摘要:文章分析了某段隧道所處的自然環境,由于山體頂部有天然氣管道,故施工安全十分重要。主要講解了在鐵路隧道下穿天然氣管道施工方案設計和鐵路隧道下穿天然氣管道施工的主要措施。其安全施工措施主要有量測措施和安保措施兩部分是文章重點闡述的內容。對于同行遇到類似問題,具有借鑒意義。
關鍵詞:鐵路;隧道;天然氣管道;安全施工;安保措施
中圖分類號:TD352+.3文獻標識碼:A
1 鐵路隧道下穿天然氣管道現狀
該文所描述的鐵路隧道為某一山區,其隧道全稱長度為151米,現場勘查得知隧道所在的山頂有一直徑為30厘米的城市天然氣管道,該段天然氣管道設計的壓力為4Mpa。天然氣的管道在隧道線路的里程為DK111+410,方向上與鐵道線路幾乎垂直。天然氣的管道在山頂埋深約為1.25米,距離DK111+410隧道的斷截面距離洞頂的垂直距離為14米左右,如圖1所示?;疖囁淼肋M出口距離天然氣管道的距離分別為65米和84米。
圖1天然氣管道過隧道頂部的截面圖
該火車路過丘陵地區,隧道處于一座剝蝕低山的丘陵區,山頂到山腳的相對高度差約有六十米,山體坡度比較平緩,不到30°,山上植物茂盛,多數都是楊梅,也有茂密的灌木叢。山體的圍巖由兩級構成Ⅴ級圍巖129米和Ⅳ級圍巖20米。
2 鐵路隧道下穿天然氣管道施工方案設計
我國對于石油天然氣管道保護有相關文件,要求在石油天然氣管道中心線兩側或者管道設施場區外各50米范圍內禁止爆破。因為石油天然氣遇到火星會發生爆炸,為了避免惡性事故出現,因此限定場區外五十米的范圍內不得有爆破之類的施工。而隧道必須進行爆破施工環節,所以選擇大于五十米范圍以外采用控制爆破的方法來實施,爆破的孔深控制在0.75米至1米之間,孔的周邊眼單孔裝藥量,進行嚴格的控制,采取裝藥量控制在每米0.1千克的量,斷面開挖取每米0.15千克的量范圍內,這么做的目的是能控制隧道安全震動的速度小于每秒1厘米的量,這樣不會出現天然氣管道斷裂的現象。對于在距離天然氣管道小于50米的范圍不采取任何的爆破施工作業,對于這種地方就只有采用鉆孔灌膨脹劑結合鑿巖機進行開挖和破碎巖石的施工方法。當進入到天然氣管道下部的施工時候,必須要考慮到隧道開挖后可能會出現的地表沉降問題,這樣也會影響天然氣管道的安全。因此,設計方案采取鋼桁架懸吊天然氣管道的方案施工,以確保隧道在開挖過程中管道不因地表沉降而受到影響。
3 鐵路隧道下穿天然氣管道施工的主要措施
鐵路隧道下穿天然氣管道施工中先要監控量測、地質超前預報、防止地表下沉,安全方面要設置天然氣管道事故應急預案、通風技術、質量加固等措施。
3.1 對于量測的監控
量測監控是為了了解隧道圍巖的穩定狀態和支護、襯砌可靠的程度,為二次襯砌及仰拱施工做鋪墊,確保工程施工的安全和結構的長期穩定。在隧道施工中,要實時進行監測、提供可靠、及時的信息用以評定隧道施工過程中施工期間的安全性,并對可能發生的安全問題和存在的隱患進行評測,能做到及時、準確的預報施工情況,目的是為了能避免突發情況的出現,同時也便于指導和設計施工,達到動態設計、動態施工的目的。量測監控主要包含這幾個方面的內容:首先和產權單位進行簽訂監控協議,由他們負責天然氣管線的調研工作和監管天然氣管道位置的變化等內容。再就是,作為施工單位,我們自己做好隧道內、外的測量監控工作,及時的掌握隧道拱頂的變化、凈空變化、地表沉降情況,為安全施工做好全面的準備工作。具體實施流程是,第一步監控量測斷面及測點設計,第二步布置主要監測項目測點,第二步中還有水平收斂、拱頂下沉、地表沉降等需要注意的內容。
具體的施工操作步驟如下:對于凈空變化、拱頂下沉和地表下沉等必測項目設置在同一斷面,其量測斷面間距及測點數量根據圍巖級別、隧道埋深、開挖方法等按表6進行,洞口及淺埋段量測斷面間距取小值。下表1列出了必測的項目。
表1 量測斷面間距和每斷面測點數量
根據表1所示數據,對斷面點進行詳細測量,認識其圍巖級別和開挖的方法,從而確保施工中不出現意外。對于沉降觀測,我們根據測量的數據按圍巖的級別來確定,該隧道Ⅴ級按5米、Ⅳ級按10米布設一個監測斷面。對于隧道洞口的里程、隧線的分界里程、明暗分界的里程、有仰拱和無仰拱等變化歷程以及隧道襯砌沉降縫的兩側,這些都設置一個斷面。量測時除了變形縫外每斷面布置2個沉降觀測點,還需要分別布置在隧道中線兩側各4.70米處,對于變形縫處的每個觀測斷面布置4個沉降觀測點,分別布置在隧道中線兩側各4.70米的位置和變形縫前后各0.50米的位置。
3.2 鐵路隧道下穿天然氣管道施工的安保措施
因為隧道要穿過的山體有天然氣管道,因此安全保護措施是必須的。在安保方面,要做到這幾點:制定天然氣管道突發事故應急預案、隧道施工必須做好通風技術、隧道施工時要確保工程質量,另外也要做好天然氣管道加固工作。
制定天然氣管道安全事故預案是防患于未然的必備措施,如果施工中出現天然氣管道被損壞的問題。要在第一時間切斷氣源、封鎖事故現場和封鎖危險區域,同時將現場人員迅速的撤離,設置警示標志,保護相鄰裝置和設備,確保安全。接著要做的就是?;?、停電、防止靜電火花,搬離易燃易爆等危險品,防止事態進一步的擴大和引發次生災害。之所以這么做,主要是因為石油天然氣遇到了火星就會發生爆炸,后果不堪設想,因此決不允許出現這種事情。接著設置警戒線和劃定安全區域,對事故現場和周圍地區的可燃氣體進行分析,同時分析有毒氣體、對大氣環境進行監測和氣象預報,必要的時候要將附近的居民撤離現場。還需要預防大事故出現,這時就需要制定事故應急救援的方案,組織實施,由相關主要領導負責,現場的救援工作要做好人身安全防護、避免天然氣中毒或燒傷等傷害,保護國家重要設施和標志,防止對江河、湖泊、交通干線等造成惡劣影響,對人民生命財產購置威脅。
因為施工的隧道是雙口掘進的方式,由于山體有天然氣管道,則設置兩臺110KW×2的通風機,各置于隧道的進口和出口處。在保證有效凈空的前提下,可以選用大直徑的風管來減少風阻,同時要控制通風時間,確保置換掌子面附近的施工距離足夠安全。
為了保證隧道施工的質量,需要增加隧道開挖的保證措施、砂漿錨桿的施工措施、噴射混凝土的施工措施、襯砌混凝土的施工措施,以此來確保隧道施工過程中,其工程的質量得以安全、不出現施工事故。
參考文獻
[1]孫全德.秦嶺特長隧道項目榮獲國家科技進步一等獎[J].巖土工程界,2004,(04).
[2]小馬.中機聯舉行“國家科學技術獎獲獎人員座談會”[J].中國機電工業,2007,(03).
[3]“中國鐵道學會科學技術獎“簡介[J].鐵道學報,2006,(03).
[4]推進科技創新造就杰出人才—朱镕基總理在國家科學技術獎勵大會上的講話摘錄[J].鐵道工程學報,2001,(01).