地铁区间侧穿既有加油站处理方案研究

任志亮　张　晖

(1.中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院，山东济南　250022；2.山东大明工程咨询有限公司，山东青岛　266000)



地铁区间侧穿既有加油站处理方案研究

任志亮1张晖2

(1.中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院，山东济南250022；2.山东大明工程咨询有限公司，山东青岛266000)

随着中国城市化进程的加快，地铁作为城市重要交通工具，线网规划越来越密集，大量的新建线路需要侧穿加油站等既有设施。在青岛、大连等地区特有的上软下硬岩石地层中，暗挖隧道需采用钻爆法施工，侧穿加油站的施工措施主要有控制爆破震速，停运加油站，打设减震孔等。根据实际工程对地铁区间侧穿既有加油站施工技术进行研究，分析各种处理措施可能出现的问题及改善方法。

上软下硬地层地铁区间侧穿加油站减震孔

大量的新建地铁线路不可避免地会侧穿加油站等既有设施。区间隧道处于上软下硬的岩石地层中时主要采用钻爆法施工，侧穿加油站的主要施工措施有：控制爆破震速、停运加油站、区间与加油站之间打设减震孔等。目前国内区间侧穿加油站的实例较少，以青岛一地铁区间侧穿既有加油站为工程实例，分析在区间侧穿加油站时，在设计阶段、施工阶段需注意的各种问题，并对区间与加油站之间打设减震孔方案进行研究。

青岛、大连具有上软下硬的特有地质条件，地层上部多为沉积厚度不一的第四纪松散堆积物，厚度较小，下部为区域性酸性岩浆侵入形成的稳固花岗岩岩基或震旦系长岭子组板岩，地下岩层硬度不均[1]。加油站为高爆炸隐患工程，在上软下硬地层中开挖区间隧道，避免爆破施工产生的震动对临近加油站或建构筑物产生影响尤为重要。区间隧道施工风险较大，在设计阶段应根据区间和加油站的位置关系制定专项设计方案，并在施工中采取必要的措施。根据以往的工程经验，在区间隧道侧穿加油站时，通常采用三种措施：第一，在左右线隧道开挖至距加油站20 m范围内时停运加油站；第二，控制爆破岩石的震速；第三，在加油站和区间中间区域打设减震孔。

1　区间隧道开挖至加油站范围内停运加油站

左右线隧道开挖至距加油站20 m范围内时，对加油站采取停止加油站一切运营的措施，对现有库存油体进行抽空并转移，待区间左线和右线隧道开挖至左20 m范围外时，依据油库和管道破损情况对其进行修补，经检测满足运营要求时恢复加油站运营。

此项处理措施的优点是施工安全系数高，但需补偿加油站停运期间的损失，涉及经济补偿费用较高。

2　控制爆破震速的措施

控制爆破震速的方法主要采用静态爆破或控制爆破中炸药使用量两种方式。

静态爆破(又称静态破碎)是将一种含有钙、铝、镁、硅、铁等元素的无机盐粉末状破碎剂，用适量水调成流动状浆体，直接灌入钻孔中，经水化反应后，产生巨大膨胀压力(可达30～50 MPa)，将混凝土(抗拉强度1.5～3.0 MPa)或岩石(抗拉强度4.0～10.0 MPa)胀裂、破碎[2]。静态爆破最大优点是不产生爆破声响、爆破飞石、爆破粉尘、爆破震动，以及爆破所产生的有毒、有害气体。缺点是投入的施工机械设备多，在微风化岩石中，静态爆破速度慢，破碎效果一般。

控制爆破中炸药使用量在钻爆法施工中是至关重要的一个措施。减小爆破震源的爆炸能量，以控制爆破震动的危害程度。区间在穿越加油站区域时，应严格遵守“短进尺，弱爆破”的施工原则，根据围岩类别进行掘进，每个循环进尺可控制在0.5 m，装填炸药爆破，药量必须适中(甚至少装)，药量过大的强爆破对围岩损伤严重，较大的震动易引起加油罐等的破裂。

3　在加油站和区间中间区域打设减震孔

在加油站和区间中间区域打设减震孔可有效地阻断震动波传播扩大，减少爆破震动波的影响范围。具体处理措施为：在加油站与结构中间打设两排减震孔，减震孔中放入防止塌孔的材料，降低爆破震动对加油站的影响。减震孔为减少加油站震动的辅助措施，在爆破施工作业时，需优化爆破参数设计，精心施工，避免震动速度较大或速度离散较大，并加强监测。

此项处理措施不需要加油站停运，施工处理措施费用低。

4　在加油站和区间隧道之间打设减震孔

4.1工程概况

青岛地铁某区间侧穿加油站，该加油站位于道路交叉口西北侧，为二级加油站，建成于1997年，站内设有埋地卧式油罐4个，汽油罐3个(容积分别为30 m3、10 m3、10 m3)，柴油罐1个(容积分别为50 m3)，加油站油罐总容积为75 m3。隧道拱顶埋深约16 m，与油罐水平净距约30 m，与加油机水平净距约15 m。区间右线二衬结构顶拱处于微风化角砾凝灰岩中。根据《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB 50156—2012)，埋地油罐与重要的公共建筑安全距离为40 m，区间开挖时需要对加油站采取防护措施，采用打设减震孔的降低震动措施。

4.2减震孔布设方法

在施工前，应详细探明地下管线情况，保证施工的安全。首先在距离区间结构3～5 m处施工减震孔导向墙，导向墙的作用起到对导向管定位的作用。然后打设两排减震孔，减震孔深度宜为地面至区间仰拱底的距离。

钻孔直径可采用110 mm、钻孔孔心间距0.5 m、钻孔内插直径90 mm的PE聚乙烯管，此管为两端封闭的中空管，管顶上方0.8 m的钻孔需用水泥砂浆封堵密实，下端密封即可。应加强现场的施工监测，确保施工安全，爆破监测点应布设在加油机基础及油罐同等位置的地面上。

图1　区间侧穿加油站减震孔平面布置

区间与加油站之间的区域共打设减震孔172个，区间侧穿加油站减震孔平面布置如图1所示，在对区间爆破施工时，对受保护区监测点和与爆心相同距离非保护区监测点同时进行连续震速监测。区间侧穿加油站减震孔剖面如图2所示。

图2　区间侧穿加油站减震孔剖面

4.3施工中的爆破震速控制

减震孔为减少加油站震动的辅助措施，在爆破施工作业时，需优化爆破参数设计，精心施工，避免震动对加油站的影响。考虑该加油站建设年代较早，爆破震速应控制在0.5 cm/s。

打设减震孔的处理措施在该项目中得到了良好的运用，通过减震孔对岩石的隔断，有效地降低了爆破震动，减震孔的最大减震率达到约20%，取得了很好的效果。该措施不需要停用加油站，施工处理措施费用相对较低。

5　施工注意事项

在做区间侧穿加油站方案之前，应对加油站基础资料，包含建设年限、储油(气)罐个数、储量、加油机数量等资料进行详细调查，并结合各加油站具体情况细化风险分析。

应按《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》(GB50652—2011)确定是否做专项设计，对不需要做专项设计的区间应在设计文件中提出对加油站的保护措施。

在区间施工至该加油站外20 m区域时，油灌和加油机的爆破震速安全指标宜控制为0.5 cm/s，并明确爆破监测点布设位置。减震孔布置不宜过密，否则易发生串孔，减震孔间距宜为0.3～0.5 m。

对距离区间较近的加油站，在施工前应对其安全状况进行检测。施工期间还应对加油站设备渗漏情况进行监测，在洞内设置可燃气体检测设备。施工期应注意防火要求，避免明火作业。施工时，应避开加油站作业高峰期，并在管理上采取有效措施，避免人为因素造成的险情。

6　结论

区间侧穿加油站在地铁项目建设过程中属于非常重要的一部分，直接影响到整个项目的施工进度及安全风险，本文所提及的在上软下硬地层中区间隧道侧穿加油站的一些方式方法、解决思路，也是笔者多年来对地铁邻近加油站处理方案认识的总结。在实际工程中应对地铁区间侧穿加油站的设计、施工方案进行专项论证，施工时切实践行设计方案，保障加油站的和施工隧道的安全。

[1]任志亮，张晖，张秀山.上软下硬地层中浅埋暗挖车站施工工法的比较[J].石家庄铁道大学学报：自然科学版，2012(25):28-30

[2]梁晓峰.静态爆破技术在隧道开挖施工中的应用[J].铁道建筑，2010(2):44-46

[3]周刘刚，王海祥.城市地铁及地下工程施工环境安全风险评估与控制[J].铁道勘察，2007(4):91-93

[4]王军.深基坑开挖对邻近高铁桥墩的影响分析[J].铁道勘察，2010(4):77-79

[5]李昱坤，吴限，黄华东，等.双排减震孔在控制爆破工程的应用分析[J].城市建筑，2014(27):265-265

[6]张辉.暗挖隧道侧穿桥桩的初期支护措施及爆破控制[J].山西建筑，2012(11):201-203

[7]丁松波，吴从师，罗杰峰，等.地铁基坑爆破中减振孔的降振效果实测研究[J].铁道科学与工程学报，2014(4):85-89

[8]李克先，赵继增，雷刚.隧道控制爆破深大减振孔减振效果对比[J].隧道建设，2015(6)：595-600

[9]中国土木工程协会，同济大学.GB50652—2011城市轨道交通地下工程建设风险管理规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011

[10]中国石油化工集团公司.GB 50156—2012汽车加油加气站设计与施工规范[S].北京：中国计划出版社，2012

[11]TB10012—2007铁路工程地质勘察规范[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年毕业于石家庄铁道大学结构工程专业，工学硕士，工程师。

1672-7479(2016)02-0100-03

U231+.3

B