復雜環(huán)境條件下的地鐵隧道下穿燃氣管線施工工藝研究

陳小林

（中鐵二十一局集團軌道交通工程有限公司，山東 濟南 250000）

0 引言

隨著地鐵隧道項目建設數量的增多，其內部穿地下管線的安裝與使用已愈發(fā)引起人們的關注，為確保復雜環(huán)境條件中地鐵隧道穿燃氣管線的運行安全，可依照該項目建設的實際情況，合理采用穿燃氣管線施工工藝，切實保障地鐵隧道的應用安全。

1 控制穿燃氣管道變形標準

一般來講，復雜環(huán)境條件內的地鐵隧道穿燃氣管道中的覆土體在遭受施工擾動后會產生附加變形與附加力，再加上其內部的管線剛度要超出土體剛度，該現象會讓土體變位移動生成抵抗力，繼而讓地下管線出現泄漏現象，不僅縮減了燃氣管線的內部功能，還破壞其整體結構。為更好地提升穿燃氣管道的應用質量，在正式使用前需精準控制穿燃氣管道的變形標準，利用對該標準的控制來發(fā)現其在使用過程中出現的各項問題，提升穿燃氣管線施工的針對性。比如，當前地鐵隧道內的穿地下管線沉降與傾斜控制標準存在于項目的多個位置中，如煤氣管接頭與焊接接頭間、水管接頭與焊接接頭間、各類承插式接頭間等，其具體的管線沉降標準值皆在30mm 左右，而傾斜最大允許值則出現較大變化，依照文中順序依次為0.20%、0.60%與0.25%。

2 復雜環(huán)境條件中地鐵隧道穿燃氣管線施工方案

2.1 地鐵隧道施工工程概況

在明確燃氣管道的變形標準后，下文以某復雜環(huán)境條件中的地鐵隧道項目為例，詳細闡述了穿燃氣管線施工工藝在該工程項目中的應用過程。

具體來看，施工人員要在某地鐵隧道項目內設計穿燃氣管線，在對施工現場全面調查后，可看出該燃氣管線材質為D400mm，其管線走向帶有極大的傾斜度，依照圖紙設計內容來獲取燃氣線數據信息，利用合適的物探技術來測算出該燃氣線的具體里程。在完成科學的地質掃描后，施工人員可看出在該項目100m 附近存有諸多空洞，該類空洞會對施工質量造成極大影響，比如，若在該位置處開展爆破施工，受該區(qū)域空洞影響，諸多管線、地表將產生沉降現象或出現沉降預警，若仍然在該處施工極易生成更大隱患。為增強穿燃氣管線施工安全，施工人員應采取更多的加固舉措，利用雙液漿的使用來固定管線位置。此外，經過實地探測后，該燃氣管道周遭皆為黏土，該黏土的厚度較大，雖然土體內部結構較強，但在軟弱不均的情況下，極易遭受擾動破壞，因而技術人員應依照該現實情況，科學設計穿燃氣管線施工方案，以增強地鐵隧道的安全性。

2.2 地鐵隧道穿燃氣管線施工方案

在開展地鐵隧道穿燃氣管線施工前，項目管理者應根據該隧道地鐵內的實際情況，合理設置穿燃氣管線施工方案。首先，設計人員在正式施工前需確認穿燃氣管線的加固范圍，并在該范圍內找尋適宜的加固材料。傳統(tǒng)鋼筋格柵的間距在0.8m 左右，若采取一定的加固措施，其間距將縮減到0.5m，隧道內部的小導管間距應由此前的3.5m 減低至2.0m，并在拱形外側的160°位置處設計小導管，其仰角與長度需分別保持在25°、2.5m，其環(huán)向間距與縱向間距為30cm、100cm。其次，施工人員還應在隧道地鐵內添加合適的沉降觀測點，每道位置需保持在5m 左右，并在隧道內部添加收斂點，當穿燃氣管線下降至其規(guī)定的高度后，會自動發(fā)出橙色預警，在隧道地鐵內部安設注漿管，其具體配置為2m×2m，在完成注漿管的補充后，要及時檢查穿燃氣管線的運行質量。最后，在開展?jié){液注漿活動時，要合理選擇注漿液，根據該工程項目的內在性質，采取水玻璃水泥雙漿液會提升應用效果[1]。

3 穿燃氣管線施工工藝在復雜環(huán)境條件內地鐵隧道中的應用過程

3.1 設計注漿參數

在進行注漿參數設計前，施工人員應科學挑選注漿原材料。一般來講，注漿水泥多為P.O42.5 類型的硅酸鹽水泥，在完成質量檢測工作后可正式投入使用，35波美度為最佳的水玻璃濃度，且借助自來水完成對應性供水工作。施工人員還需依照該項目建設的具體情況來選擇添加劑，并及時準備堵漏劑、止?jié){栓塞、波紋管與止水閥等材料。在進行注漿參數的設計時，施工人員需明確該注漿液的具體性質，該施工過程內的注漿液為水玻璃水泥的雙漿液，水玻璃濃度在35 波美度左右，水泥材料為42.5 型號的硅酸鹽類水泥，水玻璃摻量比與水灰質量比分別為40%、1:1。在進行正式施工前，還應密切注意注漿孔的深度與開孔直徑，其具體數值分別在3.0m、50mm 左右，且孔位布置在0.8m×0.8m 形態(tài)的梅花形內，兩處0.8m 分別代表著縱向、橫向。在設計孔口套管的過程中，需采用3.0m 長度的無縫套管，其套管尾部需安置在止水閥門內，并合理設計注漿凝結時間、長度、擴散半徑與壓力，其具體數值分別為：注漿時間在80~120s、注漿長度為3.0m、擴散半徑為1m、注漿壓力在0.3MPa~0.5MPa，在完成該項參數設計后，施工人員應依照正確方式開展注漿活動。

3.2 執(zhí)行注漿流程

3.2.1 施工前準備

在開展穿燃氣管線的內部注漿活動前，施工人員需科學制作水泥漿，在豎井口內設計適宜的存放箱，可科學保護注漿施工材料，如水玻璃、水泥等。在進行鉆孔開鉆前，需及時檢查施工位置處的地質巖層狀況，確認具體的地質情況后，再實行進尺開挖。若在開挖過程中遭遇空洞，仍需根據施工圖紙來完成對應施工，科學管控施工進尺的數量，對部分小導管采取適宜的注漿施工，其開挖作業(yè)面與注漿位置需保持在5m 左右。

3.2.2 安裝套管與布孔

施工人員在進行布孔操作時，可及時依照出水點位置而定，注漿孔的深度與開孔直徑需分別保持在3.0m、50mm 左右，鉆孔操作需嚴格遵循此前制定的施工計劃。針對當前施工的鉆孔操作而言，若發(fā)現其出水量增加，需停止當前的鉆進活動，并及時控制該位置的排出水量。同時，在縮減出水量的過程中，相關人員應在注漿孔的管口位置處安設長度在1m 左右的無縫鋼管，將其安置在止水閥門內，如有遺漏，應利用堵漏粉及時填補注漿孔與注漿套管間的縫隙[2]。此外，為控制出水點內的滲漏情況，施工人員可借助分層回填的形式來控制水流方向，透過適宜方式來填補薄弱區(qū)域，精準提升水分流失的控制效果，適時增強該出水位置的安全性，該改進方式的具體形態(tài)如圖1 所示，有效增強了穿燃氣管線的運行質量與安全。

圖1 地鐵隧道內出水點位置的水分控制形態(tài)

3.2.3 注漿過程控制

在當前的注漿過程控制中，施工人員應明確注漿液的具體類型，即水玻璃水泥雙漿液。在使用雙漿液期間，可借助雙液注漿泵設備，0.3MPa~0.5MPa 設置成標準的注漿壓力值，將水玻璃與水泥漿稀釋液的體積配比控制在0.3:1，并設計1:1 的水泥漿水灰比，再將漿液具體的凝結時間管控在80~120s，其具體的施工流程如圖2 所示。施工人員在注漿泵附近設置泵口壓力表與攪拌機，透過對球閥、孔口壓力表、混合器與管路的合理使用，將漿液注入到對應的地層小導管中，利用對當前注漿過程的合理控制，可有效提升管道注漿水平，提升管道施工的安全性。

圖2 注漿過程控制

3.3 計算注漿量

在完成注漿過程的合理控制后，為確保注漿數值的準確性，應科學計算注漿量。具體來看，透過此前的勘查報告可看出當前地表黏土的孔隙比在0.691 左右，3.74 為其對應的滲透系數，在注漿量的計算前，需適時明確注漿斷面的鋼管數量，在該工程項目內帶有62 根，且任意一根的固土體積在0.785m3左右，根據適宜的計算后，可發(fā)現其注漿管具體的注漿量約為230L/m，14260L 為其1m 的總注漿量。受復雜環(huán)境條件影響，該隧道地鐵在進行穿燃氣管線的改造時，依照該穿燃氣的具體影響范圍，要在其左右兩側各添加5m，其長度接近30m，在實際計算中當每根注漿管的長度為3m，且開挖長度也為3m 時，依照具體的計算公式可看出其總的注漿量約為55.8m3。

3.4 監(jiān)測儀器沉降狀態(tài)

為切實掌握穿燃氣管線的沉降狀態(tài)，施工人員在應用穿燃氣管線施工技術期間，可利用合適的監(jiān)測儀器來監(jiān)控其沉降狀態(tài)。具體來看，工作人員可將項目基準點引入到沉降監(jiān)測工作內，及時監(jiān)測平面坐標點與高程點，其具體的監(jiān)測數字分別為3、2。針對監(jiān)測點的設計而言，若采取常規(guī)方式來測量該類測量點，在使用鋼制測釘時，不要讓其接觸到對應的穿燃氣管線，增強該穿燃氣管線運行的安全性。同時，穿燃氣管線的監(jiān)測時間應放置在具體的爆破后，在完成不同路段的穿燃氣管線施工時也要進行適宜監(jiān)測，其監(jiān)測次數可保持在3 次左右。在實際監(jiān)測中，當該類數據信息發(fā)生較大變化時，不僅要及時查明數據生出變化的原因，還要及時增加該位置的監(jiān)測頻次與次數，利用監(jiān)測數量的增加來更好地控制該項數值，提升數據監(jiān)測工作的穩(wěn)定度[3]。此外，當地面沉降值在2mm~4mm/d 之間時，受其累積沉降值的影響，可發(fā)現該穿燃氣管線的數據變化范圍較大，施工人員在遭遇該現象后要立即停工并發(fā)出適宜預警，只有在找出具體原因后才能開展對應性處理，當沉降速率值處在穩(wěn)定狀態(tài)后，其設計的預警平臺才能消除告警，再度開展燃氣管線施工。項目管理者在日常工作中，還應根據此前接收的監(jiān)測點與監(jiān)測日報信息數值來及時關注該穿燃氣管線沉降數據，再將該信息數據傳送到對應的網絡平臺后，需及時分析產生數據預警的原因，根據其產生的現象設置出適宜的解決對策。

3.5 解決穿燃氣管線沉降問題

為更好地解決穿燃氣管線沉降問題，施工人員在進行穿燃氣管線施工時應遵照合適的圖紙設計內容，透過與多個設計部門、設計人員的合理溝通來確認其監(jiān)測數據的準確性，并運用可視化狀態(tài)的監(jiān)測平臺來檢查對應的信息數據。同時，項目管理者應定期檢查路面狀況，對道路的變化情況不僅要及時保留適宜的影像資料，還要對該數據信息的各項變化進行詳細記錄，適時保障道路安全[4]。在進行隧道開挖時，要對其具體情況實行超前性質的地質預報活動，實行鉆孔開挖前需明確對應的施工位置，只有在完成拱部探孔工作后才能進行進尺開挖活動，提升該項施工工作的針對性。此外，在施工期間受多重要素影響，沉降現象難以避免，經過實地勘探研究后，需將沉降值管控在2cm 以下，其沉降速率應保持在2mm~4mm/d 之間，在進行實際調整時只有合理控制了沉降速率才能在預警平臺完成及時地消警工作，科學控制管線沉降值。值得一提的是，在當前的管線注漿內，施工人員應及時觀察地面監(jiān)測點的積計值，若該累計范圍在8mm 以上，要及時調整該階段的注漿壓力，并停止該部分的注漿工作，也就是說，過大的注漿壓力會引發(fā)地面隆起，地面在產生該類形態(tài)后會出現較大損傷，因而在日常施工中，項目管理者需與施工人員共同控制穿燃氣管線的沉降范圍，借助對該項數值的控制來增進隧道地鐵的運行安全。

4 結語

綜上所述，為解決地鐵隧道內穿燃氣管線的應用安全，施工人員可借用穿燃氣管線施工技術合理管控各施工環(huán)節(jié)，在加強注漿施工程序的基礎上，及時監(jiān)測地表沉降情況，不僅有效鞏固了穿燃氣管線的運行質量，還保障了隧道地鐵運行的順利性，提升人員與貨物的運行安全。