基于復雜環(huán)境條件的地鐵隧道下穿燃氣管線施工工藝分析

李景惠

長春天然氣集團有限公司 吉林 長春130000

一、復雜環(huán)境條件下地鐵隧道施工情況

地鐵建設(shè)是緩解城市交通壓力的關(guān)鍵,但是由于其地形比較復雜,需要結(jié)合地鐵隧道及其環(huán)境的特點,對穿燃氣管線施工工藝中的內(nèi)容進行分析,掌握其中的重點和難點。

例如某個城市地鐵1號線的地質(zhì)情況是非常復雜的,隧道下的穿構(gòu)筑物也比較多,在地鐵中比較常見。在對其進行施工前,需要結(jié)合該城市的軌道交通1號線火車站的特點,開展施工工作。此外,要想在此背景下,保障地鐵隧道下穿燃氣管線施工的順利進行,需要清楚該城市的鐵路股道和地形,制定完善的施工方案。

二、計算分析和安全判斷

技術(shù)人員還需要結(jié)合計算結(jié)果,制定完善的施工方案,如果大跨隧道施工中引起拱頂最大沉降為13 mm,這個時候需要控制地表的最小曲率半徑為1317 m,管線的最大附加拉應力需要為27 MPa,只有這樣才能保證計算的有效性。如果在對其最小曲率半徑小于Φ700高壓燃氣管,初步判定此管線是比較安全的,但是其安全性并不高。這就需要技術(shù)人員要嚴格控制對隧道施工中的地層豎向位移情況,需要確保Φ700高壓燃氣管運行的安全性。

此外,在地鐵隧道施工的時候,還需要采用頂部密排大管棚,對地層進行加固,及時噴砼和架設(shè)鋼隔柵,然后進行封閉初期支護。同時,在二襯施工鑿除臨的過程中,需要按照要求及時架設(shè)臨時支撐,密切監(jiān)測隧道洞內(nèi)水平收斂以及管線沉降等情況,從而不斷提高對地鐵隧道下穿燃氣管線監(jiān)測的準確性。

三、復雜地質(zhì)條件下地鐵隧道下穿燃氣管線施工工藝的重要性

最近幾年,隨著我國交通事業(yè)不斷發(fā)展,為了促進城市化建設(shè)進程,加強了對地鐵隧道下穿燃氣管線施工工藝的重視,分析地鐵網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)。尤其是在對地鐵建設(shè)中的問題進行分析時,發(fā)現(xiàn)地鐵施工一般都是在地表下進行的,所以施工質(zhì)量非常容易受到地質(zhì)條件的影響,復雜和獨特的地質(zhì)條件會導致地鐵隧道施工不能順利進行。

因此,需要對穿燃氣管線施工工藝的特點進行分析,加強此工藝在具體施工的有效應用。如,在某個城市地鐵9號線進行建設(shè)時,提前對周圍的地下管線的分布情況進行了分析,發(fā)現(xiàn)數(shù)量非常多,并且結(jié)構(gòu)復雜,周圍有小學、大廈和家園等多棟建筑物,地下的給水管和燃氣鋼管也會對施工帶來不利影響。因此,相關(guān)的建筑施工單位需要對復雜地質(zhì)條件進行分析,優(yōu)化地鐵的施工方案。

四、分析地鐵大截面的暗挖施工內(nèi)容和難點

(一)地鐵暗挖內(nèi)容。在我國建筑施工水平不斷提高的背景下,各項先進的施工技術(shù)和方式在地鐵隧道施工中得到了有效應用,雙側(cè)壁導坑法可以說是以“新奧法”為基礎(chǔ)的主要施工方式,在其原理出發(fā),采用錨噴初期支護技術(shù),不斷減少施工過程中的沉降問題。

平交段的暗挖大截面在施工的過程中,主要分為了六個小導洞對其進行施工。在此過程中,每個小導洞都可以單獨開挖,然后形成環(huán)狀,所以在施工環(huán)節(jié),需要積極采用掛網(wǎng)噴錨的支護技術(shù),讓土層表面變得更加嚴密,從而不斷完善地鐵隧道施工方案[2]。

(二)施工中的風險難點

1.為了提高地鐵隧道施工質(zhì)量,在對暗挖大截面進行開挖時,需要對其自身過程中的風險進行分析,加強對支護施工過程中的風險管控。例如,在某地區(qū)的項目工程進行分析時,需要對地鐵隧道區(qū)域的覆土層厚度進行控制,主要將其控制在7.68m 到8.86m,對結(jié)構(gòu)截面進行具體劃分,可以采用雙側(cè)壁導坑法對其進行施工。

2.地鐵隧道施工過程中存在環(huán)境風險,需要對區(qū)間隧道進行平行下穿,對500中壓燃氣管進行控制,優(yōu)化結(jié)構(gòu),將其距離燃氣管管底耦控制為3.810m。因此,為了避免高壓燃氣管道特殊性對施工工程的影響,需要加強對施工風險的控制。因此在具體的施工過程中,需要對特殊地層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行分析,其屬于細分砂層,但是由于細分砂石的降水效果并不強,這會導致工程的施工難度不斷提高。如果不積極采取科學的支護方式對其進行支護,會導致在具體的施工中出現(xiàn)隧道局部坍塌的情況。

因此,為了有效降低燃氣管線在這地鐵下通過的風險,在實踐中,施工人員還需要結(jié)合項目的實際情況,對施工風險和難點進行分析,優(yōu)化支護方案,加強對超前地質(zhì)的探測程度,對地質(zhì)的情況進行準確探測,然后在超前支護上,進行封閉處理。在對強層間水進行疏導注漿的時候,需要進行止水填充,目的為了讓無水作業(yè)得到保障。

在對導洞進行開挖的時候,需要加強對拱腳的質(zhì)量控制,主要目的是為了避免由于土層含水量過大,所導致拱腳承載能力出現(xiàn)問題,積極做好加固處理工作。此外,還需要對開挖步距進行嚴格控制,按照具體施工情況及時跟進注漿,將拱頂沉降和的地面沉降控制到預警值之內(nèi),進而不斷降低施工風險。

五、復雜地質(zhì)條件下地鐵隧道施工的要點

(一)盾構(gòu)施工技術(shù)。復雜環(huán)境下的地表土壤會產(chǎn)生非常大的壓力,這些壓力會對地鐵隧道下穿燃氣管線施工工藝造成比較嚴重的影響,盾構(gòu)施工技術(shù)在此過程中的有效應用,能夠?qū)⑵渲巫?優(yōu)化地層中的鋼筒架構(gòu)。因此,在盾構(gòu)施工后,地鐵的施工就會變得更加安全,提高其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在實際的施工中,會遇到一些含沙量高的土質(zhì),如果不應用盾構(gòu)技術(shù)對其進行處理,就會對地鐵隧道施工的穩(wěn)定性帶來非常嚴重的影響。

(二)淺埋暗挖施工技術(shù)。在復雜地質(zhì)條件下進行地鐵施工的時候,除了上述技術(shù),還可以對淺埋暗挖技術(shù)進行合理應用,效果是非常突出。如果在土質(zhì)不堅實的基礎(chǔ)下,地鐵隧道的直徑和深埋差別不大的話,就需要應用淺埋暗挖技術(shù),對其地質(zhì)進行處理。同時,淺埋暗挖技術(shù)可以在保證土壤穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,發(fā)揮支撐防護的作用效果,然后形成一個開槽施工的狀態(tài)。此外,淺埋暗挖技術(shù)還具有比較強的應力監(jiān)測能力,這個時候施工人員就可以應用劈裂注漿的方法,進一步提高施工的效果。

(三)管片生產(chǎn)技術(shù)。為了保證地鐵隧道下穿燃氣管線施工工作的順利進行,需要對管片質(zhì)量進行控制,施工人員在開展相關(guān)地鐵隧道建設(shè)工程前,要加大對管片的處理和控制,積極采取高質(zhì)量的管片,在管片的生產(chǎn)方案入手,嚴格控制生產(chǎn)管片中所應用的材料,加強對脫模技術(shù)和混凝土配合比技術(shù)的有效應用,不斷優(yōu)化管片生產(chǎn)的工序[3]。

首先,施工單位需要審查管片生產(chǎn)商的具體資質(zhì),一定要確保管片生產(chǎn)商的生產(chǎn)資質(zhì)合格,并且還要對管片生產(chǎn)工作人員進行定期的專業(yè)培訓。其次,在對管片原材料質(zhì)量進行全面檢測的過程中,要及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格的原材料,不能將其投入到管片生產(chǎn)中,要對其進行相關(guān)處理。此外,在管片入場前還需要取樣檢測,對其質(zhì)量進行驗證,保證抽樣檢測結(jié)果的有效性。

(四)礦山法施工技術(shù)。由于地鐵隧道的結(jié)構(gòu)比較復雜,除了具有土質(zhì)松散外,其中的巖石地質(zhì)也是非常常見的。如果在此背景下,對地鐵隧道進行開挖,其效果并不是十分明顯。因此,在開展地鐵隧道施工環(huán)境時,需要對地質(zhì)條件進行整合,對其特點進行綜合性考量,需要在條件允許的范圍內(nèi),合理應用利用鉆爆施工技術(shù),對巖石的地址進行科學開挖,主要目的是完成噴錨支護的建設(shè)。

此外,在具體的施工中,還需要合理應用管棚以及鋼架,按照相關(guān)計劃進行鉆爆,然后需要按照施工方案,對開挖出來的土方進行運輸,最后才能進行噴錨支護施工。

六、地鐵隧道下穿燃氣管線施工措施

(一)控制施工風險。復雜環(huán)境下的地鐵隧道施工,會出現(xiàn)燃氣管線等多種問題,施工質(zhì)量也會不斷下降,出現(xiàn)環(huán)境風險。因此,為了避免施工風險對地鐵隧道下穿燃氣管線施工工藝的影響,需要合理應用超前地質(zhì)勘探技術(shù),提前對施工中的地質(zhì)情況進行勘探,結(jié)合地質(zhì)的具體情況,制定施工措施,預防其他風險問題的發(fā)生[4]。

同時,還需要積極做好施工支護工作,開挖時要保證封閉的快速性,注意對墻層間水的有效疏導,應用注漿止水進行填充,然后加強對導洞的開挖,在此過程中需要對拱腳質(zhì)量進行有效控制,主要目的是預防含水量較大,所引發(fā)的承載力弱化,降地面建筑物沉降發(fā)生的幾率。

因此,在進行地鐵隧道施工中,需要合理應用下穿燃氣管線施工工藝,提前做好探查工作,然后結(jié)合具體的施工情況,對隧道空洞等內(nèi)容進行加固處理,并且還需要嚴格遵守施工中的規(guī)章制度,提前對施工中的風險進行分,避免在開挖的過程中出現(xiàn)其他風險問題。因此,施工人員需要嚴格控制開挖的距離,把握“注漿量和注漿的壓力”,將地面沉降控制到可操作的范圍內(nèi),如果其超出了預警范圍,需要停止施工,積極采取預警處置,預防坍塌事故的發(fā)生。

此外,在進行開挖時,還需要嚴格編制專項施工方案,應用施工監(jiān)測量控技術(shù),提前分析燃氣管線分布情況,應用安全應急保障措施,對各種施工的測項目進行檢測,準確探明其地下的管線,對地鐵隧道中的所有設(shè)施進行綜合性監(jiān)測,加強信息反饋,進而為地鐵隧道施工的安全進行提供保障。

(二)加強對雙側(cè)壁導坑法的應用。由于地鐵隧道的燃氣管線結(jié)構(gòu)復雜,要想保證施工質(zhì)量,需要對各個小型導洞進行開挖,然后進行支護,一個要按照相關(guān)要求積極做好支護工作,提前進行 勘察工作,讓導洞內(nèi)進行分臺階開挖,并且還需要在上部各導洞的各層臺階進行能拱腳處設(shè)定,安裝32鎖腳錨管,最后需要按照設(shè)計要求對其進行注漿加固。此外,各導洞在開挖的過程中,需要嚴格控制導洞間之間的距離,讓其在開挖的過程中,能夠避免導洞貫通,提高其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[5]。

因此,施工人員為了保證導洞有序性,需要將導洞錯開15 m 到25 m,并且每個導洞也需要自行封閉成環(huán)狀,其同側(cè)導洞前后的距離需要錯開,主要為5m 到7 m。同時,在進行后續(xù)開挖時,需要控制下側(cè)導洞與上側(cè)導洞前后之間錯開20 m 到35 m,只有這樣才能提高地鐵隧道的穩(wěn)定性,加強對下穿燃氣管線施工工藝的有效應用。這就需要施工人員在開挖的時候,需要預先埋下背后的回填注漿管,優(yōu)化施工環(huán)節(jié),當其完成5 m 到7 m 時,要進行一次回填注漿,加強對的注漿壓力和注漿量的控制,然后結(jié)合具體的施工需,保障注漿過程中的有效性,避免管線和其他設(shè)備出現(xiàn)沉降變化問題。

(三)加強巖溶處理。為了避免復雜環(huán)境對地鐵隧道的影響,更有效地優(yōu)化穿燃氣管線施工流程,在對拱部充填溶洞時,需要進行管棚超前預支護,然后才能進行開挖工作。在對小型溶蝕空腔進行處理時,需要結(jié)合溶洞規(guī)模和形態(tài),制定完善的處理方案。在一般情況下,隧底的溶洞要結(jié)合水文條件,進行回填,不然就要采用梁和樁基措施進行跨越,在此原則上,進行混凝土回填處理[6]。

在對大型溶洞進行處理時,需要結(jié)合具體情況,制定專項的處理方案,要在隧道內(nèi)封堵溶洞預留泵管后,要進行泵送混凝土的回填。同時,在對溶洞填充物和溶洞圍巖進行處理前,需要對施工現(xiàn)場情況進行提前分析,提前預測涌水量,合理設(shè)計抽排系統(tǒng),然后配足抽排水機具,整合地勘資料,對巖溶管道和裂隙水發(fā)育進行分析,及時發(fā)現(xiàn)局部出水點,然后在此基礎(chǔ)上采用深孔注漿,對其進行封堵,結(jié)合地鐵隧道的具體發(fā)育形態(tài),大型巖溶管道進行有效處理,從而不斷提高地鐵隧道的整體質(zhì)量,優(yōu)化燃氣管線施工流程。

結(jié)束語

綜上所述,由于地鐵隧道施工環(huán)境復雜,在施工中存在很多管線,這就需要施工人員提前應用雙側(cè)壁導坑法和超前地質(zhì)勘探技術(shù)優(yōu)化下穿燃氣管線施工工藝,加強對環(huán)境風險的控制,從而進一步提高地鐵隧道施工質(zhì)量。