盾构隧道近距离穿越既有石化加油站施工关键技术

2021-09-05孔超

科学大众·教师版 2021年8期

孔超

摘要：盾构穿越既有建构筑物施工风险高，且随着地铁建设的逐步扩展，盾构近接施工不可避免需要。当盾构隧道穿越既有石化加油站时，由于石化加油站的特殊性质，变形控制要求极高。在保证石化加油站正常运营的条件下，如何有效减少盾构施工导致的周边变形，成为盾构隧道下穿石化加油站安全控制的重中之重。本文从盾构施工准备、推进参数、注浆措施等方面对安全控制技术进行了研究，以保证盾构安全下穿。

关键词：盾构隧道; 石化加油站; 隧道施工; 安全控制

中图分类号：U456.3 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2021）8-199-002

1.工程概况

菊华站～昆明东站区间起讫里程为YDK15+071.260～YDK16+493.800，盾构区间在在里程YDK16+050～YDK16+150范围内双线近距离下穿既有石化加油站。

石化加油站建成年代较早，如图1所示，办公房间为2层混凝土结构，加油区为1层钢结构，无地下室，基础资料缺失，根据现场走访及调查，推测房屋基础为浅基础。该加油站有2个油库，分别为汽油库和柴油库，位置为现场勘查测量所得，2个油库容量均为50立方米，底板埋深约为地下5米，区间隧道双线侧穿柴油库，左线侧穿汽油库，右线侧穿汽油库，区间隧道与柴油库竖向距离范围约为6.9米，与加油站办公房间基础竖向距离范围约为8.2米，与汽油库竖向距离范围约为5.2米。

2.总体施工进度计划

共采用两台土压力平衡盾构机（中铁装备产），拟定盾构机编号为10#、11#盾构机，区间右线盾构机于2018年4月20日由昆明东站小里程端始发，2018年11月10日到达菊华村站大里程端。

为确保盾构区间双线在穿越加油站期间的安全性，计划在盾构穿越油库前后15m时，加油站停业，提前将油库内油气抽空并注满水，盾构穿越后加油站恢复使用。

3.盾构穿越石化加油站采取措施

3.1技术准备

1.考虑到存油储库会有遗漏及挥发性可燃气体对盾构下穿既有石化加油站造成影响，需在盾构穿越前在加油站土体内部安设气体检测装置;

2.施工材料必须准备充足，以保证穿越过程中施工不间断;

3.严格按照设计要求，稳定控制盾构顶进压力，控制盾构出土量以及盾构姿态。保证盾构背后注浆及时，是盾构管片与土体间无间隙;

4.因设备故障停止盾构推进过程中注意相关问题：停机前合理设定目标土压力、调整控制盾构姿态。做好盾构停推时的准备工作，采用同步注浆和二次注浆措施防止地表沉降的扩大，同时加强地表变形监测、采用信息化施工等综合控制技术。

5.盾构穿越前，应提前设置50m的试验段，已验证盾构掘进参数的合理性;

6.对盾构施工过程进行实时监测，保证盾构推进参数严格按照设计参数并及时调整反馈。通过监测参数，对盾构掘进、背后注浆等实时跟踪。

3.2盾构下穿石化加油站施工参数

施工过程应该极大限度的控制盾构施工对周边土体的扰动，以及减少土体损失率。现有研究中认为盾构施工引起周围土体变形主要有两个方面[1]，一方面为盾构施工过程中掌子面土压力无法保证，一方面为盾构切削土体造成的土体损失。盾构同步注浆质量也会造成地表沉降过大。通过控制盾构推力、出土量、正面土压力、由于地层损失引起的空隙、盾构姿态控制以及推进速度可以较好地减少土体变形。其关键技术为通过土仓压力保证掌子面稳定以及通过同步注浆及时填充因土体损失造成的盾卫空隙。

土仓压力值可以通过理论计算进行初步确定，并且通过试验段掘进，对地表沉降监测数据实时分析，以微调土仓压力数值，从而更为精准的控制地表沉降。并且设置合理的推力、推进速度等参数，也能够有效防止土体超挖，减少地表沉降。

每环的实方体积为不大于40m3，虚方系数为1.2～1.5，因此出土量为47-58.6m3，施工时严禁土方超挖，出现超挖及时进行同步注浆补充及二次注浆。

区间隧道埋深为5～20m，根据，求得盾构机上部、中部及下部土压力如表1所示[2]，具体推进参数见表2。

3..3盾构穿越后采取措施

盾构下穿过程中及下穿后应对既有石化加油站进行监测，如果出现地表变形过大，需对该段进行洞内注浆加固。

利用注浆设备对衬砌背后围岩进行注浆加固，进一步改善围岩环境，提高围岩自承能力;其中，注浆孔采用等距布孔，梅花型布置，注浆孔的孔间距为0.8m扩散半径，排间距为孔距的0.87倍;在砂性土层，渗透注浆孔的孔间距取值为0.8-1.2m;在粘性土层，劈裂注浆孔的孔间距取值为1.0-2.0m。

注浆加固计算示意图如图2所示，隧道注浆加固的范围由公式（1）～（5）计算得到：

注浆区域宽度：（1）;

注浆区域高度：（2）;

其中，公式（1）中的（3）;

注浆厚度：（5）;

其中，k为塌落系数，根据多个侵限隧道统计取值，土质取值为1.5-3，岩质取值0.5-1.5;