超淺埋暗挖隧道下穿次高壓燃?xì)夤芊桨柑骄?/h1>
2021-01-21 12:13:20沈艷峰
城市道橋與防洪 2021年1期
沈艷峰
［上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市200092］
0 引言
隨著我國(guó)城市的規(guī)模迅速擴(kuò)大、城市交通日益繁忙，市政交通的建設(shè)開發(fā)也向立體化、深層次的方向發(fā)展。由于早期城市建設(shè)缺乏長(zhǎng)期規(guī)劃和布局，城市道路、管線建設(shè)存在雜亂無(wú)章、歷史資料缺乏的問題，給城市隧道建設(shè)造成了許多困難。尤其是在市區(qū)中的地下隧道建設(shè)遇到越來(lái)越多的與管線近接施工的問題，如給排水管道、電力管線、燃?xì)夤芫€、通信管線等。在各種管線中，又以燃?xì)夤芫€最為敏感，其對(duì)隧道施工的沉降控制要求非常嚴(yán)格，如若隧道施工造成燃?xì)夤艿拇笞冃紊踔疗茡p漏氣，可能會(huì)造成難以估量的影響和公共安全威脅。針對(duì)可能受到隧道施工影響的燃?xì)夤芫€，一般采取提前改遷的方式。但是有的工程中燃?xì)夤芫€雖能改遷，卻仍無(wú)法避免隧道的下穿施工，因此對(duì)燃?xì)夤芫€本身采取何種保護(hù)措施、隧道施工采取何種加強(qiáng)措施尤為重要。
目前國(guó)內(nèi)外下穿管線段的總體施工思路是采取地面措施和洞內(nèi)措施相結(jié)合的方式保證管線安全。如沈陽(yáng)地鐵青年大街站在粉細(xì)砂層中近距離下穿污水管線，地面上通過(guò)對(duì)污水管線導(dǎo)流和對(duì)污水管線進(jìn)行防滲處理、降低風(fēng)險(xiǎn)，洞內(nèi)通過(guò)針對(duì)性的輔助施工措施防止坍塌、控制沉降，確保管線安全和地面交通安全[1]。
城市淺埋暗挖隧道中保護(hù)既有線路變形、控制沉降的隧道施工方法主要有超前大管棚、深孔超前帷幕注漿、水平旋噴注漿、地表注漿加固等。如某地鐵礦山法隧道下穿既有線明挖隧道時(shí)，新舊兩線結(jié)構(gòu)最小凈距為1.7 m，最小角度為7°，在下穿施工過(guò)程中該區(qū)段采用超前小導(dǎo)管、超前掏槽導(dǎo)洞、分步分塊控制爆破、強(qiáng)初支和初支背后及時(shí)注漿加固等技術(shù)，在監(jiān)測(cè)到部分沉降超警戒值后，采取注漿抬升措施[2]。北京地鐵10 號(hào)線一期工程國(guó)貿(mào)站—雙井站區(qū)間隧道采用矩形斷面超近距離暗挖通過(guò)既有地鐵1號(hào)線的施工技術(shù)，因其上部結(jié)構(gòu)緊貼既有線底板形成豎向支護(hù)，矩形斷面施工方案的關(guān)鍵點(diǎn)是如何使矩形斷面支護(hù)緊貼既有線底板，并對(duì)既有線底板形成強(qiáng)有力的支護(hù)[3]。
針對(duì)部分超淺埋隧道工程，周邊管線密集，除了采用洞內(nèi)超前大管棚、深孔超前帷幕注漿等洞內(nèi)措施外，還可對(duì)隧道以上新建管線提前采用懸吊措施進(jìn)行保護(hù)。如深圳市科技中二路下穿北環(huán)大道接朗山二號(hào)路，隧道釆用淺埋暗挖法施工，隧道拱頂與既有管道距離為5 m 以上，為確保施工期間的管道安全，對(duì)該隧道途經(jīng)的三處管段采用樁基承載貝雷架，貝雷梁托架管道的措施進(jìn)行加固防護(hù)[4]。
本文結(jié)合深圳東部通道某標(biāo)段隧道下穿燃?xì)夤芫€工程案例，對(duì)隧道下穿燃?xì)夤艿谋Ｗo(hù)方案進(jìn)行比選分析研究，探究合適、可行的實(shí)施方案，以保證帶氣運(yùn)營(yíng)的次高壓燃?xì)夤苷＿\(yùn)營(yíng)。
1 工程概況
深圳東部通道某標(biāo)段西起北環(huán)布心路，路線以隧道形式穿越愛國(guó)路高架、東湖公園，向東與口岸連接線合流后，接入東部過(guò)境高速主線。暗挖隧道通過(guò)工作井與明挖段連接并由工作井進(jìn)洞始發(fā)，隧道為淺埋暗挖法雙車道馬蹄形斷面，開挖斷面寬約12 m，高約10.2 m，進(jìn)洞段隧道覆土約8 m，隧道進(jìn)洞后需要下穿DN426 次高壓燃?xì)夤堋?/p>
燃?xì)夤芪挥诎低谒淼肋M(jìn)洞后約6 m 處，管道走向與隧道走向夾角約為73°，埋深約3.3 m，管底距隧道拱頂約4.3 m。除次高壓燃?xì)夤芡?，隧道還需下穿DN1000 污水管、DN325 中壓燃?xì)夤艿馈?.3 m×2.8 m 矩形雨水箱涵及地面道路等，如圖1、圖2 所示。
圖1 隧道下穿DN426 次高壓燃?xì)夤芷矫鎴D
圖2 隧道與DN426 次高壓燃?xì)夤芪恢藐P(guān)系橫斷面圖
下穿段隧道地勘圍巖級(jí)別為Ⅵ級(jí)，地質(zhì)情況從上至下為素填土、含有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、含黏性土粗砂、粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖、中風(fēng)化花崗片麻巖和微風(fēng)化花崗片麻巖。隧道上半斷面主要為砂層、粉質(zhì)黏土層及較軟弱的全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖層，下半斷面為中風(fēng)化、微風(fēng)化巖層等。隧道與燃?xì)夤艿乐g為砂層、粉質(zhì)黏土層等（見圖2）。
原設(shè)計(jì)暗挖隧道未下穿燃?xì)夤芫€，原措施為地表進(jìn)洞6 m 范圍內(nèi)采用旋噴加固至強(qiáng)風(fēng)化巖層底，洞內(nèi)采用φ127 超前大管棚（30 m）、超前小導(dǎo)管、上半斷面超前帷幕注漿，開挖采用CRD 工法。
2 保護(hù)措施及相關(guān)案例
根據(jù)《深圳市燃?xì)夤艿腊踩Ｗo(hù)辦法》第二十三條至第二十六條對(duì)保護(hù)范圍的規(guī)定，管線的權(quán)屬單位均對(duì)管線的保護(hù)范圍提出要求。由于管線密布，各種管線的保護(hù)范圍會(huì)相互重疊，隧道選線無(wú)法完全滿足管線保護(hù)距離的要求。因此在征得權(quán)屬單位同意的前提下，采用針對(duì)燃?xì)夤芫€的保護(hù)措施，以避免隧道開挖對(duì)管線造成的影響。
深圳地區(qū)近年對(duì)地下空間開發(fā)力度很大，已有一些礦山法/ 淺埋暗挖隧道下穿燃?xì)夤艿陌咐?，現(xiàn)總結(jié)于表1。
表1 深圳地區(qū)淺埋暗挖隧道下穿燃?xì)夤馨咐?/p>
由已有工程經(jīng)驗(yàn)可知，針對(duì)礦山法/ 淺埋暗挖法下穿燃?xì)夤艿谋Ｗo(hù)措施分為主動(dòng)控制措施和被動(dòng)控制措施。
主動(dòng)控制措施包括管棚超前支護(hù)、小導(dǎo)管超前注漿、全斷面帷幕注漿、初支背后回填注漿、跟蹤注漿、補(bǔ)償注漿等洞內(nèi)措施。
被動(dòng)控制措施包括隔離法、懸吊支撐法、削土卸荷法、土體加固、管線改遷、管線自身加強(qiáng)等措施。
與相關(guān)工程相比，本文工程穿越節(jié)點(diǎn)具有以下特點(diǎn)：
（1）燃?xì)夤艿拦軓酱?，次高壓管線危險(xiǎn)性較高。
（2）隧道與燃?xì)夤芫€距離近，并存在多條其他管線。
（3）隧道跨度大，且下穿位于隧道暗挖進(jìn)洞處。
（4）地質(zhì)條件差，燃?xì)夤芫€位于人工填土層與砂土層中；隧道埋深淺，且隧道上半斷面位于黏土層與砂土層中。
因此除了加強(qiáng)隧道內(nèi)主動(dòng)控制措施外，應(yīng)考慮采用管線懸吊等洞外綜合措施對(duì)次高壓燃?xì)夤芫€本身進(jìn)行保護(hù)。
3 燃?xì)夤芫€保護(hù)方案比選
經(jīng)過(guò)與燃?xì)夤芫€權(quán)屬單位多次溝通，為確保隧道下穿期間燃?xì)夤芫€的安全，形成以下兩種方案。
方案一：對(duì)現(xiàn)狀次高壓管線進(jìn)行懸吊保護(hù)，需要對(duì)現(xiàn)狀管線進(jìn)行開挖和暴露等施工操作。
方案二：結(jié)合燃?xì)夤芫€改遷，對(duì)改遷后燃?xì)夤芴崆笆┘討业醣Ｗo(hù)措施。
3.1 方案一
下穿既有次高壓燃?xì)夤芫€的保護(hù)方案分為三部分。
3.1.1 地表措施
對(duì)次高壓管線采用懸吊措施進(jìn)行保護(hù)，如圖3所示。具體措施如下：施作鉆孔樁及地梁，放坡開挖暴露燃?xì)夤?；地梁上放置型鋼或者鋼便橋；懸吊燃?xì)夤埽凰淼劳ㄟ^(guò)時(shí)根據(jù)地面變化實(shí)時(shí)調(diào)整懸吊及墊板。
圖3 燃?xì)夤芫€懸吊保護(hù)方案一
3.1.2 洞內(nèi)措施
具體措施如下：隧道開挖遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的要求；大管棚由20 m 加長(zhǎng)到30 m；適當(dāng)縮短開挖進(jìn)尺與鋼架間距；保留原有超前帷幕注漿，控制帷幕注漿距離燃?xì)夤芫€2 m 以上；保留超前小導(dǎo)管和錨桿等；背后回填注漿，初支施工后，拱部預(yù)埋注漿管，在開挖過(guò)程中根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)初支背后進(jìn)行多次回填壓注水泥漿。
3.1.3 其他措施
（1）開挖暴露后，首先對(duì)管線進(jìn)行檢測(cè)，若有必要先對(duì)管道進(jìn)行修復(fù)。
（2）施工監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有燃?xì)夤艿莱两底冃?、地面沉降、懸吊結(jié)構(gòu)沉降等。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置：地梁與懸吊型鋼交點(diǎn)，地梁兩端均設(shè)置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)燃?xì)夤苊扛? m 設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)要求：施工中正常情況每天監(jiān)測(cè)不少于3 次，超出規(guī)定變形立即通過(guò)緊固件調(diào)整，同時(shí)加強(qiáng)隧道影響范圍內(nèi)地面沉降，拱頂沉降及周邊收斂等項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻率。管道變形控制值（需由管線產(chǎn)權(quán)單位確認(rèn)）：?jiǎn)吸c(diǎn)累計(jì)沉降不超過(guò)20 mm，不均勻沉降不超過(guò)1%。
（3）制定應(yīng)急預(yù)案，將可能產(chǎn)生的災(zāi)害降到最低。
3.2 方案二
由于對(duì)現(xiàn)狀次高壓燃?xì)夤芫€進(jìn)行懸吊保護(hù)需要土建單位對(duì)通氣的燃?xì)夤芫€進(jìn)行暴露、懸吊等施工，且樁基施工、放坡開挖等可能對(duì)管線有影響。因此考慮采用燃?xì)夤芫€改遷的同時(shí)采取懸吊保護(hù)措施，再實(shí)施下穿隧道的施工保護(hù)方案。雖然改遷方案無(wú)法避免隧道下穿燃?xì)夤?，但可以減少方案一中懸吊保護(hù)施工對(duì)燃?xì)夤芫€的影響。
該方案的地表措施如下：
（1）施工鉆孔樁、樁承臺(tái)與混凝土地梁。如圖4所示，鉆孔樁布置于隧道兩側(cè)，樁底進(jìn)入隧道底以下2 m，并進(jìn)入微風(fēng)化巖層中；樁頂施工樁承臺(tái)及混凝土地梁，作為型鋼管架的支撐點(diǎn)。
圖4 懸吊保護(hù)方案二平面布置
（2）制作型鋼管架，用于放置并保護(hù)新建次高壓燃?xì)夤埽艿老聣|10 mm 厚橡膠墊。型鋼管架通過(guò)連接鋼板及膨脹螺栓與混凝土承臺(tái)連接。鋼管架橫跨隧道，具有較大剛度，保證受隧道開挖影響較大范圍內(nèi)的燃?xì)夤艿牢挥谛弯摴芗軆?nèi)，燃?xì)夤芗捌渖贤馏w自重由型鋼管架支撐，并能使下方土體變形不影響燃?xì)夤艿馈?/p>
（3）根據(jù)次高壓燃?xì)猱a(chǎn)權(quán)單位要求，次高壓管道完成碰口后，進(jìn)行回填。
該方案的洞內(nèi)措施如下：暗挖隧道進(jìn)洞段采用φ127×8 超前大管棚，環(huán)距0.3 m，斷面分布范圍為140°，隧道中心線軸對(duì)稱布置；φ50×4 超前小導(dǎo)管，長(zhǎng)4.0 m，環(huán)距0.3 m；雙層8 鋼筋網(wǎng)@0.2 m×0.2 m；初支鋼拱架采用工20b 型鋼@0.5 m；C25 噴射混凝土，厚0.28 m；鋼筋混凝土二襯0.55 m；開挖工法為CRD 工法。除此之外，采用上半斷面水泥·水玻璃超前帷幕注漿，注漿范圍為開挖輪廓線外擴(kuò)4.5 m，如圖5 所示。
圖5 暗挖隧道斷面和超前帷幕注漿范圍
3.3 方案比選
方案一為對(duì)現(xiàn)狀燃?xì)夤芫€采取的保護(hù)措施，采用樁基+ 懸吊保護(hù)的方案，方案可行。然而對(duì)帶氣次高壓燃?xì)夤芫€進(jìn)行開挖懸吊等施工過(guò)程中具有一定風(fēng)險(xiǎn)。隧道周邊仍存在較多其他管線，該方案需要施工較多樁基和放坡，對(duì)周邊其他管線的保護(hù)不利；總體費(fèi)用較高，且該懸吊保護(hù)方案施工周期較長(zhǎng)。
方案二為隧道下穿前進(jìn)行燃?xì)夤芫€改遷，改遷的同時(shí)采取措施對(duì)管線進(jìn)行保護(hù)。該方案需要打設(shè)樁基較少，且無(wú)須帶氣作業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)較小。然而隧道進(jìn)洞需等待燃?xì)飧倪w后方可進(jìn)行，對(duì)隧道工期產(chǎn)生一定影響。
綜合考慮費(fèi)用、安全、工期等方面要求，通過(guò)多次召開專家咨詢會(huì)并與各方面進(jìn)行溝通后，最終確定采用方案二。
4 監(jiān)測(cè)分析
隧道區(qū)間上方地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)縱向5 m 間距、每個(gè)斷面8 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和沿隧道中心線對(duì)稱布置，監(jiān)測(cè)頻率為每天一次。現(xiàn)場(chǎng)開挖步序?yàn)樽笊蠈?dǎo)洞→右上導(dǎo)洞→左下導(dǎo)洞→右下導(dǎo)洞。施工工序如圖6 所示。
圖6 隧道開挖CRD 法工序圖
改遷并懸吊保護(hù)的次高壓燃?xì)夤芪挥诎低谒淼肋M(jìn)洞后20 m 左右。圖7 為進(jìn)尺20 m 處地表沉降測(cè)點(diǎn)橫斷面布置圖。隧道軸線對(duì)稱布置共8 個(gè)測(cè)點(diǎn)，相鄰測(cè)點(diǎn)間距3 m 左右。其中D3-8～D3-5 位于左導(dǎo)洞上方，D3-4～D3-1 位于右導(dǎo)洞上方。
圖7 地表沉降測(cè)點(diǎn)斷面布置圖
在左上導(dǎo)洞、右上導(dǎo)洞開挖至約20 m 處，發(fā)生多次塌方，導(dǎo)致多次地表沉降陡增。塌方主要原因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)注漿效果較差、管棚施工未到位，也可能是燃?xì)夤芨倪w后回填土體未進(jìn)行充分夯實(shí)、土體松散引起的。對(duì)塌陷區(qū)域進(jìn)行回填并補(bǔ)充地表和洞內(nèi)注漿后，地表沉降趨于穩(wěn)定，而此時(shí)地表最大沉降量已超過(guò)8 cm，遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)所要求的地表沉降控制要求（2 cm）。地表沉降量變化如圖8 所示。雖然隧道沉降值不理想，然而帶氣運(yùn)營(yíng)的次高壓燃?xì)夤茉趹业醣Ｗo(hù)措施的保護(hù)下仍可以正常運(yùn)營(yíng)，未發(fā)生較大變形。
圖8 地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降曲線
5 結(jié) 語(yǔ)
本文結(jié)合深圳東部通道某標(biāo)段隧道下穿燃?xì)夤芫€工程案例，對(duì)隧道下穿燃?xì)夤艿谋Ｗo(hù)方案進(jìn)行比選分析研究，探究合適可行的施工方案，研究得到如下結(jié)論：
（1）在本文依托工程暗挖隧道下穿次高壓燃?xì)夤苓^(guò)程中比選的兩個(gè)方案中，采用方案二懸吊保護(hù)方案能有效保護(hù)燃?xì)夤芫€不受隧道開挖產(chǎn)生的土體變形影響，確保施工安全。方案一雖然在實(shí)際實(shí)施中未采用，但是綜合多個(gè)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)成果，仍為對(duì)現(xiàn)狀管線保護(hù)的有效方案之一。
（2）結(jié)合管線改遷的有利條件，在改遷施工中即提前對(duì)燃?xì)夤芫€進(jìn)行保護(hù)，為中選方案（方案二）最重要的特點(diǎn)。既避免了對(duì)于帶氣次高壓燃?xì)夤芫€施工的風(fēng)險(xiǎn)，又能避免燃?xì)夤芏胃倪w而導(dǎo)致的浪費(fèi)。雖然對(duì)于隧道暗挖的施工工期產(chǎn)生了一定影響，但是對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的安全性和經(jīng)濟(jì)性均有較好的保證。
（3）本文比選出的“管線改遷+ 懸吊保護(hù)”方案是合理可行的，可供今后類似工程的施工設(shè)計(jì)借鑒。
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隨著我國(guó)城市的規(guī)模迅速擴(kuò)大、城市交通日益繁忙，市政交通的建設(shè)開發(fā)也向立體化、深層次的方向發(fā)展。由于早期城市建設(shè)缺乏長(zhǎng)期規(guī)劃和布局，城市道路、管線建設(shè)存在雜亂無(wú)章、歷史資料缺乏的問題，給城市隧道建設(shè)造成了許多困難。尤其是在市區(qū)中的地下隧道建設(shè)遇到越來(lái)越多的與管線近接施工的問題，如給排水管道、電力管線、燃?xì)夤芫€、通信管線等。在各種管線中，又以燃?xì)夤芫€最為敏感，其對(duì)隧道施工的沉降控制要求非常嚴(yán)格，如若隧道施工造成燃?xì)夤艿拇笞冃紊踔疗茡p漏氣，可能會(huì)造成難以估量的影響和公共安全威脅。針對(duì)可能受到隧道施工影響的燃?xì)夤芫€，一般采取提前改遷的方式。但是有的工程中燃?xì)夤芫€雖能改遷，卻仍無(wú)法避免隧道的下穿施工，因此對(duì)燃?xì)夤芫€本身采取何種保護(hù)措施、隧道施工采取何種加強(qiáng)措施尤為重要。
目前國(guó)內(nèi)外下穿管線段的總體施工思路是采取地面措施和洞內(nèi)措施相結(jié)合的方式保證管線安全。如沈陽(yáng)地鐵青年大街站在粉細(xì)砂層中近距離下穿污水管線，地面上通過(guò)對(duì)污水管線導(dǎo)流和對(duì)污水管線進(jìn)行防滲處理、降低風(fēng)險(xiǎn)，洞內(nèi)通過(guò)針對(duì)性的輔助施工措施防止坍塌、控制沉降，確保管線安全和地面交通安全[1]。
城市淺埋暗挖隧道中保護(hù)既有線路變形、控制沉降的隧道施工方法主要有超前大管棚、深孔超前帷幕注漿、水平旋噴注漿、地表注漿加固等。如某地鐵礦山法隧道下穿既有線明挖隧道時(shí)，新舊兩線結(jié)構(gòu)最小凈距為1.7 m，最小角度為7°，在下穿施工過(guò)程中該區(qū)段采用超前小導(dǎo)管、超前掏槽導(dǎo)洞、分步分塊控制爆破、強(qiáng)初支和初支背后及時(shí)注漿加固等技術(shù)，在監(jiān)測(cè)到部分沉降超警戒值后，采取注漿抬升措施[2]。北京地鐵10 號(hào)線一期工程國(guó)貿(mào)站—雙井站區(qū)間隧道采用矩形斷面超近距離暗挖通過(guò)既有地鐵1號(hào)線的施工技術(shù)，因其上部結(jié)構(gòu)緊貼既有線底板形成豎向支護(hù)，矩形斷面施工方案的關(guān)鍵點(diǎn)是如何使矩形斷面支護(hù)緊貼既有線底板，并對(duì)既有線底板形成強(qiáng)有力的支護(hù)[3]。
針對(duì)部分超淺埋隧道工程，周邊管線密集，除了采用洞內(nèi)超前大管棚、深孔超前帷幕注漿等洞內(nèi)措施外，還可對(duì)隧道以上新建管線提前采用懸吊措施進(jìn)行保護(hù)。如深圳市科技中二路下穿北環(huán)大道接朗山二號(hào)路，隧道釆用淺埋暗挖法施工，隧道拱頂與既有管道距離為5 m 以上，為確保施工期間的管道安全，對(duì)該隧道途經(jīng)的三處管段采用樁基承載貝雷架，貝雷梁托架管道的措施進(jìn)行加固防護(hù)[4]。
本文結(jié)合深圳東部通道某標(biāo)段隧道下穿燃?xì)夤芫€工程案例，對(duì)隧道下穿燃?xì)夤艿谋Ｗo(hù)方案進(jìn)行比選分析研究，探究合適、可行的實(shí)施方案，以保證帶氣運(yùn)營(yíng)的次高壓燃?xì)夤苷＿\(yùn)營(yíng)。
1 工程概況
深圳東部通道某標(biāo)段西起北環(huán)布心路，路線以隧道形式穿越愛國(guó)路高架、東湖公園，向東與口岸連接線合流后，接入東部過(guò)境高速主線。暗挖隧道通過(guò)工作井與明挖段連接并由工作井進(jìn)洞始發(fā)，隧道為淺埋暗挖法雙車道馬蹄形斷面，開挖斷面寬約12 m，高約10.2 m，進(jìn)洞段隧道覆土約8 m，隧道進(jìn)洞后需要下穿DN426 次高壓燃?xì)夤堋?/p>
燃?xì)夤芪挥诎低谒淼肋M(jìn)洞后約6 m 處，管道走向與隧道走向夾角約為73°，埋深約3.3 m，管底距隧道拱頂約4.3 m。除次高壓燃?xì)夤芡?，隧道還需下穿DN1000 污水管、DN325 中壓燃?xì)夤艿馈?.3 m×2.8 m 矩形雨水箱涵及地面道路等，如圖1、圖2 所示。
圖1 隧道下穿DN426 次高壓燃?xì)夤芷矫鎴D
圖2 隧道與DN426 次高壓燃?xì)夤芪恢藐P(guān)系橫斷面圖
下穿段隧道地勘圍巖級(jí)別為Ⅵ級(jí)，地質(zhì)情況從上至下為素填土、含有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、含黏性土粗砂、粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖、中風(fēng)化花崗片麻巖和微風(fēng)化花崗片麻巖。隧道上半斷面主要為砂層、粉質(zhì)黏土層及較軟弱的全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖層，下半斷面為中風(fēng)化、微風(fēng)化巖層等。隧道與燃?xì)夤艿乐g為砂層、粉質(zhì)黏土層等（見圖2）。
原設(shè)計(jì)暗挖隧道未下穿燃?xì)夤芫€，原措施為地表進(jìn)洞6 m 范圍內(nèi)采用旋噴加固至強(qiáng)風(fēng)化巖層底，洞內(nèi)采用φ127 超前大管棚（30 m）、超前小導(dǎo)管、上半斷面超前帷幕注漿，開挖采用CRD 工法。
2 保護(hù)措施及相關(guān)案例
根據(jù)《深圳市燃?xì)夤艿腊踩Ｗo(hù)辦法》第二十三條至第二十六條對(duì)保護(hù)范圍的規(guī)定，管線的權(quán)屬單位均對(duì)管線的保護(hù)范圍提出要求。由于管線密布，各種管線的保護(hù)范圍會(huì)相互重疊，隧道選線無(wú)法完全滿足管線保護(hù)距離的要求。因此在征得權(quán)屬單位同意的前提下，采用針對(duì)燃?xì)夤芫€的保護(hù)措施，以避免隧道開挖對(duì)管線造成的影響。
深圳地區(qū)近年對(duì)地下空間開發(fā)力度很大，已有一些礦山法/ 淺埋暗挖隧道下穿燃?xì)夤艿陌咐?，現(xiàn)總結(jié)于表1。
表1 深圳地區(qū)淺埋暗挖隧道下穿燃?xì)夤馨咐?/p>
由已有工程經(jīng)驗(yàn)可知，針對(duì)礦山法/ 淺埋暗挖法下穿燃?xì)夤艿谋Ｗo(hù)措施分為主動(dòng)控制措施和被動(dòng)控制措施。
主動(dòng)控制措施包括管棚超前支護(hù)、小導(dǎo)管超前注漿、全斷面帷幕注漿、初支背后回填注漿、跟蹤注漿、補(bǔ)償注漿等洞內(nèi)措施。
被動(dòng)控制措施包括隔離法、懸吊支撐法、削土卸荷法、土體加固、管線改遷、管線自身加強(qiáng)等措施。
與相關(guān)工程相比，本文工程穿越節(jié)點(diǎn)具有以下特點(diǎn)：
（1）燃?xì)夤艿拦軓酱?，次高壓管線危險(xiǎn)性較高。
（2）隧道與燃?xì)夤芫€距離近，并存在多條其他管線。
（3）隧道跨度大，且下穿位于隧道暗挖進(jìn)洞處。
（4）地質(zhì)條件差，燃?xì)夤芫€位于人工填土層與砂土層中；隧道埋深淺，且隧道上半斷面位于黏土層與砂土層中。
因此除了加強(qiáng)隧道內(nèi)主動(dòng)控制措施外，應(yīng)考慮采用管線懸吊等洞外綜合措施對(duì)次高壓燃?xì)夤芫€本身進(jìn)行保護(hù)。
3 燃?xì)夤芫€保護(hù)方案比選
經(jīng)過(guò)與燃?xì)夤芫€權(quán)屬單位多次溝通，為確保隧道下穿期間燃?xì)夤芫€的安全，形成以下兩種方案。
方案一：對(duì)現(xiàn)狀次高壓管線進(jìn)行懸吊保護(hù)，需要對(duì)現(xiàn)狀管線進(jìn)行開挖和暴露等施工操作。
方案二：結(jié)合燃?xì)夤芫€改遷，對(duì)改遷后燃?xì)夤芴崆笆┘討业醣Ｗo(hù)措施。
3.1 方案一
下穿既有次高壓燃?xì)夤芫€的保護(hù)方案分為三部分。
3.1.1 地表措施
對(duì)次高壓管線采用懸吊措施進(jìn)行保護(hù)，如圖3所示。具體措施如下：施作鉆孔樁及地梁，放坡開挖暴露燃?xì)夤?；地梁上放置型鋼或者鋼便橋；懸吊燃?xì)夤埽凰淼劳ㄟ^(guò)時(shí)根據(jù)地面變化實(shí)時(shí)調(diào)整懸吊及墊板。
圖3 燃?xì)夤芫€懸吊保護(hù)方案一
3.1.2 洞內(nèi)措施
具體措施如下：隧道開挖遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的要求；大管棚由20 m 加長(zhǎng)到30 m；適當(dāng)縮短開挖進(jìn)尺與鋼架間距；保留原有超前帷幕注漿，控制帷幕注漿距離燃?xì)夤芫€2 m 以上；保留超前小導(dǎo)管和錨桿等；背后回填注漿，初支施工后，拱部預(yù)埋注漿管，在開挖過(guò)程中根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)初支背后進(jìn)行多次回填壓注水泥漿。
3.1.3 其他措施
（1）開挖暴露后，首先對(duì)管線進(jìn)行檢測(cè)，若有必要先對(duì)管道進(jìn)行修復(fù)。
（2）施工監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有燃?xì)夤艿莱两底冃?、地面沉降、懸吊結(jié)構(gòu)沉降等。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置：地梁與懸吊型鋼交點(diǎn)，地梁兩端均設(shè)置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)燃?xì)夤苊扛? m 設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)要求：施工中正常情況每天監(jiān)測(cè)不少于3 次，超出規(guī)定變形立即通過(guò)緊固件調(diào)整，同時(shí)加強(qiáng)隧道影響范圍內(nèi)地面沉降，拱頂沉降及周邊收斂等項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻率。管道變形控制值（需由管線產(chǎn)權(quán)單位確認(rèn)）：?jiǎn)吸c(diǎn)累計(jì)沉降不超過(guò)20 mm，不均勻沉降不超過(guò)1%。
（3）制定應(yīng)急預(yù)案，將可能產(chǎn)生的災(zāi)害降到最低。
3.2 方案二
由于對(duì)現(xiàn)狀次高壓燃?xì)夤芫€進(jìn)行懸吊保護(hù)需要土建單位對(duì)通氣的燃?xì)夤芫€進(jìn)行暴露、懸吊等施工，且樁基施工、放坡開挖等可能對(duì)管線有影響。因此考慮采用燃?xì)夤芫€改遷的同時(shí)采取懸吊保護(hù)措施，再實(shí)施下穿隧道的施工保護(hù)方案。雖然改遷方案無(wú)法避免隧道下穿燃?xì)夤?，但可以減少方案一中懸吊保護(hù)施工對(duì)燃?xì)夤芫€的影響。
該方案的地表措施如下：
（1）施工鉆孔樁、樁承臺(tái)與混凝土地梁。如圖4所示，鉆孔樁布置于隧道兩側(cè)，樁底進(jìn)入隧道底以下2 m，并進(jìn)入微風(fēng)化巖層中；樁頂施工樁承臺(tái)及混凝土地梁，作為型鋼管架的支撐點(diǎn)。
圖4 懸吊保護(hù)方案二平面布置
（2）制作型鋼管架，用于放置并保護(hù)新建次高壓燃?xì)夤埽艿老聣|10 mm 厚橡膠墊。型鋼管架通過(guò)連接鋼板及膨脹螺栓與混凝土承臺(tái)連接。鋼管架橫跨隧道，具有較大剛度，保證受隧道開挖影響較大范圍內(nèi)的燃?xì)夤艿牢挥谛弯摴芗軆?nèi)，燃?xì)夤芗捌渖贤馏w自重由型鋼管架支撐，并能使下方土體變形不影響燃?xì)夤艿馈?/p>
（3）根據(jù)次高壓燃?xì)猱a(chǎn)權(quán)單位要求，次高壓管道完成碰口后，進(jìn)行回填。
該方案的洞內(nèi)措施如下：暗挖隧道進(jìn)洞段采用φ127×8 超前大管棚，環(huán)距0.3 m，斷面分布范圍為140°，隧道中心線軸對(duì)稱布置；φ50×4 超前小導(dǎo)管，長(zhǎng)4.0 m，環(huán)距0.3 m；雙層8 鋼筋網(wǎng)@0.2 m×0.2 m；初支鋼拱架采用工20b 型鋼@0.5 m；C25 噴射混凝土，厚0.28 m；鋼筋混凝土二襯0.55 m；開挖工法為CRD 工法。除此之外，采用上半斷面水泥·水玻璃超前帷幕注漿，注漿范圍為開挖輪廓線外擴(kuò)4.5 m，如圖5 所示。
圖5 暗挖隧道斷面和超前帷幕注漿范圍
3.3 方案比選
方案一為對(duì)現(xiàn)狀燃?xì)夤芫€采取的保護(hù)措施，采用樁基+ 懸吊保護(hù)的方案，方案可行。然而對(duì)帶氣次高壓燃?xì)夤芫€進(jìn)行開挖懸吊等施工過(guò)程中具有一定風(fēng)險(xiǎn)。隧道周邊仍存在較多其他管線，該方案需要施工較多樁基和放坡，對(duì)周邊其他管線的保護(hù)不利；總體費(fèi)用較高，且該懸吊保護(hù)方案施工周期較長(zhǎng)。
方案二為隧道下穿前進(jìn)行燃?xì)夤芫€改遷，改遷的同時(shí)采取措施對(duì)管線進(jìn)行保護(hù)。該方案需要打設(shè)樁基較少，且無(wú)須帶氣作業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)較小。然而隧道進(jìn)洞需等待燃?xì)飧倪w后方可進(jìn)行，對(duì)隧道工期產(chǎn)生一定影響。
綜合考慮費(fèi)用、安全、工期等方面要求，通過(guò)多次召開專家咨詢會(huì)并與各方面進(jìn)行溝通后，最終確定采用方案二。
4 監(jiān)測(cè)分析
隧道區(qū)間上方地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)縱向5 m 間距、每個(gè)斷面8 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和沿隧道中心線對(duì)稱布置，監(jiān)測(cè)頻率為每天一次。現(xiàn)場(chǎng)開挖步序?yàn)樽笊蠈?dǎo)洞→右上導(dǎo)洞→左下導(dǎo)洞→右下導(dǎo)洞。施工工序如圖6 所示。
圖6 隧道開挖CRD 法工序圖
改遷并懸吊保護(hù)的次高壓燃?xì)夤芪挥诎低谒淼肋M(jìn)洞后20 m 左右。圖7 為進(jìn)尺20 m 處地表沉降測(cè)點(diǎn)橫斷面布置圖。隧道軸線對(duì)稱布置共8 個(gè)測(cè)點(diǎn)，相鄰測(cè)點(diǎn)間距3 m 左右。其中D3-8～D3-5 位于左導(dǎo)洞上方，D3-4～D3-1 位于右導(dǎo)洞上方。
圖7 地表沉降測(cè)點(diǎn)斷面布置圖
在左上導(dǎo)洞、右上導(dǎo)洞開挖至約20 m 處，發(fā)生多次塌方，導(dǎo)致多次地表沉降陡增。塌方主要原因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)注漿效果較差、管棚施工未到位，也可能是燃?xì)夤芨倪w后回填土體未進(jìn)行充分夯實(shí)、土體松散引起的。對(duì)塌陷區(qū)域進(jìn)行回填并補(bǔ)充地表和洞內(nèi)注漿后，地表沉降趨于穩(wěn)定，而此時(shí)地表最大沉降量已超過(guò)8 cm，遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)所要求的地表沉降控制要求（2 cm）。地表沉降量變化如圖8 所示。雖然隧道沉降值不理想，然而帶氣運(yùn)營(yíng)的次高壓燃?xì)夤茉趹业醣Ｗo(hù)措施的保護(hù)下仍可以正常運(yùn)營(yíng)，未發(fā)生較大變形。
圖8 地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降曲線
5 結(jié) 語(yǔ)
本文結(jié)合深圳東部通道某標(biāo)段隧道下穿燃?xì)夤芫€工程案例，對(duì)隧道下穿燃?xì)夤艿谋Ｗo(hù)方案進(jìn)行比選分析研究，探究合適可行的施工方案，研究得到如下結(jié)論：
（1）在本文依托工程暗挖隧道下穿次高壓燃?xì)夤苓^(guò)程中比選的兩個(gè)方案中，采用方案二懸吊保護(hù)方案能有效保護(hù)燃?xì)夤芫€不受隧道開挖產(chǎn)生的土體變形影響，確保施工安全。方案一雖然在實(shí)際實(shí)施中未采用，但是綜合多個(gè)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)成果，仍為對(duì)現(xiàn)狀管線保護(hù)的有效方案之一。
（2）結(jié)合管線改遷的有利條件，在改遷施工中即提前對(duì)燃?xì)夤芫€進(jìn)行保護(hù)，為中選方案（方案二）最重要的特點(diǎn)。既避免了對(duì)于帶氣次高壓燃?xì)夤芫€施工的風(fēng)險(xiǎn)，又能避免燃?xì)夤芏胃倪w而導(dǎo)致的浪費(fèi)。雖然對(duì)于隧道暗挖的施工工期產(chǎn)生了一定影響，但是對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的安全性和經(jīng)濟(jì)性均有較好的保證。
（3）本文比選出的“管線改遷+ 懸吊保護(hù)”方案是合理可行的，可供今后類似工程的施工設(shè)計(jì)借鑒。
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