某浅埋暗挖隧道下穿高压燃气管风险分析

陈慧+王涛

摘 要：本文针对某浅埋暗挖隧道穿越不良地质条件引起的自身风险和下穿高压燃气管线的环境风险进行风险识别和评估，并提出相关的控制保护措施。

关键词：浅埋暗挖隧道；风险；控制措施

1、引言

在城市软弱围岩地层中，在浅埋条件下修建地下工程，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅（或其他钢结构）和锚喷作为初期支护手段，遵循“新奥法”大部分原理，按照“十八字”原则（即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测）进行隧道的设计和施工，谓之城市地下工程浅埋暗挖技术。浅埋暗挖技术是迫于地下工程周边环境复杂而发展起来的一项新技术，在实施过程中存在诸多风险。

根据《北京市轨道交通工程建设安全风险技术管理体系》的规定：

自身风险工程应根据工程设计及施工工法特点、地质条件复杂性和技术可控性等，以及工程自身风险发生的可能性及后果严重程度进行分级，分为一级自身风险工程、二级自身风险工程和三级自身风险工程。

在设计阶段，设计单位应根据上述分级原则，进行风险识别和风险工程分级。

2、某浅埋暗挖隧道下穿Φ700高压燃气管风险源概况

区间隧道下穿Φ700高压燃气管，影响范围10米，管线为直埋式，管底距离拱顶1米。区间隧道和管线的关系详见图1。环境安全风险等级为一级。

3、计算分析及安全判别

对暗挖隧道下穿Φ700高压燃气管进行有限元模拟分析，分析计算结果如下图所示。

暗挖隧道施工对管线的影响主要从以下两个方面进行判别：（1）管线沉降控制标准：参考北京地鐵施工总结的相关技术标准，地表最大斜率为2.55×10-3；（2）管线弯曲曲率控制标准：根据《城镇燃气输配工程施工及验收规范》（CJJ33—2005）规定，燃气钢管敷设的曲率半径应满足管道强度要求，且不得小于钢管外径的1500 倍。

根据计算结果，当大跨隧道施工引起拱顶最大沉降为13 mm时，地表的最小曲率半径为1317m，最大斜率为7.59×10-4（小于2.55×10-3），引起管线最大附加弯矩170kNm2，管线最大附加拉应力为27MPa，管线最大附加压应力为15MPa。管线的最小曲率半径为1136m（小于Φ700高压燃气管的最小曲率半径1050m）。初步判定此时管线是安全的，但安全性不高。因此，要严格控制暗挖隧道施工过程中引起的地层竖向位移，以确保Φ700高压燃气管的安全。

4、主要采取的保护措施

暗挖施工时建议采用顶部密排大管棚加固地层，及时喷砼、架设钢隔栅，封闭初期支护；二衬施工凿除临时中隔壁时注意及时架设临时支撑；同时密切监测隧道拱顶位移、洞内水平收敛及管线的沉降。施工时严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的指导原则。

5、结 语

对浅埋暗挖隧道施工风险进行风险识别、风险评价、风险控制，在施工前建立相应的动态前瞻性决策系统，对各个施工过程潜在风险源进行科学的分析，从而在施工中有效地降低风险带来的损失，预防、预测和控制事故的发生。

参考文献：

[1] 北京市轨道交通工程建设安全风险技术管理体系（施行第二版），北京市轨道交通建设管理有限公司

[2] 王涛，魏纲，徐日庆，隧道开挖对邻近地下管线影响的预测分析，岩土力学，2006， 27.

[3] 王涛，徐日庆，齐静静，隧道施工对邻近桩体轴向变形和受力的影响，地基处理，2007，18（2）.

[4] 王涛，徐日庆，齐静静，盾构掘进引起的土体附加应力场分析，浙江大学学报（工学版），2008，42（11）

[5] 城镇燃气输配工程施工及验收规范（CJJ 33-2005）

作者简介：

陈慧，女，1983年生，助理工程师，主要从事地铁工程的设计工作。