探討下穿燃氣管線隧道施工技術管理

（中國建筑第七工程局有限公司，河南鄭州 450000）

1 工程概況

某區間隧道管線設計中存在燃氣管線，對比設計圖紙進行現場管線調查，存在一根距離隧道拱頂2.26 m、管線尺寸為D400 mm的燃氣鋼管，燃氣管線走向為斜角本項目隧道右線。根據設計圖紙提供的燃氣線信息，通過物探測定燃氣線橫跨區間里程為右DK16+287。

目前，右線掌子面里程為DK15+645，距離燃氣線642 m（小里程方向）；施工范圍內燃氣線最大埋深7.98 m（右線），隧道最大埋深10.24 m（右線），燃氣線位于右線拱頂位置為約2.26 m處。燃氣線位于黏質粉土層，隧道右線軌面線以上為黏土層，軌面線以下為堅硬石灰巖層。

根據地質掃描結果顯示，右線掌子面前方100 m范圍內存在較多空洞，造成爆破施工時多次出現地表及管線沉降預警，繼續施工存在安全隱患。為保證下穿燃氣線施工安全，按期完成土建施工任務，應對隧道下穿此燃氣管線采取加固措施，加固措施采用雙液漿。

燃氣管線周邊主要為黏土，厚度較大，土體中孤石及風化殘留體普遍發育，軟弱不均，土體結構性強，易受擾動破壞。為探明燃氣線具體實際位置，采用超前探測儀器進行路面探測，探測反射波效果較好，可探明具體位置及深度。

2 總體方案

（1）燃氣管線加固范圍：線右DK15+721～DK15+740。

（2）加固措施：以往的鋼筋格柵間距為0.8 m，現調整為0.5 m；隧道拱采用超長小導管間距3.5 m，調整為2 m；在拱部外側160°范圍內增加打入一排小導管，導管長度為2.5 m，仰角為25°，縱向間距為100 cm，環向間距為30 cm。

（3）加密布設洞內拱頂沉降觀測點：設置洞外路面沉降觀測點，每5 m設置一道，隧道內兩側收斂點增加一倍，若管線沉降達到橙色預警，應在隧道拱頂補充打入2 m×2 m注漿管，進行補充注漿。

（4）注漿漿液：采用水泥水玻璃雙液漿進行注漿。

3 注漿設計及施工

3.1 注漿原材料

注漿水泥采用普通硅酸鹽水泥P.O42.5，經檢測已合格；水玻璃濃度為35波美度，采用自來水供水；根據實際情況確定添加劑，并準備到位；準備波紋管、止漿栓塞、配套止水閥、堵漏劑等施工材料。

3.2 注漿設計參數

（1）漿液：注漿所用材料為雙液漿（水泥-水玻璃），水泥采用42.5的普通硅酸鹽水泥，水玻璃濃度為35波美度，水灰質量比為1∶1，水玻璃摻量體積比為40%。

（2）注漿孔：開孔直徑為50 mm，深度L=3.0 m。

（3）孔位布置：0.8 m×0.8 m（環×縱），梅花形布置。

（4）孔口套管：孔口套管采用Φ42無縫鋼管，長度3 m，管尾安裝止水閥門。

（5）注漿壓力：0.3～0.5 MPa。

（6）擴散半徑：1 m。

（7）注漿段長度：3 m。

（8）漿液凝結時間：80～120 s。

3.3 注漿工藝流程

施工順序：現場準備→隧道清渣及引流→布孔及套管安裝→注漿。

（1）現場準備：現場施工水泥直接運輸到隧道注漿掌子面附近，再進行水泥漿制作。為減少材料運輸量、提升施工進度，在豎井口設置一個存放箱用以存放施工用水玻璃，施工時通過鋪設臨時管道將水玻璃輸送至注漿機內，以滿足注漿作業需要的水玻璃施工準備。

每次開鉆前，應確認拱部上方及前方的巖層地質情況，確認后開挖進尺。在拱頂部超前探孔每次不少于2個位置，角度向上且不小于45°，探孔長度4.0 m。超前探孔打設時，比較鉆桿的前進速度，鉆爆工作人員根據經驗感知巖石的軟硬程度。如遇空洞，應按照圖紙要求施工，嚴格控制施工進尺，上臺階開挖每循環進尺為一榀，及時對超前小導管及鎖腳錨管進行注漿，初支完成后應及時注漿，保證初支后密實，注漿位置距開挖工作面5 m。

（2）隧道清渣及引流：在施工前應先將隧道出水部位積水排出，并將垃圾、浮渣、淤泥清理干凈。

完成清渣后，在出水點位置打設1 mΦ50孔，安裝Φ42無縫鋼管作為引流管，引流管口安裝止水閥門、排水軟管，將水引流至注漿范圍外，引流管管壁與注漿孔前縫隙使用堵漏粉封堵嚴密。

（3）布孔及套管安裝：根據出水點位置進行布孔，注漿孔開孔直徑為50 mm，深度L=3.0 m，孔位布置0.8 m×0.8 m（環×縱），梅花形布置。鉆孔過程中，如遇到鉆出水量明顯增加時，應停止鉆進，減少鉆注施工過程中的排出水量。

注漿孔管口位置安裝1 m注漿Φ42無縫鋼管用作注漿套管，注漿管口安裝止水閥門，注漿套管與注漿孔前縫隙使用堵漏粉封堵嚴密。

鋼管前端加工為尖錐形，尾部焊接Φ8 mm鋼筋加勁箍，管壁上每隔10 cm梅花形鉆眼，眼孔直徑8 mm，尾部長度不小于50 cm，尾部焊接一圈6 mm加強筋。

（4）注漿：注漿漿液選用水泥水玻璃雙液漿，水泥采用P.O42.5，水玻璃采用40波美度的水玻璃。注漿采用雙液注漿泵，注漿壓力控制在0.3～0.5 MPa，水泥漿水灰比為1∶1（質量比），水泥漿與水玻璃稀釋液的配比為1∶0.3（體積比）。控制漿液凝結時間，控制在80～120 s效果較好。

3.4 注漿量計算

查勘察報告可知黏質粉土孔隙比為0.691，滲透系數為347，黏土孔隙比為0.790，滲透系數為3.74，鋼管間距為800 mm×800 mm，采用梅花樁布孔方式，直徑為1 m，注漿斷面面積為40 m2。水泥漿：水玻璃為1∶1，水泥漿水灰比為1∶1。

空隙比為0.691，孔隙率為0.409，注漿斷面需要62根鋼管，每根管加固土體體積0.785 m3，每個注漿管的注漿量為230 L/m，每延米總注漿量14 260 L，根據燃氣影響范圍，左、右各增加5 m，以30 m長度計算，每根注漿管長為3 m，注漿開挖長度為3 m，總注漿量55.8 m3。

4 地表監測方案

4.1 儀器沉降監測

（1）基準點為本工程控制點引入，高程點不少于2點，平面坐標點不少于3點，采取標識圍護措施。

（2）監測點采用常規測量監測點，鋼制測釘，嚴禁監測點打設過程中接觸燃氣管線，每5 m布置一道燃氣管線。

（3）每次爆破后監測一次，施工至燃氣管線前后10 m范圍內施工循環監測3次（爆破施工前一次、爆破后監測一次、拱架噴射混凝土后2 h監控一次）。監測數據有突變時，監測頻率加密到2～3 次/d。

（4）地面沉降值為±2 mm/d，累計沉降值-20～+8 mm，若管線監測數據有較大異常，應及時預警，立即停工，撤出工作人員，地面嚴禁車輛通行，找出原因后做進一步處理，沉降速率趨于穩定后，預警平臺及時消警。

（5）將監測日報、監測點的監測動態曲線報送相關單位，并上傳至專用網絡平臺；數據預警后立即分析原因并制定對策。

4.2 沉降控制措施

（1）嚴格按照目前圖紙進行施工，與項目管理單位總工辦和設計院加強溝通，將監測日報和監測點的監測動態曲線報送設計單位，每日登陸可視化監測平臺查看數據。

（2）注漿前隧道臺階位置須增加臨時橫撐，必要時增加豎向支撐，臨時橫向支撐可采用22#工字鋼，兩端焊接在格柵鋼架上。豎向支撐可采用20#工字鋼，工字鋼頂部與隧道頂部支撐精密，工字鋼須符合國家規范要求，驗收符合標準方可使用。

在工字鋼上方每2 m布置一道監測點，發現工字鋼變形超過2 cm時，應加密布置工字鋼，并密切觀察。

（3）安排專人每日巡檢路面情況，專人每隔3 h在道路上巡視一遍，詳細記錄道路變化情況并留存影像資料。

（4）燃氣管線影響范圍30 m內道路滿鋪鋼板，鋼板厚度為20 cm，鋼板上每隔1 m橫向焊接直徑12 mm螺紋鋼筋。

（5）隧道開挖已經采取超前地質預報，但每次開鉆前需要先施工拱部的超前探孔，明確前方拱部上方、前方的巖層地質情況后開挖進尺，確保地質資料準確無誤。

超前探孔每次不少于2個（若兩個探孔不能確認，可增加），在拱頂部，角度向上不小于45°，探孔長度4.0 m。打設超前探孔時現場施工技術人員須現場旁站，嚴禁出現方向錯誤導致鉆桿接觸燃氣管道。

（6）施工過程中不可避免出現沉降，經過設計院同意，沉降控制在2 cm以內，沉降最大速率不超過±2 mm/d，沉降速率趨于穩定后，預警平臺應及時消警。

（7）注漿過程中若發現地面監測點累計達到+8 mm，應立即停止注漿，調整注漿壓力，注漿壓力過大導致地面隆起會對地面產生較大損傷。

（8）嚴格控制施工進尺，上臺階開挖每循環進尺為一榀，隨挖隨支，及時對超前小導管、鎖腳錨管進行注漿，初支完成后應及時注漿，保證初支后密實，注漿位置距開挖工作面5 m。

5 結語

本工程項目探測燃氣管線的具體位置，分析具體走向埋深、影響范圍內的巖土水文地質情況，查找相關資料和技術參數，采用水泥水玻璃雙液漿進行注漿加固，在過程中注漿量和工程費用得以有效控制。施工工程中應同時進行隧道內、行車路面監控量測，爆破時控制爆破震動速度，施工過程中以數據為支撐，保證隧道施工安全和燃氣管線的安全。