盾構(gòu)隧道近距離穿越既有石化加油站施工關(guān)鍵技術(shù)

孔超

摘 要：盾構(gòu)穿越既有建構(gòu)筑物施工風(fēng)險(xiǎn)高，且隨著地鐵建設(shè)的逐步擴(kuò)展，盾構(gòu)近接施工不可避免需要。當(dāng)盾構(gòu)隧道穿越既有石化加油站時(shí)，由于石化加油站的特殊性質(zhì)，變形控制要求極高。在保證石化加油站正常運(yùn)營(yíng)的條件下，如何有效減少盾構(gòu)施工導(dǎo)致的周邊變形，成為盾構(gòu)隧道下穿石化加油站安全控制的重中之重。本文從盾構(gòu)施工準(zhǔn)備、推進(jìn)參數(shù)、注漿措施等方面對(duì)安全控制技術(shù)進(jìn)行了研究，以保證盾構(gòu)安全下穿。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道; 石化加油站; 隧道施工; 安全控制

中圖分類號(hào)：U456.3? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-3315（2021）8-199-002

1.工程概況

菊華站～昆明東站區(qū)間起訖里程為YDK15+071.260～YDK16+493.800，盾構(gòu)區(qū)間在在里程YDK16+050～YDK16+150范圍內(nèi)雙線近距離下穿既有石化加油站。

石化加油站建成年代較早，如圖1所示，辦公房間為2層混凝土結(jié)構(gòu)，加油區(qū)為1層鋼結(jié)構(gòu)，無(wú)地下室，基礎(chǔ)資料缺失，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)走訪及調(diào)查，推測(cè)房屋基礎(chǔ)為淺基礎(chǔ)。該加油站有2個(gè)油庫(kù)，分別為汽油庫(kù)和柴油庫(kù)，位置為現(xiàn)場(chǎng)勘查測(cè)量所得，2個(gè)油庫(kù)容量均為50立方米，底板埋深約為地下5米，區(qū)間隧道雙線側(cè)穿柴油庫(kù)，左線側(cè)穿汽油庫(kù)，右線側(cè)穿汽油庫(kù)，區(qū)間隧道與柴油庫(kù)豎向距離范圍約為6.9米，與加油站辦公房間基礎(chǔ)豎向距離范圍約為8.2米，與汽油庫(kù)豎向距離范圍約為5.2米。

2.總體施工進(jìn)度計(jì)劃

共采用兩臺(tái)土壓力平衡盾構(gòu)機(jī)（中鐵裝備產(chǎn)），擬定盾構(gòu)機(jī)編號(hào)為10#、11#盾構(gòu)機(jī)，區(qū)間右線盾構(gòu)機(jī)于2018年4月20日由昆明東站小里程端始發(fā)，2018年11月10日到達(dá)菊華村站大里程端。

為確保盾構(gòu)區(qū)間雙線在穿越加油站期間的安全性，計(jì)劃在盾構(gòu)穿越油庫(kù)前后15m時(shí)，加油站停業(yè)，提前將油庫(kù)內(nèi)油氣抽空并注滿水，盾構(gòu)穿越后加油站恢復(fù)使用。

3.盾構(gòu)穿越石化加油站采取措施

3.1技術(shù)準(zhǔn)備

1.考慮到存油儲(chǔ)庫(kù)會(huì)有遺漏及揮發(fā)性可燃?xì)怏w對(duì)盾構(gòu)下穿既有石化加油站造成影響，需在盾構(gòu)穿越前在加油站土體內(nèi)部安設(shè)氣體檢測(cè)裝置;

2.施工材料必須準(zhǔn)備充足，以保證穿越過(guò)程中施工不間斷;

3.嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，穩(wěn)定控制盾構(gòu)頂進(jìn)壓力，控制盾構(gòu)出土量以及盾構(gòu)姿態(tài)。保證盾構(gòu)背后注漿及時(shí)，是盾構(gòu)管片與土體間無(wú)間隙;

4.因設(shè)備故障停止盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中注意相關(guān)問(wèn)題：停機(jī)前合理設(shè)定目標(biāo)土壓力、調(diào)整控制盾構(gòu)姿態(tài)。做好盾構(gòu)停推時(shí)的準(zhǔn)備工作，采用同步注漿和二次注漿措施防止地表沉降的擴(kuò)大，同時(shí)加強(qiáng)地表變形監(jiān)測(cè)、采用信息化施工等綜合控制技術(shù)。

5.盾構(gòu)穿越前，應(yīng)提前設(shè)置50m的試驗(yàn)段，已驗(yàn)證盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的合理性;

6.對(duì)盾構(gòu)施工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)并及時(shí)調(diào)整反饋。通過(guò)監(jiān)測(cè)參數(shù)，對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)、背后注漿等實(shí)時(shí)跟蹤。

3.2盾構(gòu)下穿石化加油站施工參數(shù)

施工過(guò)程應(yīng)該極大限度的控制盾構(gòu)施工對(duì)周邊土體的擾動(dòng)，以及減少土體損失率?，F(xiàn)有研究中認(rèn)為盾構(gòu)施工引起周圍土體變形主要有兩個(gè)方面[1]，一方面為盾構(gòu)施工過(guò)程中掌子面土壓力無(wú)法保證，一方面為盾構(gòu)切削土體造成的土體損失。盾構(gòu)同步注漿質(zhì)量也會(huì)造成地表沉降過(guò)大。通過(guò)控制盾構(gòu)推力、出土量、正面土壓力、由于地層損失引起的空隙、盾構(gòu)姿態(tài)控制以及推進(jìn)速度可以較好地減少土體變形。其關(guān)鍵技術(shù)為通過(guò)土倉(cāng)壓力保證掌子面穩(wěn)定以及通過(guò)同步注漿及時(shí)填充因土體損失造成的盾衛(wèi)空隙。

土倉(cāng)壓力值可以通過(guò)理論計(jì)算進(jìn)行初步確定，并且通過(guò)試驗(yàn)段掘進(jìn)，對(duì)地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析，以微調(diào)土倉(cāng)壓力數(shù)值，從而更為精準(zhǔn)的控制地表沉降。并且設(shè)置合理的推力、推進(jìn)速度等參數(shù)，也能夠有效防止土體超挖，減少地表沉降。

每環(huán)的實(shí)方體積為不大于40m3，虛方系數(shù)為1.2～1.5，因此出土量為47-58.6m3，施工時(shí)嚴(yán)禁土方超挖，出現(xiàn)超挖及時(shí)進(jìn)行同步注漿補(bǔ)充及二次注漿。

區(qū)間隧道埋深為5～20m，根據(jù)，求得盾構(gòu)機(jī)上部、中部及下部土壓力如表1所示[2]，具體推進(jìn)參數(shù)見(jiàn)表2。

3..3盾構(gòu)穿越后采取措施

盾構(gòu)下穿過(guò)程中及下穿后應(yīng)對(duì)既有石化加油站進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果出現(xiàn)地表變形過(guò)大，需對(duì)該段進(jìn)行洞內(nèi)注漿加固。

利用注漿設(shè)備對(duì)襯砌背后圍巖進(jìn)行注漿加固，進(jìn)一步改善圍巖環(huán)境，提高圍巖自承能力;其中，注漿孔采用等距布孔，梅花型布置，注漿孔的孔間距為0.8m擴(kuò)散半徑，排間距為孔距的0.87倍;在砂性土層，滲透注漿孔的孔間距取值為0.8-1.2m;在粘性土層，劈裂注漿孔的孔間距取值為1.0-2.0m。

注漿加固計(jì)算示意圖如圖2所示，隧道注漿加固的范圍由公式（1）～（5）計(jì)算得到：

注漿區(qū)域?qū)挾龋?H：＼2021年第8期＼內(nèi)芯＼9.4-5.jpg>（1）;

注漿區(qū)域高度：（2）;

其中，公式（1）中的（3）;

注漿厚度：（5）;

其中，k為塌落系數(shù)，根據(jù)多個(gè)侵限隧道統(tǒng)計(jì)取值，土質(zhì)取值為1.5-3，巖質(zhì)取值0.5-1.5;

4.盾構(gòu)穿越石化加油站施工監(jiān)測(cè)

通過(guò)設(shè)置地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)、建筑關(guān)鍵點(diǎn)、拱頂沉降及水平收斂，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變形數(shù)據(jù)，以掌握盾構(gòu)穿越過(guò)程中的實(shí)際情況，及時(shí)調(diào)整施工方案。

5.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)設(shè)置氣體檢測(cè)裝置、控制盾構(gòu)掘進(jìn)土壓力以及掘進(jìn)參數(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及洞內(nèi)注漿加固等措施，盾構(gòu)順利穿越既有石化加油站，證明了按施工控制技術(shù)的可行性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張潤(rùn)峰，梁榮柱，張獻(xiàn)民，薛新華.下穿既有建筑期間盾構(gòu)施工參數(shù)分析[J]浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2016，50（03）：551-558

[2]楊志勇，江玉生，顏治國(guó)，江華.盾構(gòu)下穿地鐵運(yùn)營(yíng)隧道沉降規(guī)律分析[J]西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，34（03）：268-273