sensitive to blasting vibration， so how to control the blasting vibration velocity is a difficulty in design.In this paper， through the combination of numerical simulation and on site measurements， the large scale geotechnical finite element analysis software Midas NX is used to simulate the settlement and blasting vibration caused by the large span tunnel crossing the gas pipeline.At the same time， the existing gas pipeline is monitored， with settling and blasting vibration velocity curves obtained.An comparison of the results shows that the pipeline settlement limit of 8mm and the blasting vibration velocity limit of 0.5cm/s can ensure the safety of the high pressure gas pipe; it is effective to use the non studio large pipe shed technology and adopt other engineering optimization measure as well to control pipeline settlement.The vibration reduction technology of the vibration reduction holes can be used to control the blasting vibration speed assisted by such measures as straight eye grooving in large diameter hollow hole ，guiding hole method and peripheral eye encryption.The research results provide a guideline for the design and the construction of major pipelines and important structures in similar mine tunnels.

Key words：civil engineering;gas;large pipe shed;damping hole;blasting;mine method

0 引 言

隨著全國(guó)各大城市地鐵建設(shè)的蓬勃發(fā)展，工程中經(jīng)常遇到下穿或側(cè)穿重大管線的問(wèn)題，因地鐵一般修建在較為繁華地區(qū)，地鐵周邊建構(gòu)筑物密集，大多數(shù)管線不具備遷改條件，或遷改難度大、造價(jià)高，如何在不遷改管線的情況下保證管線的安全是地鐵施工亟需解決的技術(shù)難題。而高壓燃?xì)夤芫€具有沉降要求高，爆破振速敏感等特點(diǎn)，相對(duì)一般管線而言要求保護(hù)措施更為嚴(yán)格，若施工措施控制不當(dāng)，將對(duì)工程建設(shè)及社會(huì)生活產(chǎn)生非常惡劣的影響。

國(guó)內(nèi)外雖有已有較多成功穿越地下管線的案例，但因地質(zhì)條件、管線材質(zhì)、壓力等級(jí)、接頭形式等差別較大，控制標(biāo)準(zhǔn)及保護(hù)措施各異，相關(guān)監(jiān)測(cè)規(guī)范分別規(guī)定了普通管線的累計(jì)控制值及變形速率，而對(duì)高壓燃?xì)夤芫€沉降未明確要求;相關(guān)爆破規(guī)范規(guī)定了一般民用建筑及古建筑的爆破振速限值，而對(duì)管線的爆破振速未明確要求;白偉采用地表加固和洞內(nèi)加固的方法[1]，譚信榮采取地面帷幕分艙止水、洞內(nèi)全斷面注漿等措施[2]，朱康寧采用水平旋噴樁+深孔帷幕注漿地層加固及管線懸技術(shù)，有效的控制了次高壓燃?xì)夤艿赖某两礫3];張曉今、李克先等基于隧道側(cè)穿加油站施作減振孔案例，得出地震波遇到減振孔發(fā)生繞射，減振孔具備明顯的減振效果的結(jié)論[4-5];類似的工程實(shí)例還有很多[6-9]。

以上工程實(shí)例對(duì)礦山法隧道下穿燃?xì)饧夹g(shù)提供了很好的參考，但多數(shù)案例僅針對(duì)于次高壓燃?xì)夤?，?duì)高壓燃?xì)夤艿难芯肯鄬?duì)較少;根據(jù)文獻(xiàn)，高壓燃?xì)夤? m范圍內(nèi)為安全保護(hù)范圍，嚴(yán)禁動(dòng)土，地面加固等措施無(wú)法采用;減振孔主要應(yīng)用于對(duì)側(cè)穿加油站、古建筑等的保護(hù)，對(duì)燃?xì)夤芫€的保護(hù)相對(duì)較少。

筆者結(jié)合青島地鐵8號(hào)線河套停車場(chǎng)出入線隧道長(zhǎng)距離正穿及側(cè)穿一條DN 630高壓燃?xì)夤転榉治龌A(chǔ)，此燃?xì)夤転榍鄭u市燃?xì)庵鞴艿?，承?dān)著青島市區(qū)約一半的燃?xì)廨斔土?，常?guī)措施難以保證管線安全。文中采用數(shù)值模擬與工程實(shí)例相結(jié)合的方式，提出高壓燃?xì)夤鼙O(jiān)測(cè)限值，并采用了無(wú)工作室大管棚技術(shù)及減振孔減振技術(shù)，同時(shí)輔助其他控制沉降措施及優(yōu)化炮眼布置措施，成功穿越了高壓燃?xì)夤埽瑸榈罔F隧道建設(shè)及燃?xì)夤艿谋Ｗo(hù)提供參考與借鑒。

1 工程概況

青島地鐵8號(hào)線河套停車場(chǎng)出入線區(qū)間位于紅島區(qū)河套片區(qū)，自大澗站引出后，沿正陽(yáng)西路向西敷設(shè)，接入河套停車場(chǎng)，全長(zhǎng)1 298 m.在正陽(yáng)西路北側(cè)存在一條DN 630高壓燃?xì)夤?，材質(zhì)為鋼管，埋深1.9 m左右，建設(shè)年代2010年左右，為青島市燃?xì)庵鞴艿?，承?dān)著青島市區(qū)約一半的燃?xì)廨斔土俊ＴO(shè)計(jì)為高壓（設(shè)計(jì)壓力4 MPa，高壓A級(jí)），壁厚10～12 mm，連接方式均為焊接。

為避免地鐵隧道開(kāi)挖對(duì)燃?xì)夤芫€產(chǎn)生影響，大部分燃?xì)夤芫€已遷改，但受制于周邊建筑物影響，仍有部分燃?xì)夤懿痪邆溥w改條件，其中包括90 m正穿段及320 m側(cè)穿段。正穿段燃?xì)夤芪挥谒淼勒戏?，豎向凈距約6.8～7.5 m，圍巖等級(jí)為IV1～V級(jí);側(cè)穿段燃?xì)夤芪挥谒淼佬鄙戏?，水平凈距約7～8 m，豎向凈距約8 m，圍巖等級(jí)為Ⅲ2～Ⅳ2級(jí)，相對(duì)關(guān)系如圖1所示。

本段地鐵區(qū)間為單洞雙線大斷面隧道，開(kāi)挖寬度為11.6 m，高度為9.3 m，拱頂覆土約10 m.洞身主要位于中、微風(fēng)化巖層，巖體主要以流紋質(zhì)凝灰?guī)r、角礫巖為主，局部為粉砂巖。節(jié)理裂隙受區(qū)域性斷裂構(gòu)造控制，主要表現(xiàn)為局部巖體破碎，強(qiáng)度較低，節(jié)理、裂隙密集發(fā)育，具有不均勻性的特點(diǎn)，穩(wěn)定性差。地下水類型主要為基巖裂隙水，主要賦存于基巖強(qiáng)～微風(fēng)化帶及節(jié)理裂隙密集帶、碎裂巖中，地下水徑流深度較大，徑流方向復(fù)雜。

2 工程特點(diǎn)與難點(diǎn)

針對(duì)工程的具體情況，本工程存在以下特點(diǎn)及難點(diǎn)

1）地質(zhì)條件一般，隧道所處地層節(jié)理裂隙密集帶、碎裂巖較多，且節(jié)理發(fā)育不規(guī)則。

2）國(guó)內(nèi)無(wú)長(zhǎng)距離正穿及側(cè)穿高壓燃?xì)夤芟壤?，?guó)家規(guī)范對(duì)高壓燃?xì)夤芫€保護(hù)控制指標(biāo)無(wú)具體明確要求。

3）單洞雙線隧道斷面大、埋深淺，覆跨比小于1，對(duì)地表管線沉降控制難度大。

4）隧道開(kāi)挖爆破施工對(duì)高壓燃?xì)夤墚a(chǎn)生較大的影響，如何采取措施減小燃?xì)夤艿谋普袼?，是本工程的難點(diǎn)。

3 控制標(biāo)準(zhǔn)確定

對(duì)于高壓燃?xì)夤鼙Ｗo(hù)措施，一般情況下從控制管線沉降和控制爆破振速兩方面進(jìn)行考慮，筆者通過(guò)文獻(xiàn)查找，收集國(guó)家相關(guān)規(guī)范對(duì)燃?xì)獗Ｗo(hù)的要求，主要包括以下幾方面

1）《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB 50911-2013）第9.3.9條規(guī)定：當(dāng)無(wú)地方工程經(jīng)驗(yàn)時(shí)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低無(wú)特殊要求的地下燃?xì)夤艿溃ü軓?00～400 mm）其沉降累計(jì)控制值為10～30 mm，變化速率為2 mm/d，差異沉降為0.3%Lg（Lg為管節(jié)長(zhǎng)度）。

2）《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）第8.0.5條規(guī)定：基坑周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)警值應(yīng)根據(jù)主管部門的要求確定，如主管部門無(wú)具體規(guī)定，壓力剛性管道管線位移累計(jì)控制值為10～30 mm，變化速率為1～3 mm/d.

3）《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2014）第13.2.2規(guī)定：地面建筑物、電站（廠）中心控制室設(shè)備、隧道與巷道、巖石高邊坡和新澆大體積混凝土的爆破振動(dòng)判據(jù)，采用保護(hù)對(duì)象所在地基礎(chǔ)質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度和主振頻率。當(dāng)f>50 Hz時(shí)，對(duì)于一般古建筑與古跡，爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)值為0.3～0.5 cm/s.

4）《青政辦發(fā)[2015]3號(hào)關(guān)于印發(fā)青島市燃?xì)庠O(shè)施安全保護(hù)管理辦法》第七條規(guī)定：燃?xì)夤艿涝O(shè)施安全保護(hù)范圍為埋地高壓、次高壓管道及管道附屬設(shè)施為管壁外緣兩側(cè)5 m范圍內(nèi)的區(qū)域。在燃?xì)庠O(shè)施的安全保護(hù)范圍內(nèi)，不得從事爆破、取土等作業(yè)或者動(dòng)用明火等危及燃?xì)庠O(shè)施安全的行為。

自發(fā)生“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸特別重大事故后，青島市政府對(duì)燃?xì)夤芫€的安全保護(hù)更加重視。

綜合國(guó)內(nèi)地鐵下穿燃?xì)饨?jīng)驗(yàn)，并經(jīng)過(guò)多次專家會(huì)評(píng)審，最終確定本大跨隧道穿越高壓燃?xì)夤芫€沉降控制值為8 mm，爆破振速控制值為0.5 cm/s.

4 管線沉降控制措施

4.1 常規(guī)優(yōu)化措施

針對(duì)沉降限值控制在8 mm以內(nèi)，本工程從以下幾方面進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化

1）隧道開(kāi)挖優(yōu)化為“CD”法施工，每個(gè)導(dǎo)洞采用臺(tái)階法開(kāi)挖，縮小單次開(kāi)挖斷面尺寸。

2）V級(jí)圍巖預(yù)留核心土開(kāi)挖，增大開(kāi)挖掌子面的穩(wěn)定性。

3）加密格柵鋼架間距，縮短開(kāi)挖進(jìn)尺。

4）及時(shí)進(jìn)行初支背后注漿，補(bǔ)充圍巖與初支結(jié)構(gòu)之間空隙，減小沉降。

5）嚴(yán)格控制地下水流失，嚴(yán)禁引管排水，減小因地下水流失引起的沉降。

6）當(dāng)管線發(fā)生限值范圍內(nèi)少量沉降時(shí)，可通過(guò)初支背后徑向補(bǔ)償注漿，并控制注漿壓力，將管線回推至原位。

7）采用108大管棚支護(hù)，通過(guò)管棚棚架作用及自身剛度支撐上部巖體，防止地面大范圍塌方。

4.2 無(wú)工作室大管棚施工工藝

常規(guī)大管棚施工前需提前施做管棚工作室，管棚工作室一般需比普通斷面外擴(kuò)50～80 cm，普通斷面與工作室斷面之間逐步上挑的斷面為施工過(guò)程中中應(yīng)力最為集中、施工風(fēng)險(xiǎn)最大的段落。

本工程引入一種無(wú)工作室大管棚施工工藝，可有效的規(guī)避擴(kuò)挖工作室引起的施工風(fēng)險(xiǎn)，其推進(jìn)工序如圖2所示。

4.2.1 管棚制作

大管棚采用外徑108 mm，壁厚6 mm的熱軋無(wú)縫鋼管。每節(jié)鋼管兩端均預(yù)加工成外絲扣，以便連接接頭鋼管，每節(jié)鋼管長(zhǎng)4～6 m，鋼管及鋼花管同一截面內(nèi)的接頭數(shù)不超過(guò)管數(shù)的50%。

為提高導(dǎo)管的抗彎能力，可在管棚內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，鋼筋籠由4根主筋和固定環(huán)組成，主筋直徑為18 mm，固定環(huán)采用短管節(jié)，節(jié)長(zhǎng)5 cm，將其與主筋焊接，按1.5 m間距設(shè)置。

4.2.2 測(cè)量放樣

管棚打設(shè)前，應(yīng)將開(kāi)挖掌子面噴混凝土臨時(shí)封閉，噴混厚度300 mm，掛D8@200 mm×200 mm單層網(wǎng)片，并臨時(shí)打設(shè)25中空注漿錨桿，L=3 m，1 m×1 m，梅花形布置。

在開(kāi)挖輪廓線以外拱部150°范圍由測(cè)量組按照設(shè)計(jì)圖紙及預(yù)留變形量進(jìn)行測(cè)量放線，將管棚打設(shè)輪廓線和孔位放出。

4.2.3 鉆機(jī)就位

選用鉆機(jī)首先應(yīng)適合鉆孔深度及孔徑的要求，鉆機(jī)要求平穩(wěn)靈活，能在水平360°范圍內(nèi)鉆孔。

1）鉆機(jī)平臺(tái)用鋼管腳手架搭設(shè)，搭設(shè)平臺(tái)應(yīng)一次性搭好，鉆孔由1～2臺(tái)鉆機(jī)由高孔位向低孔位進(jìn)行。

2）平臺(tái)要支撐于穩(wěn)固的地基上，腳手架連接要牢固、穩(wěn)定，防止在施鉆時(shí)鉆機(jī)產(chǎn)生不均勻下沉、擺動(dòng)、位移而影響鉆孔質(zhì)量。

3）鉆機(jī)定位：鉆機(jī)要求與已設(shè)定好的孔口管方向平行，必須精確核定鉆機(jī)位置。用全站儀、掛線、鉆桿導(dǎo)向相結(jié)合的方法，反復(fù)調(diào)整，確保鉆機(jī)鉆桿軸線與孔口管軸線相吻合。

4.2.4 鉆孔

在普通斷面拱頂限界以下約40 mm掌子面上定位鉆孔，鉆孔角度約3°，可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整，鉆孔長(zhǎng)度30 m，環(huán)向間距0.4 m.

1）采用潛孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，成孔直徑d=150 mm，為了便于安裝鋼管，鉆頭直徑應(yīng)大于鋼管外徑。

2）巖質(zhì)較好的可以一次成孔，鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生坍孔、卡鉆時(shí)，需補(bǔ)注漿后再鉆進(jìn)。

3）鉆機(jī)開(kāi)鉆時(shí)，應(yīng)低速低壓，待成孔10 m后可根據(jù)地質(zhì)情況逐漸調(diào)整鉆速及風(fēng)壓。

4）鉆進(jìn)過(guò)程中確保動(dòng)力器、扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進(jìn)。

4.2.5 管棚推進(jìn)

打設(shè)22 m長(zhǎng)管棚，利用管棚推進(jìn)器將孔內(nèi)管棚向前推進(jìn)8 m，并保證與上一循環(huán)管棚有5 m的搭接，端頭鉆孔侵限部分為空孔。

1）棚管頂進(jìn)采用管棚機(jī)鉆進(jìn)相結(jié)合的工藝，即先鉆大于棚管直徑的引導(dǎo)孔，然后用挖掘機(jī)在人工配合下頂進(jìn)鋼管。

2）管棚奇數(shù)孔第一節(jié)長(zhǎng)1.5 m的鋼管，后續(xù)接長(zhǎng)3.5 m鋼管，偶數(shù)孔以每節(jié)長(zhǎng)3.5 m接至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，將相鄰鋼管的接頭前后錯(cuò)開(kāi)，保證同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%.

4.2.6 注漿

1）安裝好有孔鋼花管、放入鋼筋籠后即對(duì)孔內(nèi)注漿。

2）注漿材料：水泥漿。

3）采用注漿機(jī)將漿液注入管棚鋼管內(nèi)，注漿壓力0.5～1.0 MPa.管棚封堵塞設(shè)排氣孔和注漿孔，當(dāng)排氣孔流出漿液后，關(guān)閉排氣孔繼續(xù)注漿，達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量后方可停止注漿。若注漿量超限，未達(dá)到壓力要求，應(yīng)調(diào)整漿液濃度繼續(xù)注漿，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙充填飽滿。

4.2.7 開(kāi)挖

在管棚的保護(hù)下，向前開(kāi)挖隧道，開(kāi)挖長(zhǎng)度為17 m.開(kāi)挖完成后封堵掌子面，鉆孔下管棚，繼續(xù)下一循環(huán)管棚施工。

無(wú)工作室管棚施工工藝如圖3所示。

采用無(wú)工作室超前大管棚施工技術(shù)較常規(guī)大管棚施工有以下優(yōu)點(diǎn)。

1）直接在普通斷面掌子面上定位鉆孔打設(shè)管棚，無(wú)需擴(kuò)挖工作室，減小上挑斷面施工風(fēng)險(xiǎn)。

2）利用管棚推進(jìn)器將管棚推出開(kāi)挖限界之外，無(wú)需逐榀切割管棚，提高了施工效率。

3）減小了土方量、回填混凝土量，降低了工程成本。

4）減小了頻繁的斷面轉(zhuǎn)化，優(yōu)化了施工工藝。

5 爆破控制措施

高壓燃?xì)夤軐?duì)爆破振動(dòng)較為敏感，如何將爆破振動(dòng)災(zāi)害降至最低，從國(guó)內(nèi)外的研究成果來(lái)看，爆破振動(dòng)控制大致分為3個(gè)方面。

1）針對(duì)爆源所采取的控制措施。

2）針對(duì)受控對(duì)象所采取的措施。

3）針對(duì)爆破地震波在傳播過(guò)程中所采取的措施。

針對(duì)受控對(duì)象采取措施，根據(jù)《青島市燃?xì)庠O(shè)施安全保護(hù)管理辦法》：埋地高壓、次高壓管道及管道附屬設(shè)施管壁外緣兩側(cè)5 m范圍內(nèi)的區(qū)域?yàn)槿細(xì)夤芫€保護(hù)區(qū)，經(jīng)與燃?xì)猱a(chǎn)權(quán)單位協(xié)調(diào)，不同意對(duì)燃?xì)夤芫€進(jìn)行懸吊或其他保護(hù)措施。故只能對(duì)炮眼優(yōu)化布置及隔絕爆破振動(dòng)傳播途徑兩方面采取措施。

5.1 洞內(nèi)優(yōu)化措施

針對(duì)本工程分別嘗試以下優(yōu)化炮眼布置措施。

5.1.1 大直徑中空孔直眼掏槽

隧道掏槽眼由楔形掏槽調(diào)整為直眼掏槽，掏槽眼中線位置鉆設(shè)120空孔，不裝藥，采用雷管段別調(diào)整，先行將掏槽眼部分進(jìn)行爆破，而后實(shí)施輔助眼、周邊眼爆破。此法可先行創(chuàng)造臨空面，對(duì)減振有一定效果。

5.1.2 導(dǎo)洞法

在隧道爆破中，先行實(shí)施掏槽眼部分，提供一個(gè)臨空面，而后二次裝填火工品起爆輔助眼、周邊眼，規(guī)避普通毫秒雷管低段別的生產(chǎn)誤差，對(duì)減振有較好效果，但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施較為繁瑣，需2次前后填充火工品，分別組織施工，對(duì)施工效率影響較大。

5.1.3 周邊眼加密

普通隧道爆破方案中周邊眼間距0.5 m左右，現(xiàn)場(chǎng)周邊眼鉆孔間距調(diào)整為0.3～0.4 m，隔孔裝藥，依次起爆。此法因周邊眼數(shù)量較多，普通毫秒雷管段別無(wú)法將周邊眼與輔助眼全部分開(kāi)爆破。對(duì)減振有一定效果，但遇完整性較好的圍巖時(shí)，補(bǔ)炮現(xiàn)象較多。

5.2 減振孔減振技術(shù)

針對(duì)隔絕爆破振動(dòng)傳播途徑本工程引入一種減振孔減振技術(shù)工藝，減振孔布置如圖4所示。

5.2.1 施工導(dǎo)向墻

開(kāi)挖基坑施做導(dǎo)向墻，導(dǎo)向墻采用C20素混凝土，截面尺寸為0.8 m×1 m.導(dǎo)向墻內(nèi)預(yù)埋140壁厚5 mm導(dǎo)向鋼管。

5.2.2 鉆孔

打設(shè)兩排減振孔，減振孔鉆孔直徑為110 mm，間距300 mm，梅花形布置，鉆孔總深度21 m至出入場(chǎng)線仰拱底，可最大限度的隔斷振動(dòng)波向燃?xì)夤芫€方向傳遞。

5.2.3 下PE管

為防止減振孔內(nèi)灌水影響減振效果，鉆孔內(nèi)插入直徑90 mm的PE聚乙烯管，此管為兩端封閉的中空管，管長(zhǎng)20 m，待PE聚乙烯管底插入至孔底后，管頂上方1 m的鉆孔需用水泥砂漿封堵密實(shí)，保證抗浮。

5.2.4 回填注漿

施工區(qū)間主體，施工完畢后，抽出內(nèi)插的PE聚乙烯管，同時(shí)在鉆孔內(nèi)注入水泥砂漿，將孔回填密實(shí)，恢復(fù)原地面。

減振孔施工工藝如圖5所示。

6 數(shù)值計(jì)算

為驗(yàn)證無(wú)工作室大管棚、減振孔等在隧道下穿燃?xì)夤艿罆r(shí)的支護(hù)及減振作用，文中利用Midas NX對(duì)大管棚加固、減振孔減振情況下隧道穿越高壓燃?xì)夤艿肋M(jìn)行了模擬，得到管道的下沉情況。

6.1 模型建立與參數(shù)確定

隧道拱頂埋深11 m，燃?xì)夤艿牢挥谒淼郎戏?，埋? m.燃?xì)夤艿乐睆?30 mm，壁厚度10 mm，采用梁結(jié)構(gòu)單元模擬燃?xì)夤艿?，圍巖、大管棚加固層均采用實(shí)體單元模擬。計(jì)算模型尺寸為長(zhǎng)50 m，寬80 m，高40 m.計(jì)算模型如圖6所示。

6.2 計(jì)算結(jié)果

從圖7可以看出，管道最大沉降變形為6.3 mm，小于控制指標(biāo)8 mm，說(shuō)明洞內(nèi)大管棚支護(hù)加固等措施可有效控制管道沉降變形，保證施工安全。

7 效果分析

1）正穿高壓燃?xì)夤芏喂苍O(shè)計(jì)6循環(huán)大管棚，現(xiàn)正穿段隧道已開(kāi)挖完成，開(kāi)挖過(guò)程中未出現(xiàn)塌方、掉塊等現(xiàn)象。侵限段管棚均通過(guò)管棚推進(jìn)器推送至限界以外，不需要逐榀切割管棚，施工效率高。最終監(jiān)測(cè)燃?xì)夤艹两到Y(jié)果如圖8所示：最大沉降為6.9 mm，小于設(shè)計(jì)要求最大沉降限值8 mm.

2）減振孔減振技術(shù)效果較為明顯，不采用減振孔爆破振速為0.76 cm/s，采用減振孔減振技術(shù)后，實(shí)際監(jiān)測(cè)燃?xì)獗普袼贋?.48 cm/s，減振效果達(dá)36.8%，滿足設(shè)計(jì)要求0.5 cm/s的爆破振速限值，圖9為無(wú)工作室大管棚及減振孔現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)景。

8 結(jié) 論

1）本工程提出的沉降限值8 mm，爆破振速限值0.5 cm/s，可保證高壓燃?xì)夤芫€的安全，對(duì)于全國(guó)后期建設(shè)的地鐵項(xiàng)目遇到穿越高壓燃?xì)夤軙r(shí)可作為參考。

2）無(wú)工作室超前大管棚施工具有無(wú)擴(kuò)挖風(fēng)險(xiǎn)、不需要頻繁進(jìn)行斷面轉(zhuǎn)換、減小工程量及回填量等優(yōu)點(diǎn)，是對(duì)大管棚施工工藝的重大改進(jìn)。

3）減振孔減振技術(shù)減振效果較為明顯，考慮優(yōu)化爆破方案后，綜合減振效果約降低振速368%.如其他地區(qū)線路側(cè)穿對(duì)爆破振速要求較高的建構(gòu)筑物（如加油站、文保建筑等）時(shí)可以借鑒。

目前減振孔的造價(jià)較高，對(duì)于減振孔的長(zhǎng)度及間距，是否具有優(yōu)化的空間，可在將來(lái)研究中進(jìn)一步考慮。

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