外部工程施工對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿赖挠绊?/h1>
2021-01-04 07:31:56中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司
上海煤氣 2020年6期
中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司
楊 羅 李 斌 吳小平 劉世杰
供氣安全是燃?xì)庑袠I(yè)的基本要求。在城市燃?xì)饨o城市居民帶來便利的同時(shí)，在役埋地燃?xì)夤艿酪驗(yàn)榈谌狡茐?、腐蝕等原因會(huì)失效而導(dǎo)致燃?xì)庑孤?，從而引發(fā)中毒、火災(zāi)及爆炸等事故時(shí)有發(fā)生。尤其是外部工程施工所造成的燃?xì)夤艿赖谌狡茐囊呀?jīng)排在各類在役埋地燃?xì)夤艿朗鹿试虻氖孜?。本文通過分析沖擊鉆孔樁施工、基坑施工及盾構(gòu)施工這3種典型的外部工程施工對(duì)附近在役埋地燃?xì)夤艿赖挠绊懀岢隽讼鄳?yīng)的監(jiān)控和防護(hù)措施。
1 外部工程施工對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿赖挠绊?/h2>
目前對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿肋\(yùn)行安全影響較大的外部工程施工方式主要為：沖擊鉆孔樁施工、基坑施工及盾構(gòu)施工。這3種典型的外部工程施工對(duì)附近在役埋地燃?xì)夤艿赖挠绊懛謩e如下：
1.1 沖擊鉆孔樁施工
樁基施工通常分為非擠土樁和擠土樁。非擠土樁(以樁孔灌注樁為代表)為先鉆孔后打入的預(yù)制樁，施工過程中清除孔中土體，樁周圍土體不受排擠，不會(huì)發(fā)生擠土效應(yīng)，對(duì)周圍環(huán)境影響較小。擠土樁(以沖擊鉆孔樁為代表)為預(yù)制樁、封閉的管樁等，擠土樁在錘擊和振動(dòng)貫入過程中都要將樁位處的土體大量排擠開，使土體結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?cái)_動(dòng)破壞。以下重點(diǎn)討論沖擊鉆孔樁施工對(duì)附近燃?xì)夤艿赖挠绊憽?/p>
沖擊鉆孔樁施工對(duì)附近在役埋地燃?xì)夤艿赖挠绊懼饕獮閮蓚€(gè)方面：一是沖擊鉆孔樁施工時(shí)對(duì)土體壓密或者擠開，使土體產(chǎn)生隆起和水平位移，從而造成附近燃?xì)夤艿赖奈灰破茐?；二是沖擊鉆孔樁施工時(shí)的振動(dòng)造成附近燃?xì)夤艿赖恼駝?dòng)破壞。
沖擊鉆孔樁施工造成的擠土效應(yīng)和振動(dòng)特性對(duì)附近在役埋地燃?xì)夤艿赖挠绊懘笮∨c樁-管之間的距離呈負(fù)相關(guān)的規(guī)律，即隨著樁管之間的距離變大，沖擊鉆孔樁造成的擠土效應(yīng)和振動(dòng)對(duì)附近的燃?xì)夤艿烙绊憸p小。要減小或控制沖擊鉆孔樁造成的擠土效應(yīng)和振動(dòng)對(duì)附近燃?xì)夤艿赖挠绊?，首先?yīng)該在精確定位在役埋地燃?xì)夤艿牢恢玫幕A(chǔ)上，確保沖擊鉆孔樁施工位置與在役埋地燃?xì)夤艿辣３忠欢ǖ拈g距。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)研究及文獻(xiàn)記錄，打樁施工的擠土效應(yīng)對(duì)周邊土體的嚴(yán)重?cái)_動(dòng)區(qū)一般為樁周圍3D(D為沖擊鉆孔樁樁徑)的范圍，實(shí)際工程中擠土樁與管道距離不小于3D時(shí)，擠土效應(yīng)造成的管道變形影響相對(duì)較小；如果在役埋地燃?xì)夤艿牢挥跊_擊鉆孔樁施工位置3倍沖錘半徑(3R)之外的范圍，可基本保證沖擊打樁施工過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)不會(huì)對(duì)管基的巖土層造成破壞，繼而避免威脅到管道的安全。沖錘半徑R指打樁機(jī)械沖錘的底面半徑，常見沖錘底面半徑有1.2 m、1.5 m、1.8 m、2.0 m等。沖擊鉆孔樁施工位置與在役埋地燃?xì)夤艿篱g距的確定參考《中華人民共和國石油天然氣保護(hù)法》中第三十條第(二)款的規(guī)定：保證鉆孔樁施工位置與在役埋地燃?xì)夤艿赖拈g距不小于5 m，當(dāng)沖擊鉆孔樁樁徑的3倍數(shù)值或打樁機(jī)械沖錘半徑的3倍數(shù)值大于5 m時(shí)，應(yīng)選取上述數(shù)值較大者作為沖擊鉆孔樁施工位置與在役埋地燃?xì)夤艿赖拈g距要求。
1.2 基坑開挖施工
基坑開挖施工對(duì)附近燃?xì)夤艿烙绊懼饕憩F(xiàn)為：基坑開挖導(dǎo)致坑內(nèi)土體卸載，基坑側(cè)壁土體受到的內(nèi)力平衡被打破，土體內(nèi)應(yīng)力重新分布。即基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)在開挖過程中，由于坑內(nèi)土體卸荷而造成土壓力移除，從而打破應(yīng)力平衡，改變基坑側(cè)壁土體受力，致使圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形和位移，引起基坑周圍地表沉陷。隨著基坑開挖基坑側(cè)壁土體發(fā)生變形位移，附近的埋地管線位于基坑外側(cè)土體內(nèi)，由于管土相互作用，所以基坑側(cè)壁土體的位移必然會(huì)導(dǎo)致周圍地埋管線的位移變形。
基坑開挖施工對(duì)附近燃?xì)夤艿烙绊懙拇笮∨c基坑和燃?xì)夤艿赖木嚯x呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即基坑施工地點(diǎn)與燃?xì)夤艿赖木嚯x越大，對(duì)燃?xì)夤艿赖挠绊懺叫?。?duì)于基坑開挖工程與在役埋地燃?xì)夤艿赖拈g距要求，目前國內(nèi)相關(guān)規(guī)范并沒有明確的規(guī)定。如果要做到基坑開挖對(duì)附近燃?xì)夤艿烙绊懞苄』驘o影響，需保證基坑開挖工程與燃?xì)夤艿赖拈g距不小于基坑開挖深度的4倍。但實(shí)際工程中往往無法保證上述間距要求，所以基坑開挖工程中對(duì)附近燃?xì)夤芫€的監(jiān)控尤為重要。
1.3 盾構(gòu)工程施工
GB 50028－2006(2020年版)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》中第 6.3.3條規(guī)定：地下燃?xì)夤艿啦坏脧钠渌ㄖ锖痛笮蜆?gòu)筑物的下面穿越。盾構(gòu)工程的隧道屬于大型地下構(gòu)筑物，故一般要求盾構(gòu)工程隧道從在役埋地燃?xì)夤艿老路酵ㄟ^。盾構(gòu)工程盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)下穿管道時(shí)引起地層的損失，導(dǎo)致管道下方土體局部下沉，由于管道自身存在一定的縱向抗彎剛度，其變形與周邊土體往往不同步，土體變形通常較管線變形先發(fā)生且量值較大，易造成管線下方土體脫空，使管線存在較大的損壞風(fēng)險(xiǎn)，情況嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致管線斷裂。因此盾構(gòu)工程施工時(shí)必須要控制管道變形在允許的范圍內(nèi)。
國家相關(guān)規(guī)范及條例對(duì)盾構(gòu)工程下穿燃?xì)夤艿朗┕ぶ卸軜?gòu)工程與燃?xì)夤艿赖拈g距要求如下：
(1)國能油氣(2015)392號(hào)文《油氣輸送管道與鐵路交匯工程技術(shù)及管理規(guī)定》第十四條規(guī)定：新建管道可在既有鐵路隧道洞身上方挖溝敷設(shè)。當(dāng)采取非爆破方式開挖管溝時(shí)，管溝底部與鐵路隧道結(jié)構(gòu)頂部外緣的垂直間距不應(yīng)小于10 m，新建鐵路隧道在埋地管道下方采用控制爆破開挖時(shí)，隧道頂部與埋地管道底部的垂直高度不應(yīng)小于20 m。
(2)《城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范(征求意見稿)》中第 5.3.2條規(guī)定：高壓、次高壓燃?xì)夤艿谰嗟罔F涵洞頂不小于3 m，中壓燃?xì)夤艿谰嗟罔F涵洞頂不小于 1.5 m，低壓燃?xì)夤艿谰嗟罔F涵洞頂不小于1.0 m。
2 外部工程施工時(shí)對(duì)附近在役埋地燃?xì)夤艿赖谋O(jiān)控防護(hù)措施
2.1 沖擊鉆孔樁施工
針對(duì)沖擊鉆孔樁施工過程中產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿赖挠绊?，必須進(jìn)行有效的安全監(jiān)測(cè)與控制。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由速度傳感器、振動(dòng)記錄儀和計(jì)算機(jī)組成。振動(dòng)信號(hào)采集設(shè)備可選用爆破振動(dòng)記錄儀。該設(shè)備價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)便，在實(shí)際工程運(yùn)行中效果較好。監(jiān)測(cè)前將監(jiān)測(cè)傳感器布置于在役埋地燃?xì)夤芫€軸線上方的地表中，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地表豎直方向的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度峰值。
監(jiān)測(cè)過程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度峰值的安全判據(jù)可根據(jù)GB 50032－2003《室外給水排水和燃?xì)鉄崃こ炭拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，參照GB/T 17742－2008《中國地震烈度表》，采用抗震設(shè)防烈度作為沖擊鉆孔振動(dòng)的安全判據(jù)。GB 50032－2003中第1.0.3條規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為6度或高于6度地區(qū)燃?xì)夤艿辣仨氝M(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。換言之只要施工振動(dòng)導(dǎo)致的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值速度不超過5度地震烈度所對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值速度，則可認(rèn)為埋地燃?xì)夤艿朗前踩??？紤]到地震振動(dòng)與沖擊鉆孔振動(dòng)的差異，沖擊鉆孔振動(dòng)周期密集、累積效應(yīng)嚴(yán)重，當(dāng)確定沖擊鉆孔振動(dòng)對(duì)埋地燃?xì)夤芫€影響的安全判據(jù)時(shí)，可以地震烈度5度的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值速度下限值20 mm/s作為基準(zhǔn)，并參看史佩棟編著的《樁基工程手冊(cè)》中相關(guān)規(guī)定，取沖擊鉆孔質(zhì)點(diǎn)安全振動(dòng)速度最大不超過15 mm/s作為安全判據(jù)，當(dāng)樁基施工過程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度峰值接近該值的50%時(shí)應(yīng)預(yù)警，達(dá)到該值的80%時(shí)應(yīng)停止施工，采取如開挖隔振溝、降低打樁機(jī)械沖錘半徑或沖程等減振措施，防止對(duì)附近在役埋地燃?xì)夤艿喇a(chǎn)生破壞。
2.2 基坑開挖施工
當(dāng)基坑開挖工程與燃?xì)夤艿赖拈g距不能大于基坑開挖深度的4倍時(shí)，必須對(duì)附近燃?xì)夤芫€進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控內(nèi)容以監(jiān)控管線位移、變形為主。參看美國溫特科恩(H.F.Winterkorn)，美國方曉陽(H.Y.Fang)主編的《基礎(chǔ)工程手冊(cè)》，對(duì)基坑開挖過程中，基坑周圍埋地燃?xì)夤芫€的監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)有具體要求：(1)對(duì)基坑周圍地埋管線設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)根據(jù)基坑周圍管線的材質(zhì)、類型等特點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)；(2)對(duì)管線設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜設(shè)計(jì)間距為15～25 m，且在管線接頭處、轉(zhuǎn)角、及變形曲率較大處應(yīng)增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)；(3)對(duì)基坑周圍 3倍開挖深度范圍內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)管線監(jiān)測(cè)。
實(shí)際施工過程中對(duì)埋地燃?xì)夤芫€的監(jiān)測(cè)方式主要有兩種：一種是抱箍式，用扁鐵做成大于地埋管線管徑的圓形鐵環(huán)，然后固定測(cè)桿和地埋管線，測(cè)桿位于地表，所以可以較為精確地測(cè)量出基坑開挖過程中地埋管線的沉降或隆起；另外一種為套筒式，利用塑料或者金屬類管材埋置于地表與地埋管線之間，測(cè)量時(shí)可以利用測(cè)桿直接測(cè)量管線沉降。在正確安裝測(cè)桿位置的前提下，測(cè)量結(jié)果可以有效反應(yīng)基坑開挖過程中地埋管線的沉降變化，適于埋深較淺的管線，也可以有效避免地表開挖。
對(duì)于管線位移、變形值的安全判據(jù)，目前國家規(guī)范沒有統(tǒng)一的規(guī)定，國內(nèi)部分地區(qū)結(jié)合自身實(shí)際，根據(jù)管線垂直和水平變形、管線接頭轉(zhuǎn)角與脫開、管線應(yīng)變等方面制定有若干的地方標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。
表1 國內(nèi)地方標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)管道變形值的安全判據(jù)
根據(jù)現(xiàn)有研究可以看出目前的控制標(biāo)準(zhǔn)涉及管線位移變形、管線接頭變形等方面，但考慮因素的側(cè)重點(diǎn)各有不同。從實(shí)際工程應(yīng)用來看，上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DG/TJ 08-2001－2016《基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程》中給出的管線位移監(jiān)測(cè)報(bào)警方法操作簡(jiǎn)便，報(bào)警數(shù)值設(shè)置合理。但該規(guī)范提供的監(jiān)測(cè)指標(biāo)中缺少對(duì)管道應(yīng)變控制的指標(biāo)，可以參考 GB/T 34275－2017《壓力管道規(guī)范 長(zhǎng)輸管道》中提供的燃?xì)夤芫€水平應(yīng)變量指標(biāo)，在監(jiān)測(cè)報(bào)警指標(biāo)中增加管道徑向累計(jì)變形量不得大于3%D(D為燃?xì)夤芫€直徑)的要求。
2.3 盾構(gòu)工程施工
盾構(gòu)工程下穿燃?xì)夤艿朗┕ぶ?，燃?xì)夤芫€的防護(hù)措施以監(jiān)控管線豎向位移(即沉降指標(biāo))為主。豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜布設(shè)在地下燃?xì)夤芫€的節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)角點(diǎn)、位移變化敏感或者預(yù)測(cè)變形較大的部位，可采用抱箍法在燃?xì)夤艿郎显O(shè)置直接監(jiān)測(cè)點(diǎn)，如圖1所示。
圖1 抱箍法監(jiān)測(cè)點(diǎn)示意
抱箍法是在特制的圓環(huán)(也稱抱箍)上連接固定測(cè)桿，圓環(huán)抱箍在管線上，將測(cè)桿與管線連接成一個(gè)整體，測(cè)桿略低于天然地面，測(cè)桿出頭位置地面處設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)測(cè)桿的窖井。此方法觀測(cè)精度較高，使用方便。
根據(jù)現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于盾構(gòu)工程下穿燃?xì)夤艿朗┕ぶ腥細(xì)夤芫€豎向位移值的安全判據(jù)如下：
(1)對(duì)于管徑在DN100～DN400的燃?xì)夤艿?，可參看GB 50911－2013《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中 9.3.3條的規(guī)定：豎向位移累計(jì)值不得超過10～30 mm，變化速率不大于2 mm/d，差異沉降值不大于0.3%管節(jié)長(zhǎng)度。
(2)對(duì)于管徑大于DN400的燃?xì)夤艿溃蓞⒖瓷虾Ｊ袠?biāo)準(zhǔn)DG/TJ 08-2224－2017《城市軌道交通工程施工監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中 9.5.2條的規(guī)定：燃?xì)夤艿镭Q向位移累計(jì)值不得超過10 mm，變化速率不大于2 mm/d，差異沉降值不大于0.25%管節(jié)長(zhǎng)度。
3 結(jié)語
外部工程施工期間如果對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿赖谋O(jiān)控防護(hù)措施不到位，存在安全隱患，不僅影響外部工程的正常施工，更會(huì)對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿涝斐赏{。為此，應(yīng)借鑒管道完整性管理理念，建立外部施工對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿兰霸O(shè)施破壞的全方位、全過程預(yù)警體系和監(jiān)護(hù)措施，強(qiáng)調(diào)對(duì)安全隱患及時(shí)做出反應(yīng)，逐步降低外部施工對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿榔茐氖鹿拾l(fā)生率，保障管道的安全運(yùn)行。
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1 外部工程施工對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿赖挠绊?/h2>
目前對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿肋\(yùn)行安全影響較大的外部工程施工方式主要為：沖擊鉆孔樁施工、基坑施工及盾構(gòu)施工。這3種典型的外部工程施工對(duì)附近在役埋地燃?xì)夤艿赖挠绊懛謩e如下：
1.1 沖擊鉆孔樁施工
樁基施工通常分為非擠土樁和擠土樁。非擠土樁(以樁孔灌注樁為代表)為先鉆孔后打入的預(yù)制樁，施工過程中清除孔中土體，樁周圍土體不受排擠，不會(huì)發(fā)生擠土效應(yīng)，對(duì)周圍環(huán)境影響較小。擠土樁(以沖擊鉆孔樁為代表)為預(yù)制樁、封閉的管樁等，擠土樁在錘擊和振動(dòng)貫入過程中都要將樁位處的土體大量排擠開，使土體結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?cái)_動(dòng)破壞。以下重點(diǎn)討論沖擊鉆孔樁施工對(duì)附近燃?xì)夤艿赖挠绊憽?/p>
沖擊鉆孔樁施工對(duì)附近在役埋地燃?xì)夤艿赖挠绊懼饕獮閮蓚€(gè)方面：一是沖擊鉆孔樁施工時(shí)對(duì)土體壓密或者擠開，使土體產(chǎn)生隆起和水平位移，從而造成附近燃?xì)夤艿赖奈灰破茐?；二是沖擊鉆孔樁施工時(shí)的振動(dòng)造成附近燃?xì)夤艿赖恼駝?dòng)破壞。
沖擊鉆孔樁施工造成的擠土效應(yīng)和振動(dòng)特性對(duì)附近在役埋地燃?xì)夤艿赖挠绊懘笮∨c樁-管之間的距離呈負(fù)相關(guān)的規(guī)律，即隨著樁管之間的距離變大，沖擊鉆孔樁造成的擠土效應(yīng)和振動(dòng)對(duì)附近的燃?xì)夤艿烙绊憸p小。要減小或控制沖擊鉆孔樁造成的擠土效應(yīng)和振動(dòng)對(duì)附近燃?xì)夤艿赖挠绊?，首先?yīng)該在精確定位在役埋地燃?xì)夤艿牢恢玫幕A(chǔ)上，確保沖擊鉆孔樁施工位置與在役埋地燃?xì)夤艿辣３忠欢ǖ拈g距。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)研究及文獻(xiàn)記錄，打樁施工的擠土效應(yīng)對(duì)周邊土體的嚴(yán)重?cái)_動(dòng)區(qū)一般為樁周圍3D(D為沖擊鉆孔樁樁徑)的范圍，實(shí)際工程中擠土樁與管道距離不小于3D時(shí)，擠土效應(yīng)造成的管道變形影響相對(duì)較小；如果在役埋地燃?xì)夤艿牢挥跊_擊鉆孔樁施工位置3倍沖錘半徑(3R)之外的范圍，可基本保證沖擊打樁施工過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)不會(huì)對(duì)管基的巖土層造成破壞，繼而避免威脅到管道的安全。沖錘半徑R指打樁機(jī)械沖錘的底面半徑，常見沖錘底面半徑有1.2 m、1.5 m、1.8 m、2.0 m等。沖擊鉆孔樁施工位置與在役埋地燃?xì)夤艿篱g距的確定參考《中華人民共和國石油天然氣保護(hù)法》中第三十條第(二)款的規(guī)定：保證鉆孔樁施工位置與在役埋地燃?xì)夤艿赖拈g距不小于5 m，當(dāng)沖擊鉆孔樁樁徑的3倍數(shù)值或打樁機(jī)械沖錘半徑的3倍數(shù)值大于5 m時(shí)，應(yīng)選取上述數(shù)值較大者作為沖擊鉆孔樁施工位置與在役埋地燃?xì)夤艿赖拈g距要求。
1.2 基坑開挖施工
基坑開挖施工對(duì)附近燃?xì)夤艿烙绊懼饕憩F(xiàn)為：基坑開挖導(dǎo)致坑內(nèi)土體卸載，基坑側(cè)壁土體受到的內(nèi)力平衡被打破，土體內(nèi)應(yīng)力重新分布。即基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)在開挖過程中，由于坑內(nèi)土體卸荷而造成土壓力移除，從而打破應(yīng)力平衡，改變基坑側(cè)壁土體受力，致使圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形和位移，引起基坑周圍地表沉陷。隨著基坑開挖基坑側(cè)壁土體發(fā)生變形位移，附近的埋地管線位于基坑外側(cè)土體內(nèi)，由于管土相互作用，所以基坑側(cè)壁土體的位移必然會(huì)導(dǎo)致周圍地埋管線的位移變形。
基坑開挖施工對(duì)附近燃?xì)夤艿烙绊懙拇笮∨c基坑和燃?xì)夤艿赖木嚯x呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即基坑施工地點(diǎn)與燃?xì)夤艿赖木嚯x越大，對(duì)燃?xì)夤艿赖挠绊懺叫?。?duì)于基坑開挖工程與在役埋地燃?xì)夤艿赖拈g距要求，目前國內(nèi)相關(guān)規(guī)范并沒有明確的規(guī)定。如果要做到基坑開挖對(duì)附近燃?xì)夤艿烙绊懞苄』驘o影響，需保證基坑開挖工程與燃?xì)夤艿赖拈g距不小于基坑開挖深度的4倍。但實(shí)際工程中往往無法保證上述間距要求，所以基坑開挖工程中對(duì)附近燃?xì)夤芫€的監(jiān)控尤為重要。
1.3 盾構(gòu)工程施工
GB 50028－2006(2020年版)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》中第 6.3.3條規(guī)定：地下燃?xì)夤艿啦坏脧钠渌ㄖ锖痛笮蜆?gòu)筑物的下面穿越。盾構(gòu)工程的隧道屬于大型地下構(gòu)筑物，故一般要求盾構(gòu)工程隧道從在役埋地燃?xì)夤艿老路酵ㄟ^。盾構(gòu)工程盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)下穿管道時(shí)引起地層的損失，導(dǎo)致管道下方土體局部下沉，由于管道自身存在一定的縱向抗彎剛度，其變形與周邊土體往往不同步，土體變形通常較管線變形先發(fā)生且量值較大，易造成管線下方土體脫空，使管線存在較大的損壞風(fēng)險(xiǎn)，情況嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致管線斷裂。因此盾構(gòu)工程施工時(shí)必須要控制管道變形在允許的范圍內(nèi)。
國家相關(guān)規(guī)范及條例對(duì)盾構(gòu)工程下穿燃?xì)夤艿朗┕ぶ卸軜?gòu)工程與燃?xì)夤艿赖拈g距要求如下：
(1)國能油氣(2015)392號(hào)文《油氣輸送管道與鐵路交匯工程技術(shù)及管理規(guī)定》第十四條規(guī)定：新建管道可在既有鐵路隧道洞身上方挖溝敷設(shè)。當(dāng)采取非爆破方式開挖管溝時(shí)，管溝底部與鐵路隧道結(jié)構(gòu)頂部外緣的垂直間距不應(yīng)小于10 m，新建鐵路隧道在埋地管道下方采用控制爆破開挖時(shí)，隧道頂部與埋地管道底部的垂直高度不應(yīng)小于20 m。
(2)《城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范(征求意見稿)》中第 5.3.2條規(guī)定：高壓、次高壓燃?xì)夤艿谰嗟罔F涵洞頂不小于3 m，中壓燃?xì)夤艿谰嗟罔F涵洞頂不小于 1.5 m，低壓燃?xì)夤艿谰嗟罔F涵洞頂不小于1.0 m。
2 外部工程施工時(shí)對(duì)附近在役埋地燃?xì)夤艿赖谋O(jiān)控防護(hù)措施
2.1 沖擊鉆孔樁施工
針對(duì)沖擊鉆孔樁施工過程中產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿赖挠绊?，必須進(jìn)行有效的安全監(jiān)測(cè)與控制。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由速度傳感器、振動(dòng)記錄儀和計(jì)算機(jī)組成。振動(dòng)信號(hào)采集設(shè)備可選用爆破振動(dòng)記錄儀。該設(shè)備價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)便，在實(shí)際工程運(yùn)行中效果較好。監(jiān)測(cè)前將監(jiān)測(cè)傳感器布置于在役埋地燃?xì)夤芫€軸線上方的地表中，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地表豎直方向的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度峰值。
監(jiān)測(cè)過程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度峰值的安全判據(jù)可根據(jù)GB 50032－2003《室外給水排水和燃?xì)鉄崃こ炭拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，參照GB/T 17742－2008《中國地震烈度表》，采用抗震設(shè)防烈度作為沖擊鉆孔振動(dòng)的安全判據(jù)。GB 50032－2003中第1.0.3條規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為6度或高于6度地區(qū)燃?xì)夤艿辣仨氝M(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。換言之只要施工振動(dòng)導(dǎo)致的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值速度不超過5度地震烈度所對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值速度，則可認(rèn)為埋地燃?xì)夤艿朗前踩??？紤]到地震振動(dòng)與沖擊鉆孔振動(dòng)的差異，沖擊鉆孔振動(dòng)周期密集、累積效應(yīng)嚴(yán)重，當(dāng)確定沖擊鉆孔振動(dòng)對(duì)埋地燃?xì)夤芫€影響的安全判據(jù)時(shí)，可以地震烈度5度的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值速度下限值20 mm/s作為基準(zhǔn)，并參看史佩棟編著的《樁基工程手冊(cè)》中相關(guān)規(guī)定，取沖擊鉆孔質(zhì)點(diǎn)安全振動(dòng)速度最大不超過15 mm/s作為安全判據(jù)，當(dāng)樁基施工過程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度峰值接近該值的50%時(shí)應(yīng)預(yù)警，達(dá)到該值的80%時(shí)應(yīng)停止施工，采取如開挖隔振溝、降低打樁機(jī)械沖錘半徑或沖程等減振措施，防止對(duì)附近在役埋地燃?xì)夤艿喇a(chǎn)生破壞。
2.2 基坑開挖施工
當(dāng)基坑開挖工程與燃?xì)夤艿赖拈g距不能大于基坑開挖深度的4倍時(shí)，必須對(duì)附近燃?xì)夤芫€進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控內(nèi)容以監(jiān)控管線位移、變形為主。參看美國溫特科恩(H.F.Winterkorn)，美國方曉陽(H.Y.Fang)主編的《基礎(chǔ)工程手冊(cè)》，對(duì)基坑開挖過程中，基坑周圍埋地燃?xì)夤芫€的監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)有具體要求：(1)對(duì)基坑周圍地埋管線設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)根據(jù)基坑周圍管線的材質(zhì)、類型等特點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)；(2)對(duì)管線設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜設(shè)計(jì)間距為15～25 m，且在管線接頭處、轉(zhuǎn)角、及變形曲率較大處應(yīng)增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)；(3)對(duì)基坑周圍 3倍開挖深度范圍內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)管線監(jiān)測(cè)。
實(shí)際施工過程中對(duì)埋地燃?xì)夤芫€的監(jiān)測(cè)方式主要有兩種：一種是抱箍式，用扁鐵做成大于地埋管線管徑的圓形鐵環(huán)，然后固定測(cè)桿和地埋管線，測(cè)桿位于地表，所以可以較為精確地測(cè)量出基坑開挖過程中地埋管線的沉降或隆起；另外一種為套筒式，利用塑料或者金屬類管材埋置于地表與地埋管線之間，測(cè)量時(shí)可以利用測(cè)桿直接測(cè)量管線沉降。在正確安裝測(cè)桿位置的前提下，測(cè)量結(jié)果可以有效反應(yīng)基坑開挖過程中地埋管線的沉降變化，適于埋深較淺的管線，也可以有效避免地表開挖。
對(duì)于管線位移、變形值的安全判據(jù)，目前國家規(guī)范沒有統(tǒng)一的規(guī)定，國內(nèi)部分地區(qū)結(jié)合自身實(shí)際，根據(jù)管線垂直和水平變形、管線接頭轉(zhuǎn)角與脫開、管線應(yīng)變等方面制定有若干的地方標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。
表1 國內(nèi)地方標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)管道變形值的安全判據(jù)
根據(jù)現(xiàn)有研究可以看出目前的控制標(biāo)準(zhǔn)涉及管線位移變形、管線接頭變形等方面，但考慮因素的側(cè)重點(diǎn)各有不同。從實(shí)際工程應(yīng)用來看，上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DG/TJ 08-2001－2016《基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程》中給出的管線位移監(jiān)測(cè)報(bào)警方法操作簡(jiǎn)便，報(bào)警數(shù)值設(shè)置合理。但該規(guī)范提供的監(jiān)測(cè)指標(biāo)中缺少對(duì)管道應(yīng)變控制的指標(biāo)，可以參考 GB/T 34275－2017《壓力管道規(guī)范 長(zhǎng)輸管道》中提供的燃?xì)夤芫€水平應(yīng)變量指標(biāo)，在監(jiān)測(cè)報(bào)警指標(biāo)中增加管道徑向累計(jì)變形量不得大于3%D(D為燃?xì)夤芫€直徑)的要求。
2.3 盾構(gòu)工程施工
盾構(gòu)工程下穿燃?xì)夤艿朗┕ぶ?，燃?xì)夤芫€的防護(hù)措施以監(jiān)控管線豎向位移(即沉降指標(biāo))為主。豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜布設(shè)在地下燃?xì)夤芫€的節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)角點(diǎn)、位移變化敏感或者預(yù)測(cè)變形較大的部位，可采用抱箍法在燃?xì)夤艿郎显O(shè)置直接監(jiān)測(cè)點(diǎn)，如圖1所示。
圖1 抱箍法監(jiān)測(cè)點(diǎn)示意
抱箍法是在特制的圓環(huán)(也稱抱箍)上連接固定測(cè)桿，圓環(huán)抱箍在管線上，將測(cè)桿與管線連接成一個(gè)整體，測(cè)桿略低于天然地面，測(cè)桿出頭位置地面處設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)測(cè)桿的窖井。此方法觀測(cè)精度較高，使用方便。
根據(jù)現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于盾構(gòu)工程下穿燃?xì)夤艿朗┕ぶ腥細(xì)夤芫€豎向位移值的安全判據(jù)如下：
(1)對(duì)于管徑在DN100～DN400的燃?xì)夤艿?，可參看GB 50911－2013《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中 9.3.3條的規(guī)定：豎向位移累計(jì)值不得超過10～30 mm，變化速率不大于2 mm/d，差異沉降值不大于0.3%管節(jié)長(zhǎng)度。
(2)對(duì)于管徑大于DN400的燃?xì)夤艿溃蓞⒖瓷虾Ｊ袠?biāo)準(zhǔn)DG/TJ 08-2224－2017《城市軌道交通工程施工監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中 9.5.2條的規(guī)定：燃?xì)夤艿镭Q向位移累計(jì)值不得超過10 mm，變化速率不大于2 mm/d，差異沉降值不大于0.25%管節(jié)長(zhǎng)度。
3 結(jié)語
外部工程施工期間如果對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿赖谋O(jiān)控防護(hù)措施不到位，存在安全隱患，不僅影響外部工程的正常施工，更會(huì)對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿涝斐赏{。為此，應(yīng)借鑒管道完整性管理理念，建立外部施工對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿兰霸O(shè)施破壞的全方位、全過程預(yù)警體系和監(jiān)護(hù)措施，強(qiáng)調(diào)對(duì)安全隱患及時(shí)做出反應(yīng)，逐步降低外部施工對(duì)在役埋地燃?xì)夤艿榔茐氖鹿拾l(fā)生率，保障管道的安全運(yùn)行。
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