矿山法隧道下穿特定保护对象综合施工技术

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2019/6/26来源:《基层建设》2019年第11期文/张代辉
[导读]摘要:河套停车场出入线区间矿山段暗挖区间位于正阳西路下方,该路段属于大型车辆主要通道;且道路两侧有燃气等管线。

        中国建筑第二工程局有限公司北京分公司  北京  100160
        摘要:河套停车场出入线区间矿山段暗挖区间位于正阳西路下方,该路段属于大型车辆主要通道;且道路两侧有燃气等管线。本文从沉降控制、爆破控制、管棚施工等几个方面进行控制,保证隧道施工安全完成。
        关键词:隧道施工;沉降控制;爆破控制;管棚施工
        1.工程环境
        1.1地面环境
        河套停车场出入线区间线路两侧有新建住宅小区、普通居民住房、大涧社区活动中心、青岛富普兴饲料公司等,区间隧道与建构物平面距离最近的是场线竖井东侧的新建楼盘,最短距离24m;正阳西路两侧地下管线主要有雨水、污水、电信、电力、给水、燃气等,埋深1~3m,沿隧道方向纵向敷设;暗挖区间位于正阳西路下方,该路段车流量众多,为大型车辆主要运输通道。因此该施工段防沉降问题、爆破振速控制等系列安全问题显得尤为重要。
        1.2高压燃气管线分布情况
        河套停车场出入线区间矿山段(以下简称出入线区间)范围内的燃气管线只有部分燃气管线具备迁改条件,且燃气管线距离场线隧道较近,环境风险等级为Ⅰ级,对YRSK0+494~YRSK0+913范围内的支护措施进行加强,长419m。高压燃气管线与出入线区间位置关系如图1、图2所示:
 
        图1 为出入线段侧穿DN630高压燃气管线位置关系
 
        图2 为出入线段进入正阳路下方与DN630高压燃气管线位置关系
        2.工程地质情况
        根据现场勘察和区域资料分析,本场地范围内对工程有不利影响的特殊性岩土除人工填土、构造岩及风化岩外,未发现其它特殊性岩土分布。
        人工填土。场地范围内普遍分布有人工填土,填土均匀性差,工程性质差,厚度不一,整体回填年限小于20年,欠固结,一般厚度0.40~3.70m。人工填土力学性质差异较大,稳定性差,在地下水的流动作用下,易形成空洞。出入线段填土暗挖段一般距离洞顶较远,对区间隧道开挖影响较小,明挖段基坑开挖过程中易坍塌。
        构造岩。本段场地内构造岩主要为流纹质凝灰岩(砂土状碎裂岩、块状碎裂岩)。岩体受挤压破碎形成,极破碎、较破碎,矿物蚀变现象明显,局部裂隙面见构造擦痕,局部夹有数厘米至十几厘米宽的泥状错碎物,形成风化深槽,局部富水,隧道开挖后可能渗水严重。暗挖段在地下水的作用下隧道洞顶及侧壁围岩可能失稳垮塌,明挖段基坑开挖过程中可能发生局部坍塌等情况。
        风化岩。本段风化岩主要为强风化流纹质凝灰岩。受区域构造和地形地貌的影响,风化带厚度变化较大,局部缺失,强度低,均匀性差。暗挖段隧道开挖过程中,在上部荷载的作用下,围岩可能出现变形过大的情况,严重时隧道洞顶和侧壁围岩可能失稳垮塌,地下水促进不利影响,明挖段基坑开挖过程中可能发生局部坍塌等情况。
        3.矿山法隧道下穿既有管线施工技术
        隧道施工前,对隧道上方建筑物及基础类型、地下管线的相关资料进行核实,施工过程中加强对管线监测力度;隧道开挖过程中会引起地层周边应力释放、岩层扰动、地下水流失,造成土体运动,岩层断离,地面沉降等,严重危及施工安全,为防止此类情况的发生,本工程采取相关措施进行保障。
        3.1超前地质预报
        3.1.1物理探测法
        物探法是利用物体物性差异进行地质判断的方法。利用物探技术进行超前地质预报的优点是快速、超前探测距离大、对施工干扰相对小、可以多技术组合应用。目前主要采用的方法有TSP、地质雷达、红外探测、瞬变电磁、陆地声纳、高分辨直流电法等。应根据被探测对象的物性条件和实际情况,合理选择一种或多种物探手段。
        3.1.2综合预报
        根据不同的地质复杂程度,针对不同类型的地质问题,选择多种不同的方法和手段进行探测,相互印证,综合预报,提高准确性。轨道交通暗挖隧道穿越富水软弱破碎带、重大物探异常区、列入标段重大风险源的建筑物或重要管线等条件复杂区段,要求施工单位必须采用综合预报,以提高预报准确性。
        3.2爆破控制
        3.2.1爆破设计
        3.2.1.1 炸药单耗的确定
        采用理论计算、工程类比与现场试爆相结合的方法确定爆破参数。在有效爆破振动速度的前提下,提高隧道开挖成型质量和施工进度。根据隧道围岩等级与自身开挖的特点,为减小保证振动影响,采用CD法施工,上台阶单耗取q=1.1kg/m3,下台阶取q=0.7 kg/m3。
        3.2.1.2 炮眼深度与循环进尺
        炮眼深度取决于围岩级别、工期安排、格栅间距、凿岩机的钻凿能力。本工程靠近居民区,循环进尺在考虑上面要求时还要综合考虑爆破对周围建筑物及管线的影响。采用中空孔掏槽方案,断面循环进尺上台阶取0.75m,掏槽眼长度取1.1m,辅助眼和周边眼取0.9m;下台阶取进尺1.5m,辅助眼和周边眼取1.8m;外插角3°~5°。
        3.2.1.3 炮眼直径与凿岩机具
        凿岩机具选用YT28型凿岩机,炮眼直径选用D=42mm;采用2号乳化炸药,药卷为直径为Φ32mm。
        3.2.1.4 炮眼布置与装药参数
        炮孔布置顺序:先布置掏槽孔,再布置周边孔,最后布置辅助孔。掏槽孔布置在开挖断面的中心位置,周边孔布置在开挖断面的设计线附近,周边孔的孔口距离开挖边10cm,以利于钻孔,钻孔时略向外倾斜,孔底落在同一平面上,孔底超出设计边线10cm,布置完周边孔后,再布置最靠近周边孔的一圈辅助孔,其余辅助孔从掏槽孔向四周均匀布置。
        3.2.2爆破安全与质量
        爆破振动的预防与控制措施
        靠近保护物较近的下穿段采用小单耗、台阶法、分部施工、中空孔掏槽方案以减小最大段药量。采用延时爆破技术,按设计进行装药,按照爆破区和保护对象最近距离控制最大段起爆药量。结合爆破效果,在满足可开挖的前提下,尽可能减小爆破单耗。对爆破振动要求较高重点部位,加强机械破碎力度,尽可能减少爆破施工。加强爆破测振监测,结合实测结果动态调整装药参数。
        3.3管棚施工与导向墙
        3.3.1管棚施工概况
        河套出入线段侧穿DN630高压燃气管线段,采用φ108大管棚+φ42超前小导管,大管棚一次打设22米,3°打设;采用管棚推进器将侵限部分管棚推至限界以外(斜向上推进8米),保留5米搭接,打设一次可向前推进17米。
        3.3.2管棚施工工艺
        管棚采用热轧无缝钢管,钢管两端用丝扣连接。端呈尖锥形,尾部焊接加紧箍,管壁四周钻压桨孔,注浆孔梅花形布置。导向墙采用工字钢焊接成型,管棚位置的工字钢腰割圆孔,并按设计外插角度焊接导向管。测量人员在掌子面上标出导向墙轮廓线,沿轮廓线打入导管,将焊接成型的工字钢按导向墙轮廓线安装,为保证放样位置的准确性,导向拱安装后要及时进行复测无误后,将插入钢管和工字钢焊接牢固。接长钢管应满足受力要求,相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%,相邻钢管接头至少错开1m。管棚采用钻机分节顶进,钢管采用丝扣连接,管棚钻进方式为间隔跳孔钻进。钻第一根管棚时,如有少量清水涌出,则将此孔作为排水孔排水,同时注意进行地表沉降观测;如有夹杂大量砂土的混水且涌出时应立即停止钻进,注双液浆封堵。
        4.总结
        本文以青岛地铁8号线隧道施工为背景,对隧道上方既有管线进行浅析研究,从超前预报、爆破控制、管棚施工等几个方面进行保障。随着轨道交通的进一步发展,地下环境将变的更为复杂;无论问题有多难,必将被先进技术打败,这就需要我们对此不断学习研究。
        参考文献:
        [1]茹国锋. 城市地铁隧道开挖对既有管线的影响分析[D].西安科技大学,2015.
        [2]王雨. 地铁隧道施工对地下管线变形的影响研究[D].北京交通大学,2014.
        [3]王霆. 地铁浅埋暗挖法施工对邻近管线的影响与控制[D].北京交通大学,2009.