李躍強(qiáng)

摘? 要：為了保證工程建設(shè)過(guò)程中安全防護(hù)工程和主體工程同時(shí)運(yùn)行，確保建設(shè)項(xiàng)目在安全方面符合國(guó)家的有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。本文通過(guò)分析哈爾濱地鐵3號(hào)線一期工程擬建項(xiàng)目的自然環(huán)境、施工過(guò)程、施工場(chǎng)地等，并辨識(shí)出了在一期建設(shè)過(guò)程中影響工程安全和環(huán)境安全的原因。本文對(duì)此提出了合理可行的安全技術(shù)，從而提高了工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的安全性和工作效率，避免和減少了施工過(guò)程中的安全事故。

關(guān)鍵詞：建設(shè)過(guò)程? 施工安全? 工作效率? 安全技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU74? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）06（a）-0020-05

Special design for major risks of tunnel structure

Li Yueqiang

（The First Engineering Co.， Ltd. of China Communications Third Public Bureau， Beijing， 100012? China）

Abstract： In order to ensure the parallel operation of the safety protection project and the main project in the process of project construction， and ensure that the safety of the construction project conforms to the relevant national laws and regulations， standards and regulations. This paper analyzes the natural environment， construction process and construction site of the first phase project of Harbin Metro Line 3， and identifies the reasons that affect the engineering safety and environmental safety in the first phase construction process. This paper puts forward reasonable and feasible safety technology for the main factors， so as to improve the safety and work efficiency in the construction process of the project， and avoid and reduce the safety accidents in the construction process.

Key Words： Construction process; Construction safety; Work efficiency; Security technology

1? 工程概況

本區(qū)間為公濱路至珠江路區(qū)間。本區(qū)間設(shè)計(jì)范圍為公濱路站至珠江路站區(qū)間隧道，設(shè)計(jì)里程為：右DK19+342.103～右DK19+801.252，右DK19+699.797=右DK19+700短鏈0.203m，區(qū)間右線長(zhǎng)458.946m，左DK19+342.103～左DK19+801.252，左DK19+502.625=左DK19+500長(zhǎng)鏈2.625m，左DK19+697.335=左DK19+700短鏈2.665m，左線全長(zhǎng)459.109m。側(cè)穿香坊筒子樓;貫穿多個(gè)多層建筑，高層為地上17層，地下1層，樁長(zhǎng)大于16.8m，樁徑為600m?？蚣芙Y(jié)構(gòu)：南側(cè)及北側(cè)多層建筑南北側(cè)多層建筑基礎(chǔ)均為樁基礎(chǔ)，樁徑為400mm，樁長(zhǎng)為15.5m與16.5m。區(qū)間左線距離住宅樓樁基礎(chǔ)最小距離為0.7m，垂直距離約10m。區(qū)間開(kāi)挖時(shí)存在引起該樓不均勻沉降、墻體開(kāi)裂等風(fēng)險(xiǎn)。本區(qū)間采用礦山法施工。

2? 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及原則

2.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限100年[1]。

（2）結(jié)構(gòu)計(jì)算采用地層—結(jié)構(gòu)模型，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)取最不利斷面進(jìn)行計(jì)算。

（3）結(jié)構(gòu)安全等級(jí)按一級(jí)考慮。

（4）地鐵道結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件耐火等級(jí)為一級(jí)。

2.2 設(shè)計(jì)原則

本區(qū)間隧道為永久性結(jié)構(gòu)，安全等級(jí)為一級(jí)，構(gòu)件重要性系數(shù)γ0取1.1。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估原則

土建風(fēng)險(xiǎn)源評(píng)估和設(shè)計(jì)建立在正常設(shè)計(jì)、正常施工基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)措施和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)滿足工程自身安全、環(huán)境保護(hù)要求。實(shí)施過(guò)程中設(shè)計(jì)文件中的應(yīng)急加固措施應(yīng)與風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施單位的應(yīng)急預(yù)案和搶險(xiǎn)措施區(qū)分開(kāi)來(lái)[2]。

2.4 監(jiān)測(cè)對(duì)象

本工程的監(jiān)測(cè)試驗(yàn)內(nèi)容嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括如下幾點(diǎn)。

2.4.1 隧道內(nèi)部觀測(cè)

觀測(cè)隧道內(nèi)部是否有塌陷的情況，以及施工段的隧道支護(hù)狀況和結(jié)構(gòu)安全性。

2.4.2 地面沉降（位移）

在隧道的上方和重要管線的上方布置觀測(cè)點(diǎn)，用以定期測(cè)量施工期間的地面變化，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

2.4.3 鋼拱架凝土土應(yīng)變量監(jiān)測(cè)

隧道特殊段對(duì)鋼拱架混凝土使用應(yīng)力應(yīng)變計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。特殊段檢測(cè)3個(gè)斷面，間距為5m，每個(gè)斷面布置5個(gè)點(diǎn)，且每個(gè)點(diǎn)分別焊接VWS-10F型振弦式表面應(yīng)變計(jì)和捆綁VWS型振弦式應(yīng)變計(jì)[3]。

2.5 監(jiān)測(cè)目的

（1）通過(guò)監(jiān)測(cè)圍巖應(yīng)力變化情況，驗(yàn)證支護(hù)襯砌的設(shè)計(jì)效果，從而確保隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及地面建筑物和地下管線的安全。

（2）提供判斷圍巖和初期支護(hù)基本穩(wěn)定的依據(jù)，確定二次襯砌的施作時(shí)間[4]。

（3）通過(guò)監(jiān)測(cè)和測(cè)量，驗(yàn)證施工方法的科學(xué)性。

（4）通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，推斷出隧道圍巖變化規(guī)律，并以此為依據(jù)判斷支護(hù)襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性，若不適合，施工人員可及時(shí)修改。

2.6 監(jiān)測(cè)儀器

監(jiān)測(cè)地表沉降的儀器主要包括精密水準(zhǔn)儀和銦鋼尺。在測(cè)量過(guò)程中，首先將銦鋼尺豎直放置在測(cè)量點(diǎn)之上，并調(diào)平銦鋼尺上的水準(zhǔn)氣泡，然后在使用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量該監(jiān)測(cè)點(diǎn)[5]。監(jiān)測(cè)過(guò)程必須嚴(yán)格依照規(guī)范進(jìn)行，沉降監(jiān)測(cè)過(guò)程中，使用的觀測(cè)儀器、觀測(cè)人員、觀測(cè)路線等需保持一致，以減少不同儀器人員進(jìn)行測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差。對(duì)于隧道鋼拱架及混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)使用VWS-10F型表面振弦式應(yīng)變計(jì)和VW-102A型振弦式應(yīng)變計(jì)如圖1、圖2所示，振弦式讀數(shù)儀如圖3所示。

同時(shí)可記錄布設(shè)點(diǎn)的溫度值，為了避免施工過(guò)程中造成儀器線路損壞，儀器的線路走向要在鋼拱架和鋼筋網(wǎng)的內(nèi)部，沿著鋼拱架內(nèi)側(cè)依次延伸到拱底部分，最后通過(guò)一根鋼管將儀器測(cè)量端從中穿過(guò)保證線路的完好無(wú)損，方便日后進(jìn)行監(jiān)測(cè)讀數(shù)，如圖4所示。

3? 風(fēng)險(xiǎn)加固措施及控制標(biāo)準(zhǔn)

3.1 加固措施

a區(qū)間左DK19+351～451段內(nèi)，管棚環(huán)向間距為0.4m，采用φ108大管棚進(jìn)行超前支護(hù)，拱頂150°布置，大管棚外插角應(yīng)根據(jù)施工單位的工藝自行確定，且不能影響建筑物樁基，水泥漿注漿的壓力范圍在0.5～2MPa內(nèi)，當(dāng)管棚注漿完成后，開(kāi)始?jí)鹤⑺嗌皾{，因管棚打設(shè)區(qū)域位于曲線段，打設(shè)過(guò)程中需做好定位，并保證加固效果。此段開(kāi)挖前，要求管棚打設(shè)完畢且車站大里程端已施工完成，暗挖可以一次性快速貫通。

b左DK19+351～482段格柵鋼架間距加密為0.5m，超前小導(dǎo)管環(huán)向間距0.3m（打設(shè)有管棚區(qū)段小導(dǎo)管環(huán)向間距為0.4m），打設(shè)時(shí)靠近樁基一側(cè)注意不能打到DK19+384.458處的建筑物樁基上，每米設(shè)置一環(huán)，L=2.5m。

c左DK19+351～412段初支施作完成后在承臺(tái)的間隙預(yù)埋φ50mm袖閥管，袖閥管設(shè)置于二襯的外側(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況對(duì)多層建筑基礎(chǔ)與區(qū)間結(jié)構(gòu)之間夾土跟蹤注漿，袖閥管布置方式詳見(jiàn)《哈工大家屬院香坊筒子樓設(shè)計(jì)保護(hù)圖》，環(huán)向間距0.7m，兩個(gè)承臺(tái)間隙間縱向間距0.5m，袖閥管長(zhǎng)度范圍4～14m，施工單位可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活調(diào)整袖閥管的打設(shè)角度，既要實(shí)現(xiàn)加固效果，又不能打到建筑物樁基及承臺(tái)上。

d采用上下臺(tái)階法，兩臺(tái)階間距為3m，根據(jù)每個(gè)臺(tái)階層的土層情況，進(jìn)行1∶（0.6～0.8）放坡，禁止反向放坡。

e初期支護(hù)完成12m左右，變形趨于穩(wěn)定后，先進(jìn)行仰拱二襯的施工，再將沿隧道縱向6～12m的臨時(shí)支護(hù)進(jìn)行鑿除，鑿除后要及時(shí)進(jìn)行二襯施工作業(yè)，盡早的封閉成環(huán)，在混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行其他施工作業(yè)。

3.2 香坊筒子樓變形控制標(biāo)準(zhǔn)

變形控制標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

4? 數(shù)值計(jì)算

4.1 計(jì)算模型

采用有限元計(jì)算軟件，針對(duì)在香坊筒子樓正常使用的情況下，對(duì)礦山法區(qū)間側(cè)穿施工過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，以研究施工過(guò)程對(duì)香坊筒子樓結(jié)構(gòu)及地面的影響。

區(qū)間側(cè)穿哈工大家屬樓等多層建筑，根據(jù)物探單位提供的資料，高層為地面17層，地下1層，樁基礎(chǔ)，南北側(cè)多層均為地面7層，地下1層，均為樁基礎(chǔ)。區(qū)間結(jié)構(gòu)與該樓樁基最近距離約為0.7m，區(qū)間埋深約10m。

據(jù)已有的工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，模型的邊界至區(qū)間隧道的距離，要比隧道的寬度多3倍。

區(qū)間寬6.2m，左右線路中線間距約14m，埋深約10m。計(jì)算模型沿垂直于線路方向水平長(zhǎng)度為100m，豎直方向高60m，如圖5所示。

4.2 荷載及邊界條件

荷載：重力荷載、房屋自重。

邊界約束：邊界施加法向位移約束，地面采用自由邊界[6]。

4.3 計(jì)算結(jié)果分析

4.3.1 地面沉降分析

暗挖隧道側(cè)穿香坊筒子樓的施工階段模擬結(jié)果如圖6、圖7所示。

結(jié)果表明：注漿加固后，在側(cè)穿香坊筒子樓施工過(guò)程中地面沉降最大值為6.1mm，滿足工程要求。

4.3.2 房屋變形分析

香坊筒子樓為17層建筑，地鐵側(cè)穿施工期間需嚴(yán)格控制房屋的變形，既要保證房屋沉降滿足要求，同時(shí)須保證房屋的沉降差滿足規(guī)范要求。隧道施工期間房屋的最大沉降量如圖8、圖9所示。

結(jié)果表明：隧道施工期間香坊筒子樓最大沉降量為4.07mm，滿足建構(gòu)筑物15mm的沉降量限制。傾斜度為0.28‰，滿足施工過(guò)程建構(gòu)筑物傾斜度的控制要求。最大差異沉降差值為3.87mm，滿足5mm沉降差限制要求。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜合以上模擬計(jì)算結(jié)果表明，采取加固措施后，區(qū)間施工側(cè)穿香坊筒子樓過(guò)程中，對(duì)房屋正常使用的影響滿足控制標(biāo)準(zhǔn)要求。

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