盾構隧道近距離穿越既有石化加油站施工關鍵技術

孔超

摘 要：盾構穿越既有建構筑物施工風險高，且隨著地鐵建設的逐步擴展，盾構近接施工不可避免需要。當盾構隧道穿越既有石化加油站時，由于石化加油站的特殊性質，變形控制要求極高。在保證石化加油站正常運營的條件下，如何有效減少盾構施工導致的周邊變形，成為盾構隧道下穿石化加油站安全控制的重中之重。本文從盾構施工準備、推進參數、注漿措施等方面對安全控制技術進行了研究，以保證盾構安全下穿。

關鍵詞：盾構隧道; 石化加油站; 隧道施工; 安全控制

中圖分類號：U456.3? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1006-3315（2021）8-199-002

1.工程概況

菊華站～昆明東站區間起訖里程為YDK15+071.260～YDK16+493.800，盾構區間在在里程YDK16+050～YDK16+150范圍內雙線近距離下穿既有石化加油站。

石化加油站建成年代較早，如圖1所示，辦公房間為2層混凝土結構，加油區為1層鋼結構，無地下室，基礎資料缺失，根據現場走訪及調查，推測房屋基礎為淺基礎。該加油站有2個油庫，分別為汽油庫和柴油庫，位置為現場勘查測量所得，2個油庫容量均為50立方米，底板埋深約為地下5米，區間隧道雙線側穿柴油庫，左線側穿汽油庫，右線側穿汽油庫，區間隧道與柴油庫豎向距離范圍約為6.9米，與加油站辦公房間基礎豎向距離范圍約為8.2米，與汽油庫豎向距離范圍約為5.2米。

2.總體施工進度計劃

共采用兩臺土壓力平衡盾構機（中鐵裝備產），擬定盾構機編號為10#、11#盾構機，區間右線盾構機于2018年4月20日由昆明東站小里程端始發，2018年11月10日到達菊華村站大里程端。

為確保盾構區間雙線在穿越加油站期間的安全性，計劃在盾構穿越油庫前后15m時，加油站停業，提前將油庫內油氣抽空并注滿水，盾構穿越后加油站恢復使用。

3.盾構穿越石化加油站采取措施

3.1技術準備

1.考慮到存油儲庫會有遺漏及揮發性可燃氣體對盾構下穿既有石化加油站造成影響，需在盾構穿越前在加油站土體內部安設氣體檢測裝置;

2.施工材料必須準備充足，以保證穿越過程中施工不間斷;

3.嚴格按照設計要求，穩定控制盾構頂進壓力，控制盾構出土量以及盾構姿態。保證盾構背后注漿及時，是盾構管片與土體間無間隙;

4.因設備故障停止盾構推進過程中注意相關問題：停機前合理設定目標土壓力、調整控制盾構姿態。做好盾構停推時的準備工作，采用同步注漿和二次注漿措施防止地表沉降的擴大，同時加強地表變形監測、采用信息化施工等綜合控制技術。

5.盾構穿越前，應提前設置50m的試驗段，已驗證盾構掘進參數的合理性;

6.對盾構施工過程進行實時監測，保證盾構推進參數嚴格按照設計參數并及時調整反饋。通過監測參數，對盾構掘進、背后注漿等實時跟蹤。

3.2盾構下穿石化加油站施工參數

施工過程應該極大限度的控制盾構施工對周邊土體的擾動，以及減少土體損失率。現有研究中認為盾構施工引起周圍土體變形主要有兩個方面[1]，一方面為盾構施工過程中掌子面土壓力無法保證，一方面為盾構切削土體造成的土體損失。盾構同步注漿質量也會造成地表沉降過大。通過控制盾構推力、出土量、正面土壓力、由于地層損失引起的空隙、盾構姿態控制以及推進速度可以較好地減少土體變形。其關鍵技術為通過土倉壓力保證掌子面穩定以及通過同步注漿及時填充因土體損失造成的盾衛空隙。

土倉壓力值可以通過理論計算進行初步確定，并且通過試驗段掘進，對地表沉降監測數據實時分析，以微調土倉壓力數值，從而更為精準的控制地表沉降。并且設置合理的推力、推進速度等參數，也能夠有效防止土體超挖，減少地表沉降。

每環的實方體積為不大于40m3，虛方系數為1.2～1.5，因此出土量為47-58.6m3，施工時嚴禁土方超挖，出現超挖及時進行同步注漿補充及二次注漿。

區間隧道埋深為5～20m，根據，求得盾構機上部、中部及下部土壓力如表1所示[2]，具體推進參數見表2。

3..3盾構穿越后采取措施

盾構下穿過程中及下穿后應對既有石化加油站進行監測，如果出現地表變形過大，需對該段進行洞內注漿加固。

利用注漿設備對襯砌背后圍巖進行注漿加固，進一步改善圍巖環境，提高圍巖自承能力;其中，注漿孔采用等距布孔，梅花型布置，注漿孔的孔間距為0.8m擴散半徑，排間距為孔距的0.87倍;在砂性土層，滲透注漿孔的孔間距取值為0.8-1.2m;在粘性土層，劈裂注漿孔的孔間距取值為1.0-2.0m。

注漿加固計算示意圖如圖2所示，隧道注漿加固的范圍由公式（1）～（5）計算得到：

注漿區域寬度：（1）;

注漿區域高度：（2）;

其中，公式（1）中的（3）;

注漿厚度：（5）;

其中，k為塌落系數，根據多個侵限隧道統計取值，土質取值為1.5-3，巖質取值0.5-1.5;

4.盾構穿越石化加油站施工監測

通過設置地表沉降監測點、建筑關鍵點、拱頂沉降及水平收斂，實時監測變形數據，以掌握盾構穿越過程中的實際情況，及時調整施工方案。

5.結語

通過設置氣體檢測裝置、控制盾構掘進土壓力以及掘進參數、實時監測以及洞內注漿加固等措施，盾構順利穿越既有石化加油站，證明了按施工控制技術的可行性。

參考文獻：

[1]張潤峰，梁榮柱，張獻民，薛新華.下穿既有建筑期間盾構施工參數分析[J]浙江大學學報（工學版），2016，50（03）：551-558

[2]楊志勇，江玉生，顏治國，江華.盾構下穿地鐵運營隧道沉降規律分析[J]西安科技大學學報，2014，34（03）：268-273