地鐵區(qū)間側(cè)穿既有加油站處理方案研究

任志亮　張　暉

(1.中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計院，山東濟(jì)南　250022；2.山東大明工程咨詢有限公司，山東青島　266000)

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地鐵區(qū)間側(cè)穿既有加油站處理方案研究

任志亮1張暉2

(1.中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計院，山東濟(jì)南250022；2.山東大明工程咨詢有限公司，山東青島266000)

隨著中國城市化進(jìn)程的加快，地鐵作為城市重要交通工具，線網(wǎng)規(guī)劃越來越密集，大量的新建線路需要側(cè)穿加油站等既有設(shè)施。在青島、大連等地區(qū)特有的上軟下硬巖石地層中，暗挖隧道需采用鉆爆法施工，側(cè)穿加油站的施工措施主要有控制爆破震速，停運(yùn)加油站，打設(shè)減震孔等。根據(jù)實(shí)際工程對地鐵區(qū)間側(cè)穿既有加油站施工技術(shù)進(jìn)行研究，分析各種處理措施可能出現(xiàn)的問題及改善方法。

上軟下硬地層地鐵區(qū)間側(cè)穿加油站減震孔

大量的新建地鐵線路不可避免地會側(cè)穿加油站等既有設(shè)施。區(qū)間隧道處于上軟下硬的巖石地層中時主要采用鉆爆法施工，側(cè)穿加油站的主要施工措施有：控制爆破震速、停運(yùn)加油站、區(qū)間與加油站之間打設(shè)減震孔等。目前國內(nèi)區(qū)間側(cè)穿加油站的實(shí)例較少，以青島一地鐵區(qū)間側(cè)穿既有加油站為工程實(shí)例，分析在區(qū)間側(cè)穿加油站時，在設(shè)計階段、施工階段需注意的各種問題，并對區(qū)間與加油站之間打設(shè)減震孔方案進(jìn)行研究。

青島、大連具有上軟下硬的特有地質(zhì)條件，地層上部多為沉積厚度不一的第四紀(jì)松散堆積物，厚度較小，下部為區(qū)域性酸性巖漿侵入形成的穩(wěn)固花崗巖巖基或震旦系長嶺子組板巖，地下巖層硬度不均[1]。加油站為高爆炸隱患工程，在上軟下硬地層中開挖區(qū)間隧道，避免爆破施工產(chǎn)生的震動對臨近加油站或建構(gòu)筑物產(chǎn)生影響尤為重要。區(qū)間隧道施工風(fēng)險較大，在設(shè)計階段應(yīng)根據(jù)區(qū)間和加油站的位置關(guān)系制定專項設(shè)計方案，并在施工中采取必要的措施。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，在區(qū)間隧道側(cè)穿加油站時，通常采用三種措施：第一，在左右線隧道開挖至距加油站20 m范圍內(nèi)時停運(yùn)加油站；第二，控制爆破巖石的震速；第三，在加油站和區(qū)間中間區(qū)域打設(shè)減震孔。

1　區(qū)間隧道開挖至加油站范圍內(nèi)停運(yùn)加油站

左右線隧道開挖至距加油站20 m范圍內(nèi)時，對加油站采取停止加油站一切運(yùn)營的措施，對現(xiàn)有庫存油體進(jìn)行抽空并轉(zhuǎn)移，待區(qū)間左線和右線隧道開挖至左20 m范圍外時，依據(jù)油庫和管道破損情況對其進(jìn)行修補(bǔ)，經(jīng)檢測滿足運(yùn)營要求時恢復(fù)加油站運(yùn)營。

此項處理措施的優(yōu)點(diǎn)是施工安全系數(shù)高，但需補(bǔ)償加油站停運(yùn)期間的損失，涉及經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償費(fèi)用較高。

2　控制爆破震速的措施

控制爆破震速的方法主要采用靜態(tài)爆破或控制爆破中炸藥使用量兩種方式。

靜態(tài)爆破(又稱靜態(tài)破碎)是將一種含有鈣、鋁、鎂、硅、鐵等元素的無機(jī)鹽粉末狀破碎劑，用適量水調(diào)成流動狀漿體，直接灌入鉆孔中，經(jīng)水化反應(yīng)后，產(chǎn)生巨大膨脹壓力(可達(dá)30～50 MPa)，將混凝土(抗拉強(qiáng)度1.5～3.0 MPa)或巖石(抗拉強(qiáng)度4.0～10.0 MPa)脹裂、破碎[2]。靜態(tài)爆破最大優(yōu)點(diǎn)是不產(chǎn)生爆破聲響、爆破飛石、爆破粉塵、爆破震動，以及爆破所產(chǎn)生的有毒、有害氣體。缺點(diǎn)是投入的施工機(jī)械設(shè)備多，在微風(fēng)化巖石中，靜態(tài)爆破速度慢，破碎效果一般。

控制爆破中炸藥使用量在鉆爆法施工中是至關(guān)重要的一個措施。減小爆破震源的爆炸能量，以控制爆破震動的危害程度。區(qū)間在穿越加油站區(qū)域時，應(yīng)嚴(yán)格遵守“短進(jìn)尺，弱爆破”的施工原則，根據(jù)圍巖類別進(jìn)行掘進(jìn)，每個循環(huán)進(jìn)尺可控制在0.5 m，裝填炸藥爆破，藥量必須適中(甚至少裝)，藥量過大的強(qiáng)爆破對圍巖損傷嚴(yán)重，較大的震動易引起加油罐等的破裂。

3　在加油站和區(qū)間中間區(qū)域打設(shè)減震孔

在加油站和區(qū)間中間區(qū)域打設(shè)減震孔可有效地阻斷震動波傳播擴(kuò)大，減少爆破震動波的影響范圍。具體處理措施為：在加油站與結(jié)構(gòu)中間打設(shè)兩排減震孔，減震孔中放入防止塌孔的材料，降低爆破震動對加油站的影響。減震孔為減少加油站震動的輔助措施，在爆破施工作業(yè)時，需優(yōu)化爆破參數(shù)設(shè)計，精心施工，避免震動速度較大或速度離散較大，并加強(qiáng)監(jiān)測。

此項處理措施不需要加油站停運(yùn)，施工處理措施費(fèi)用低。

4　在加油站和區(qū)間隧道之間打設(shè)減震孔

4.1工程概況

青島地鐵某區(qū)間側(cè)穿加油站，該加油站位于道路交叉口西北側(cè)，為二級加油站，建成于1997年，站內(nèi)設(shè)有埋地臥式油罐4個，汽油罐3個(容積分別為30 m3、10 m3、10 m3)，柴油罐1個(容積分別為50 m3)，加油站油罐總?cè)莘e為75 m3。隧道拱頂埋深約16 m，與油罐水平凈距約30 m，與加油機(jī)水平凈距約15 m。區(qū)間右線二襯結(jié)構(gòu)頂拱處于微風(fēng)化角礫凝灰?guī)r中。根據(jù)《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》(GB 50156—2012)，埋地油罐與重要的公共建筑安全距離為40 m，區(qū)間開挖時需要對加油站采取防護(hù)措施，采用打設(shè)減震孔的降低震動措施。

4.2減震孔布設(shè)方法

在施工前，應(yīng)詳細(xì)探明地下管線情況，保證施工的安全。首先在距離區(qū)間結(jié)構(gòu)3～5 m處施工減震孔導(dǎo)向墻，導(dǎo)向墻的作用起到對導(dǎo)向管定位的作用。然后打設(shè)兩排減震孔，減震孔深度宜為地面至區(qū)間仰拱底的距離。

鉆孔直徑可采用110 mm、鉆孔孔心間距0.5 m、鉆孔內(nèi)插直徑90 mm的PE聚乙烯管，此管為兩端封閉的中空管，管頂上方0.8 m的鉆孔需用水泥砂漿封堵密實(shí)，下端密封即可。應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場的施工監(jiān)測，確保施工安全，爆破監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在加油機(jī)基礎(chǔ)及油罐同等位置的地面上。

圖1　區(qū)間側(cè)穿加油站減震孔平面布置

區(qū)間與加油站之間的區(qū)域共打設(shè)減震孔172個，區(qū)間側(cè)穿加油站減震孔平面布置如圖1所示，在對區(qū)間爆破施工時，對受保護(hù)區(qū)監(jiān)測點(diǎn)和與爆心相同距離非保護(hù)區(qū)監(jiān)測點(diǎn)同時進(jìn)行連續(xù)震速監(jiān)測。區(qū)間側(cè)穿加油站減震孔剖面如圖2所示。

圖2　區(qū)間側(cè)穿加油站減震孔剖面

4.3施工中的爆破震速控制

減震孔為減少加油站震動的輔助措施，在爆破施工作業(yè)時，需優(yōu)化爆破參數(shù)設(shè)計，精心施工，避免震動對加油站的影響?？紤]該加油站建設(shè)年代較早，爆破震速應(yīng)控制在0.5 cm/s。

打設(shè)減震孔的處理措施在該項目中得到了良好的運(yùn)用，通過減震孔對巖石的隔斷，有效地降低了爆破震動，減震孔的最大減震率達(dá)到約20%，取得了很好的效果。該措施不需要停用加油站，施工處理措施費(fèi)用相對較低。

5　施工注意事項

在做區(qū)間側(cè)穿加油站方案之前，應(yīng)對加油站基礎(chǔ)資料，包含建設(shè)年限、儲油(氣)罐個數(shù)、儲量、加油機(jī)數(shù)量等資料進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，并結(jié)合各加油站具體情況細(xì)化風(fēng)險分析。

應(yīng)按《城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險管理規(guī)范》(GB50652—2011)確定是否做專項設(shè)計，對不需要做專項設(shè)計的區(qū)間應(yīng)在設(shè)計文件中提出對加油站的保護(hù)措施。

在區(qū)間施工至該加油站外20 m區(qū)域時，油灌和加油機(jī)的爆破震速安全指標(biāo)宜控制為0.5 cm/s，并明確爆破監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)位置。減震孔布置不宜過密，否則易發(fā)生串孔，減震孔間距宜為0.3～0.5 m。

對距離區(qū)間較近的加油站，在施工前應(yīng)對其安全狀況進(jìn)行檢測。施工期間還應(yīng)對加油站設(shè)備滲漏情況進(jìn)行監(jiān)測，在洞內(nèi)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測設(shè)備。施工期應(yīng)注意防火要求，避免明火作業(yè)。施工時，應(yīng)避開加油站作業(yè)高峰期，并在管理上采取有效措施，避免人為因素造成的險情。

6　結(jié)論

區(qū)間側(cè)穿加油站在地鐵項目建設(shè)過程中屬于非常重要的一部分，直接影響到整個項目的施工進(jìn)度及安全風(fēng)險，本文所提及的在上軟下硬地層中區(qū)間隧道側(cè)穿加油站的一些方式方法、解決思路，也是筆者多年來對地鐵鄰近加油站處理方案認(rèn)識的總結(jié)。在實(shí)際工程中應(yīng)對地鐵區(qū)間側(cè)穿加油站的設(shè)計、施工方案進(jìn)行專項論證，施工時切實(shí)踐行設(shè)計方案，保障加油站的和施工隧道的安全。

[1]任志亮，張暉，張秀山.上軟下硬地層中淺埋暗挖車站施工工法的比較[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012(25):28-30

[2]梁曉峰.靜態(tài)爆破技術(shù)在隧道開挖施工中的應(yīng)用[J].鐵道建筑，2010(2):44-46

[3]周劉剛，王海祥.城市地鐵及地下工程施工環(huán)境安全風(fēng)險評估與控制[J].鐵道勘察，2007(4):91-93

[4]王軍.深基坑開挖對鄰近高鐵橋墩的影響分析[J].鐵道勘察，2010(4):77-79

[5]李昱坤，吳限，黃華東，等.雙排減震孔在控制爆破工程的應(yīng)用分析[J].城市建筑，2014(27):265-265

[6]張輝.暗挖隧道側(cè)穿橋樁的初期支護(hù)措施及爆破控制[J].山西建筑，2012(11):201-203

[7]丁松波，吳從師，羅杰峰，等.地鐵基坑爆破中減振孔的降振效果實(shí)測研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報，2014(4):85-89

[8]李克先，趙繼增，雷剛.隧道控制爆破深大減振孔減振效果對比[J].隧道建設(shè)，2015(6)：595-600

[9]中國土木工程協(xié)會，同濟(jì)大學(xué).GB50652—2011城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險管理規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011

[10]中國石油化工集團(tuán)公司.GB 50156—2012汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2012

[11]TB10012—2007鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S]

The Research on Management Plan of a Subway Project with a Tunnel Section Nearby the Existinggas Station

REN Zhiliang1ZHANG Hui2

2016-01-27

任志亮(1982—)，男，2010年畢業(yè)于石家莊鐵道大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師。

1672-7479(2016)02-0100-03

U231+.3

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