一、工程概況
圖1.1天然氣管道過(guò)隧道頂部的橫斷面?
外岙一號(hào)隧道位于浙江省慈溪市茶亭南外岙自然村。隧道起訖里程：DK111+345～DK111+494，全長(zhǎng)149m。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，在外岙1#隧道山頂有一直徑Ф30cm的慈溪天然氣管道，該段天然氣管道設(shè)計(jì)壓力為4Mpa,管道在隧道線路里程DK111+410,方向大致與杭甬客專線路方向垂直。管道在山頂埋深約1.2m，距離DK111+410隧道斷面洞頂垂直距離約14m（附斷面圖）。進(jìn)出口距離管道的距離分別為65m和84m。
外岙一號(hào)隧道位于剝蝕低山丘陵區(qū)，相對(duì)高差約60m，自然坡度15°～30°，植被發(fā)育，主要為楊梅樹(shù)林。
圍巖分級(jí)：Ⅴ級(jí)圍巖129m，Ⅳ級(jí)圍巖20m。
二、施工技術(shù)方案
根據(jù)國(guó)務(wù)院2001年第313號(hào)令《石油天然氣管道保護(hù)條例》：第二十六條?違反本條例的規(guī)定，在管道中心線兩側(cè)或者管道設(shè)施場(chǎng)區(qū)外各50米范圍內(nèi)禁止爆破。
因此，外岙1#隧道在施工中，大于50m范圍以外采用控制爆破，孔深控制在0.75-1m，周邊眼單孔裝藥量控制在0.1kg/m，斷面開(kāi)挖取0.15kg/m。嚴(yán)格控制裝藥量，控制隧道安全震動(dòng)速度小于1cm/s。
距管道距離小于50m范圍不采取任何爆破作業(yè)，采用鉆孔灌膨脹劑再用鑿巖機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖和破碎巖石的施工方法。
進(jìn)入天然氣管道下部施工前，考慮到隧道開(kāi)挖后可能會(huì)產(chǎn)生地表沉降，影響天然氣管道的安全。因此，設(shè)計(jì)方案采取鋼桁架懸吊天然氣管道的方案施工，確保隧道在開(kāi)挖過(guò)程中管道不因地表沉降而受到影響。
三、主要的施工方法和施工工藝
㈠巖石破碎方法及施工工藝
由于在50m范圍內(nèi)不能采取炸藥爆破的方式進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)，因此為了天然氣管道的安全，我們采用兩種方案進(jìn)行開(kāi)挖：一：鉆孔灌膨脹劑對(duì)巖石迫裂的辦法進(jìn)行開(kāi)挖和破碎作業(yè)；二：當(dāng)遇到比較破碎的巖層，灌注膨脹劑迫裂的效果不理想，采取人工風(fēng)鎬配合破碎機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖。
迫裂法作用機(jī)理：膨脹劑灌入孔中，發(fā)生水化反應(yīng)，放熱、固結(jié)、體積膨脹，對(duì)孔壁施加壓力，將孔壁外的巖石破裂。
1、主要工藝流程
⑴炮孔布置
膨脹劑迫裂法布孔參數(shù)如下：
炮孔按梅花形排列，以利于把巖石破碎成小塊，見(jiàn)下圖3.2
圖3.2爆破布孔圖
?、瓶拙?α=Κ×d，d為孔徑，k值按下表選取
????????????????????????混凝土的K值（孔徑≤50mm）??????????????表1
⑹膨脹劑迫裂法裝填及養(yǎng)護(hù)工藝如下：
?、侔枇??散裝粉狀膨脹劑，嚴(yán)格按選定水灰比，一般控制在0.28～0.33用人工或手提式攪拌機(jī)拌勻，攪拌時(shí)間不超過(guò)1min，攪拌好后馬上裝入孔中。筒裝膨脹劑只需將之放入盛水容器中浸泡直到不發(fā)生氣泡為止，一般4～5分鐘即可。
?、谘b填?攪拌好的漿體必須在5～10min內(nèi)裝完，然后用塞子封口。
2、安全注意事項(xiàng)
因膨脹劑對(duì)皮膚有腐蝕作用，要避免直接接觸，沾上要立即用清水洗凈、裝填作業(yè)時(shí)，裝填人員要戴防護(hù)眼鏡，作業(yè)人員避免進(jìn)入已裝填好的區(qū)段，以防噴孔傷人。
?、鎳鷰r支護(hù)方法及工藝
1．開(kāi)挖方式
隧道的施工方法與支護(hù)參數(shù)及輔助施工措施密切相關(guān),根據(jù)監(jiān)控結(jié)果合理調(diào)整支護(hù)參數(shù),從而確保施工安全及天然氣管道的安全。
外岙一號(hào)隧道隧道主要以Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖為主，Ⅳ級(jí)圍巖共長(zhǎng)20m、Ⅴ級(jí)圍巖共長(zhǎng)129m。
?、跫?jí)圍巖開(kāi)挖采用CRD法，Ⅳ級(jí)開(kāi)挖掘進(jìn)方法采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖，開(kāi)挖掘進(jìn)的方式全部采用鑿巖機(jī)對(duì)隧道斷面內(nèi)的巖層進(jìn)行機(jī)械破碎，裝載機(jī)裝碴，自卸車輛進(jìn)行運(yùn)碴出碴。
機(jī)械開(kāi)挖掘進(jìn)中堅(jiān)持“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、緊襯砌、快封閉”的原則。
2.支護(hù)方法
2.1.為保護(hù)洞頂天然氣管道，施工中注意事項(xiàng)：
2.1.1.隧道施工應(yīng)堅(jiān)持“機(jī)械掘進(jìn)、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則。開(kāi)挖進(jìn)尺嚴(yán)格控制在50cm，嚴(yán)禁塌方發(fā)生。
2.1.2.開(kāi)挖方式均采用機(jī)械開(kāi)挖，不采取爆破。
2.1.3.工序變化處之鋼架（或臨時(shí)鋼架）應(yīng)設(shè)鎖腳鋼管，且必須對(duì)鎖腳鋼管進(jìn)行注漿，以確保鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)定。
2.1.4.當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)坑開(kāi)挖孔徑及臺(tái)階高度需進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整時(shí)，應(yīng)保證側(cè)壁導(dǎo)坑臨時(shí)支護(hù)與主體洞身鋼架連接牢固，橫向鋼支撐可根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果適當(dāng)調(diào)整其位置。并考慮側(cè)壁導(dǎo)坑自身的穩(wěn)定及施工的便捷性。
2.1.5.鋼架之間縱向連接鋼筋應(yīng)按要求設(shè)置，及時(shí)施作并連接牢固。
2.1.6.臨時(shí)鋼架的拆除應(yīng)等洞身主體結(jié)構(gòu)初期支護(hù)施工完畢并穩(wěn)定后，方可進(jìn)行。
2.1.7.施工中，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)圖的要求，進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)反饋結(jié)果，分析洞身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，為支護(hù)參數(shù)的調(diào)整、澆筑二次襯砌的時(shí)機(jī)提供依據(jù)。
2.1.8.隧道施工以前須提前通知天然氣管道的產(chǎn)權(quán)單位，在產(chǎn)權(quán)單位允許后方可施工。開(kāi)挖過(guò)程中嚴(yán)密監(jiān)控，特別在天然氣管道中心5m范圍內(nèi)設(shè)置警戒線，避免在開(kāi)挖過(guò)程中施工機(jī)具接觸天然氣管道。對(duì)原有的天然氣管道警戒標(biāo)志應(yīng)該防護(hù)保留，并派專人定期檢查。管道開(kāi)挖出來(lái)以后不能長(zhǎng)期暴露，必須采取相應(yīng)的措施及時(shí)處理。
2.1.9.制定詳細(xì)周密的安全方案進(jìn)行備案。在隧道施工期間，派專人攜帶便攜式燃?xì)鈾z測(cè)儀在隧道施工場(chǎng)地周圍不停檢查空氣中天然氣濃度，出現(xiàn)異常立即停止施工，找出解決方案。
2.1.10.隧道施工結(jié)束后對(duì)施工范圍內(nèi)的管道用2cm厚的鋼管做保護(hù)套管，以防止一旦發(fā)生天然氣泄漏爆炸不至于從隧道頂部炸開(kāi)，確保隧道貫通鐵路通車后的運(yùn)營(yíng)安全。
2.1.11.雙口掘進(jìn)的匯合點(diǎn)要距離管道斷面20m以外，防止施工機(jī)械同時(shí)震動(dòng)對(duì)管道造成破壞。
2.2．初期支護(hù)
初期支護(hù)是復(fù)合式襯砌的重要組成部分,有足夠的強(qiáng)度和剛度控制圍巖下沉變形,外岙隧道工程初期支護(hù)主要采用直徑22mm，長(zhǎng)4m的錨桿、28cm?厚噴射混凝土、I20工字鋼支撐及掛鋼筋網(wǎng)。軟弱破碎圍巖地段支護(hù)及早封閉成環(huán)。
在開(kāi)挖每循環(huán)進(jìn)尺0.6m后，停止掘進(jìn)，先進(jìn)行I20工字鋼環(huán)向封閉支撐，在兩側(cè)拱腳及時(shí)施作直徑50mm的鎖腳鋼管，同時(shí)進(jìn)行環(huán)向注漿錨桿施工，讓山體圍巖與工字鋼及錨桿系統(tǒng)形成一個(gè)整體。待這一個(gè)支護(hù)循環(huán)施工完畢后再進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)的機(jī)械開(kāi)挖掘進(jìn)。
2.3.砂漿錨桿支護(hù)
砂漿錨桿采用螺紋鋼筋現(xiàn)場(chǎng)制作，長(zhǎng)度為4m。錨桿采用錨桿臺(tái)車或風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，鉆孔前根據(jù)設(shè)計(jì)要求定出孔位，鉆孔保持直線并與所在部位巖層結(jié)構(gòu)面盡量垂直，并保證注漿的飽滿度。
2.4.鋼支撐
鋼架由型鋼彎制而成。鋼架在洞外加工廠利用臺(tái)架按設(shè)計(jì)加工制作成型，初噴混凝土之后在洞內(nèi)進(jìn)行安裝，與定位鋼筋焊接。鋼架間以混凝土噴平，鋼架與巖面之間的間隙用噴射混凝土充填密實(shí)，并使鋼架埋入混凝土中，鋼架拱腳必須放在牢固的基礎(chǔ)上，架立時(shí)垂直隧道中線，架設(shè)時(shí)中線、高程和垂直度由測(cè)量技術(shù)人員嚴(yán)格控制，并將錨桿與鋼架焊接連為整體，鋼架靠近圍巖側(cè)的保護(hù)層厚度不小于40?mm。
2.5．鋼筋網(wǎng)
鋼筋網(wǎng)選用HPB240鋼筋?，?鋼筋直徑6?mm或8?mm，鋼筋網(wǎng)由縱橫鋼筋加工成方格網(wǎng)片，鋼筋相交處可點(diǎn)焊成塊，也可用鐵絲綁扎成一體，網(wǎng)格間距200?mm—250?mm，保護(hù)層不小于20?mm,均在加工場(chǎng)統(tǒng)一加工成型后再運(yùn)至洞內(nèi)安裝。
2.6.濕噴纖維混凝土
外岙一號(hào)隧道Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖支護(hù)設(shè)計(jì)中，臨時(shí)支護(hù)封閉掌子面采用素噴混凝土，Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖段采用改性聚脂纖維（鋼纖維）噴射混凝土。
3．二次襯砌
二襯采用自行式全斷面液壓鋼模襯砌臺(tái)車，襯砌臺(tái)車長(zhǎng)10m。
四、確保隧道施工安全的主要技術(shù)措施和其它保證措施
?、逯饕夹g(shù)措施
1.監(jiān)控量測(cè)
監(jiān)控量測(cè)的主要目的在于了解圍巖穩(wěn)定狀態(tài)和支護(hù)、襯砌可靠程度，獲取二次襯砌及仰拱施作時(shí)機(jī)，確保施工安全及結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。在隧道施工期間實(shí)施監(jiān)測(cè)，提供及時(shí)、可靠的信息用以評(píng)定隧道工程在施工期間的安全性，并對(duì)可能發(fā)生危及安全的隱患或事故及時(shí)、準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)，以便及時(shí)采取有效措施，避免事故發(fā)生的同時(shí)指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工，實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工”的根本目的。
監(jiān)控量測(cè)主要做好這幾個(gè)方面的工作：一是和產(chǎn)權(quán)單位簽定安全監(jiān)控協(xié)議，由他們委托浙江逸欣天然氣公司負(fù)責(zé)管線的調(diào)查（包括：管道的材質(zhì)、管壁的防護(hù)、焊縫情況）和監(jiān)控管道位置的變化（包括：管道的下沉和擾動(dòng)）等。二是，由我們自己做好隧道內(nèi)、外的監(jiān)控量測(cè)工作，及時(shí)掌握隧道拱頂變化、凈空變化、地表沉降情況，為安全施工起到指導(dǎo)作用。
具體操作流程為：
1.1.?監(jiān)控量測(cè)斷面及測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)
凈空變化、拱頂下沉和地表下沉（淺埋地段、管道頂部及前后5m斷面）等必測(cè)項(xiàng)目設(shè)置在同一斷面，其量測(cè)斷面間距及測(cè)點(diǎn)數(shù)量根據(jù)圍巖級(jí)別、隧道埋深、開(kāi)挖方法等按表6進(jìn)行，洞口及淺埋段量測(cè)斷面間距取小值。
必測(cè)項(xiàng)目量測(cè)斷面間距和每斷面測(cè)點(diǎn)數(shù)量????????????????????表6
管道焊接標(biāo)準(zhǔn)
