地鐵區(qū)間側穿既有加油站處理方案研究

任志亮　張　暉

(1.中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，山東濟南　250022；2.山東大明工程咨詢有限公司，山東青島　266000)

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地鐵區(qū)間側穿既有加油站處理方案研究

任志亮1張暉2

(1.中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，山東濟南250022；2.山東大明工程咨詢有限公司，山東青島266000)

隨著中國城市化進程的加快，地鐵作為城市重要交通工具，線網(wǎng)規(guī)劃越來越密集，大量的新建線路需要側穿加油站等既有設施。在青島、大連等地區(qū)特有的上軟下硬巖石地層中，暗挖隧道需采用鉆爆法施工，側穿加油站的施工措施主要有控制爆破震速，停運加油站，打設減震孔等。根據(jù)實際工程對地鐵區(qū)間側穿既有加油站施工技術進行研究，分析各種處理措施可能出現(xiàn)的問題及改善方法。

上軟下硬地層地鐵區(qū)間側穿加油站減震孔

大量的新建地鐵線路不可避免地會側穿加油站等既有設施。區(qū)間隧道處于上軟下硬的巖石地層中時主要采用鉆爆法施工，側穿加油站的主要施工措施有：控制爆破震速、停運加油站、區(qū)間與加油站之間打設減震孔等。目前國內(nèi)區(qū)間側穿加油站的實例較少，以青島一地鐵區(qū)間側穿既有加油站為工程實例，分析在區(qū)間側穿加油站時，在設計階段、施工階段需注意的各種問題，并對區(qū)間與加油站之間打設減震孔方案進行研究。

青島、大連具有上軟下硬的特有地質條件，地層上部多為沉積厚度不一的第四紀松散堆積物，厚度較小，下部為區(qū)域性酸性巖漿侵入形成的穩(wěn)固花崗巖巖基或震旦系長嶺子組板巖，地下巖層硬度不均[1]。加油站為高爆炸隱患工程，在上軟下硬地層中開挖區(qū)間隧道，避免爆破施工產(chǎn)生的震動對臨近加油站或建構筑物產(chǎn)生影響尤為重要。區(qū)間隧道施工風險較大，在設計階段應根據(jù)區(qū)間和加油站的位置關系制定專項設計方案，并在施工中采取必要的措施。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗，在區(qū)間隧道側穿加油站時，通常采用三種措施：第一，在左右線隧道開挖至距加油站20 m范圍內(nèi)時停運加油站；第二，控制爆破巖石的震速；第三，在加油站和區(qū)間中間區(qū)域打設減震孔。

1　區(qū)間隧道開挖至加油站范圍內(nèi)停運加油站

左右線隧道開挖至距加油站20 m范圍內(nèi)時，對加油站采取停止加油站一切運營的措施，對現(xiàn)有庫存油體進行抽空并轉移，待區(qū)間左線和右線隧道開挖至左20 m范圍外時，依據(jù)油庫和管道破損情況對其進行修補，經(jīng)檢測滿足運營要求時恢復加油站運營。

此項處理措施的優(yōu)點是施工安全系數(shù)高，但需補償加油站停運期間的損失，涉及經(jīng)濟補償費用較高。

2　控制爆破震速的措施

控制爆破震速的方法主要采用靜態(tài)爆破或控制爆破中炸藥使用量兩種方式。

靜態(tài)爆破(又稱靜態(tài)破碎)是將一種含有鈣、鋁、鎂、硅、鐵等元素的無機鹽粉末狀破碎劑，用適量水調成流動狀漿體，直接灌入鉆孔中，經(jīng)水化反應后，產(chǎn)生巨大膨脹壓力(可達30～50 MPa)，將混凝土(抗拉強度1.5～3.0 MPa)或巖石(抗拉強度4.0～10.0 MPa)脹裂、破碎[2]。靜態(tài)爆破最大優(yōu)點是不產(chǎn)生爆破聲響、爆破飛石、爆破粉塵、爆破震動，以及爆破所產(chǎn)生的有毒、有害氣體。缺點是投入的施工機械設備多，在微風化巖石中，靜態(tài)爆破速度慢，破碎效果一般。

控制爆破中炸藥使用量在鉆爆法施工中是至關重要的一個措施。減小爆破震源的爆炸能量，以控制爆破震動的危害程度。區(qū)間在穿越加油站區(qū)域時，應嚴格遵守“短進尺，弱爆破”的施工原則，根據(jù)圍巖類別進行掘進，每個循環(huán)進尺可控制在0.5 m，裝填炸藥爆破，藥量必須適中(甚至少裝)，藥量過大的強爆破對圍巖損傷嚴重，較大的震動易引起加油罐等的破裂。

3　在加油站和區(qū)間中間區(qū)域打設減震孔

在加油站和區(qū)間中間區(qū)域打設減震孔可有效地阻斷震動波傳播擴大，減少爆破震動波的影響范圍。具體處理措施為：在加油站與結構中間打設兩排減震孔，減震孔中放入防止塌孔的材料，降低爆破震動對加油站的影響。減震孔為減少加油站震動的輔助措施，在爆破施工作業(yè)時，需優(yōu)化爆破參數(shù)設計，精心施工，避免震動速度較大或速度離散較大，并加強監(jiān)測。

此項處理措施不需要加油站停運，施工處理措施費用低。

4　在加油站和區(qū)間隧道之間打設減震孔

4.1工程概況

青島地鐵某區(qū)間側穿加油站，該加油站位于道路交叉口西北側，為二級加油站，建成于1997年，站內(nèi)設有埋地臥式油罐4個，汽油罐3個(容積分別為30 m3、10 m3、10 m3)，柴油罐1個(容積分別為50 m3)，加油站油罐總容積為75 m3。隧道拱頂埋深約16 m，與油罐水平凈距約30 m，與加油機水平凈距約15 m。區(qū)間右線二襯結構頂拱處于微風化角礫凝灰?guī)r中。根據(jù)《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》(GB 50156—2012)，埋地油罐與重要的公共建筑安全距離為40 m，區(qū)間開挖時需要對加油站采取防護措施，采用打設減震孔的降低震動措施。

4.2減震孔布設方法

在施工前，應詳細探明地下管線情況，保證施工的安全。首先在距離區(qū)間結構3～5 m處施工減震孔導向墻，導向墻的作用起到對導向管定位的作用。然后打設兩排減震孔，減震孔深度宜為地面至區(qū)間仰拱底的距離。

鉆孔直徑可采用110 mm、鉆孔孔心間距0.5 m、鉆孔內(nèi)插直徑90 mm的PE聚乙烯管，此管為兩端封閉的中空管，管頂上方0.8 m的鉆孔需用水泥砂漿封堵密實，下端密封即可。應加強現(xiàn)場的施工監(jiān)測，確保施工安全，爆破監(jiān)測點應布設在加油機基礎及油罐同等位置的地面上。

圖1　區(qū)間側穿加油站減震孔平面布置

區(qū)間與加油站之間的區(qū)域共打設減震孔172個，區(qū)間側穿加油站減震孔平面布置如圖1所示，在對區(qū)間爆破施工時，對受保護區(qū)監(jiān)測點和與爆心相同距離非保護區(qū)監(jiān)測點同時進行連續(xù)震速監(jiān)測。區(qū)間側穿加油站減震孔剖面如圖2所示。

圖2　區(qū)間側穿加油站減震孔剖面

4.3施工中的爆破震速控制

減震孔為減少加油站震動的輔助措施，在爆破施工作業(yè)時，需優(yōu)化爆破參數(shù)設計，精心施工，避免震動對加油站的影響。考慮該加油站建設年代較早，爆破震速應控制在0.5 cm/s。

打設減震孔的處理措施在該項目中得到了良好的運用，通過減震孔對巖石的隔斷，有效地降低了爆破震動，減震孔的最大減震率達到約20%，取得了很好的效果。該措施不需要停用加油站，施工處理措施費用相對較低。

5　施工注意事項

在做區(qū)間側穿加油站方案之前，應對加油站基礎資料，包含建設年限、儲油(氣)罐個數(shù)、儲量、加油機數(shù)量等資料進行詳細調查，并結合各加油站具體情況細化風險分析。

應按《城市軌道交通地下工程建設風險管理規(guī)范》(GB50652—2011)確定是否做專項設計，對不需要做專項設計的區(qū)間應在設計文件中提出對加油站的保護措施。

在區(qū)間施工至該加油站外20 m區(qū)域時，油灌和加油機的爆破震速安全指標宜控制為0.5 cm/s，并明確爆破監(jiān)測點布設位置。減震孔布置不宜過密，否則易發(fā)生串孔，減震孔間距宜為0.3～0.5 m。

對距離區(qū)間較近的加油站，在施工前應對其安全狀況進行檢測。施工期間還應對加油站設備滲漏情況進行監(jiān)測，在洞內(nèi)設置可燃氣體檢測設備。施工期應注意防火要求，避免明火作業(yè)。施工時，應避開加油站作業(yè)高峰期，并在管理上采取有效措施，避免人為因素造成的險情。

6　結論

區(qū)間側穿加油站在地鐵項目建設過程中屬于非常重要的一部分，直接影響到整個項目的施工進度及安全風險，本文所提及的在上軟下硬地層中區(qū)間隧道側穿加油站的一些方式方法、解決思路，也是筆者多年來對地鐵鄰近加油站處理方案認識的總結。在實際工程中應對地鐵區(qū)間側穿加油站的設計、施工方案進行專項論證，施工時切實踐行設計方案，保障加油站的和施工隧道的安全。

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[11]TB10012—2007鐵路工程地質勘察規(guī)范[S]

The Research on Management Plan of a Subway Project with a Tunnel Section Nearby the Existinggas Station

REN Zhiliang1ZHANG Hui2

2016-01-27

任志亮(1982—)，男，2010年畢業(yè)于石家莊鐵道大學結構工程專業(yè)，工學碩士，工程師。

1672-7479(2016)02-0100-03

U231+.3

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