一、工程概況

　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1.1天然氣管道過隧道頂部的橫斷面?

　　外岙一號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149m。經過現場勘查，在外岙1#隧道山頂有一直徑Ф30cm的慈溪天然氣管道，該段天然氣管道設計壓力為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）。進出口距離管道的距離分別為65m和84m。

　　外岙一號隧道位于剝蝕低山丘陵區，相對高差約60m，自然坡度15°～30°，植被發育，主要為楊梅樹林。

　　圍巖分級：Ⅴ級圍巖129m，Ⅳ級圍巖20m。

　　二、施工技術方案

　　根據國務院2001年第313號令《石油天然氣管道保護條例》：第二十六條?違反本條例的規定，在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，斷面開挖取0.15kg/m。嚴格控制裝藥量，控制隧道安全震動速度小于1cm/s。

　　距管道距離小于50m范圍不采取任何爆破作業，采用鉆孔灌膨脹劑再用鑿巖機進行開挖和破碎巖石的施工方法。

　　進入天然氣管道下部施工前，考慮到隧道開挖后可能會產生地表沉降，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，確保隧道在開挖過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范圍內不能采取炸藥爆破的方式進行開挖作業，因此為了天然氣管道的安全，我們采用兩種方案進行開挖：一：鉆孔灌膨脹劑對巖石迫裂的辦法進行開挖和破碎作業；二：當遇到比較破碎的巖層，灌注膨脹劑迫裂的效果不理想，采取人工風鎬配合破碎機進行開挖。

　　迫裂法作用機理：膨脹劑灌入孔中，發生水化反應，放熱、固結、體積膨脹，對孔壁施加壓力，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如下：

　　炮孔按梅花形排列，以利于把巖石破碎成小塊，見下圖3.2

　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3.2爆破布孔圖

　　⑵孔距?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

　　⑶最小抵抗性和排距是介質強度、自由面狀況、孔徑的函數，一般可參照下表選取

　　最小抵抗線值????????????????????????????表2

　　⑷孔深L=αΗ,H為被破碎體高度，α為經驗系數，對厚巖α=1.05

　　⑸每米炮孔裝填量及參考單耗，見下表

??????????????????????????????????每米炮孔用藥量???????????????????????????表3

??????????????????????????????單位體積破碎用量????????????????????????????表4

　　⑹膨脹劑迫裂法裝填及養護工藝如下：

　　①拌料??散裝粉狀膨脹劑，嚴格按選定水灰比，一般控制在0.28～0.33用人工或手提式攪拌機拌勻，攪拌時間不超過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生氣泡為止，一般4～5分鐘即可。

　　②裝填?攪拌好的漿體必須在5～10min內裝完，然后用塞子封口。

　　2、安全注意事項

　　因膨脹劑對皮膚有腐蝕作用，要避免直接接觸，沾上要立即用清水洗凈、裝填作業時，裝填人員要戴防護眼鏡，作業人員避免進入已裝填好的區段，以防噴孔傷人。

　　㈡圍巖支護方法及工藝

　　1．開挖方式

　　隧道的施工方法與支護參數及輔助施工措施密切相關,根據監控結果合理調整支護參數,從而確保施工安全及天然氣管道的安全。

　　外岙一號隧道隧道主要以Ⅳ、Ⅴ級圍巖為主，Ⅳ級圍巖共長20m、Ⅴ級圍巖共長129m。

　　Ⅴ級圍巖開挖采用CRD法，Ⅳ級開挖掘進方法采用三臺階七步開挖，開挖掘進的方式全部采用鑿巖機對隧道斷面內的巖層進行機械破碎，裝載機裝碴，自卸車輛進行運碴出碴。

　　機械開挖掘進中堅持“短進尺、強支護、勤量測、緊襯砌、快封閉”的原則。

　　2.支護方法

　　2.1.為保護洞頂天然氣管道，施工中注意事項：

　　2.1.1.隧道施工應堅持“機械掘進、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則。開挖進尺嚴格控制在50cm，嚴禁塌方發生。

　　2.1.2.開挖方式均采用機械開挖，不采取爆破。

　　2.1.3.工序變化處之鋼架（或臨時鋼架）應設鎖腳鋼管，且必須對鎖腳鋼管進行注漿，以確保鋼架基礎穩定。

　　2.1.4.當現場導坑開挖孔徑及臺階高度需進行適當調整時，應保證側壁導坑臨時支護與主體洞身鋼架連接牢固，橫向鋼支撐可根據監控量測結果適當調整其位置。并考慮側壁導坑自身的穩定及施工的便捷性。

　　2.1.5.鋼架之間縱向連接鋼筋應按要求設置，及時施作并連接牢固。

　　2.1.6.臨時鋼架的拆除應等洞身主體結構初期支護施工完畢并穩定后，方可進行。

　　2.1.7.施工中，應按有關規范及標準圖的要求，進行監控量測，及時反饋結果，分析洞身結構的穩定，為支護參數的調整、澆筑二次襯砌的時機提供依據。

　　2.1.8.隧道施工以前須提前通知天然氣管道的產權單位，在產權單位允許后方可施工。開挖過程中嚴密監控，特別在天然氣管道中心5m范圍內設置警戒線，避免在開挖過程中施工機具接觸天然氣管道。對原有的天然氣管道警戒標志應該防護保留，并派專人定期檢查。管道開挖出來以后不能長期暴露，必須采取相應的措施及時處理。

　　2.1.9.制定詳細周密的安全方案進行備案。在隧道施工期間，派專人攜帶便攜式燃氣檢測儀在隧道施工場地周圍不停檢查空氣中天然氣濃度，出現異常立即停止施工，找出解決方案。

　　2.1.10.隧道施工結束后對施工范圍內的管道用2cm厚的鋼管做保護套管，以防止一旦發生天然氣泄漏爆炸不至于從隧道頂部炸開，確保隧道貫通鐵路通車后的運營安全。

　　2.1.11.雙口掘進的匯合點要距離管道斷面20m以外，防止施工機械同時震動對管道造成破壞。

　　2.2．初期支護

　　初期支護是復合式襯砌的重要組成部分,有足夠的強度和剛度控制圍巖下沉變形,外岙隧道工程初期支護主要采用直徑22mm，長4m的錨桿、28cm?厚噴射混凝土、I20工字鋼支撐及掛鋼筋網。軟弱破碎圍巖地段支護及早封閉成環。

　　在開挖每循環進尺0.6m后，停止掘進，先進行I20工字鋼環向封閉支撐，在兩側拱腳及時施作直徑50mm的鎖腳鋼管，同時進行環向注漿錨桿施工，讓山體圍巖與工字鋼及錨桿系統形成一個整體。待這一個支護循環施工完畢后再進行下一個循環的機械開挖掘進。

　　2.3.砂漿錨桿支護

　　砂漿錨桿采用螺紋鋼筋現場制作，長度為4m。錨桿采用錨桿臺車或風動鑿巖機鉆孔，鉆孔前根據設計要求定出孔位，鉆孔保持直線并與所在部位巖層結構面盡量垂直，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架按設計加工制作成型，初噴混凝土之后在洞內進行安裝，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，并使鋼架埋入混凝土中，鋼架拱腳必須放在牢固的基礎上，架立時垂直隧道中線，架設時中線、高程和垂直度由測量技術人員嚴格控制，并將錨桿與鋼架焊接連為整體，鋼架靠近圍巖側的保護層厚度不小于40?mm。

　　2.5．鋼筋網

　　鋼筋網選用HPB240鋼筋?，?鋼筋直徑6?mm或8?mm，鋼筋網由縱橫鋼筋加工成方格網片，鋼筋相交處可點焊成塊，也可用鐵絲綁扎成一體，網格間距200?mm—250?mm，保護層不小于20?mm,均在加工場統一加工成型后再運至洞內安裝。

　　2.6.濕噴纖維混凝土

　　外岙一號隧道Ⅳ、Ⅴ級圍巖支護設計中，臨時支護封閉掌子面采用素噴混凝土，Ⅳ、Ⅴ級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車，襯砌臺車長10m。

　　四、確保隧道施工安全的主要技術措施和其它保證措施

　　㈠主要技術措施

　　1.監控量測

　　監控量測的主要目的在于了解圍巖穩定狀態和支護、襯砌可靠程度，獲取二次襯砌及仰拱施作時機，確保施工安全及結構的長期穩定性。在隧道施工期間實施監測，提供及時、可靠的信息用以評定隧道工程在施工期間的安全性，并對可能發生危及安全的隱患或事故及時、準確地預報，以便及時采取有效措施，避免事故發生的同時指導設計和施工，實現“動態設計、動態施工”的根本目的。

　　監控量測主要做好這幾個方面的工作：一是和產權單位簽定安全監控協議，由他們委托浙江逸欣天然氣公司負責管線的調查（包括：管道的材質、管壁的防護、焊縫情況）和監控管道位置的變化（包括：管道的下沉和擾動）等。二是，由我們自己做好隧道內、外的監控量測工作，及時掌握隧道拱頂變化、凈空變化、地表沉降情況，為安全施工起到指導作用。

　　具體操作流程為：

　　1.1.?監控量測斷面及測點設計

　　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。

　　必測項目量測斷面間距和每斷面測點數量????????????????????表6

　　沉降觀測按圍巖級別確定，本隧道Ⅴ級按5m、Ⅳ級按10m布設一個監測斷面。隧道洞口里程、隧線分界里程、明暗分界里程、有仰拱和無仰拱陳其變化歷程及隧道襯砌沉降縫兩側均設置一個斷面。除變形縫外每斷面布置2個沉降觀測點，分別布置在隧道中線兩側各4.6m處，變形縫處每個觀測斷面布置4個沉降觀測點，分別布置在隧道中線兩側各4.6m和變形縫前后各0.5m處。

　　1.2?.主要監測項目測點布置

　　①水平收斂

　　測方法采用水準抄平方法，基準點分別設置在洞內和洞外（用于校核），視線長度一般不大于30m，監測誤差控制在1.0mm以內（高程誤差0.7mm），必要時采用冗余觀測方法來提高監測精度。測點布置如圖1、2所示。