大断面隧道下穿石油管线施工技术分析.pdf

oetroleum Engineering石油工程大断面隧道下穿石油管线施工技术分析吴娜四川科宏石油天然气工程有限公司四川成都6 1 0 2 1 3摘要提出大断面隧道下穿石油管线施工技术分析。在隧道开挖施工前，采用支墩钢桁架结构对石油管道进行架空处理；在隧道开挖施工阶段，采用铣挖法实现对隧道的开挖，并在施工面上预留核心土，以稳定掌子面；在支护施工阶段，按照双排的方式布设了超前小导管，利用43锁脚对接头板部位的钢架锚管进行固定。在实际应用阶段，断面隧道断面的实际地表沉降值、拱顶沉降值，以及管线沉降值均与模拟值保持较高的一致性，并未出现沉降超标问题。关键词大断面隧道石油管线支墩+钢桁架架空处理铣挖法超前小导管中图分类号TE682,TE832文献标志码B文章编号1 6 7 2-9 3 2 3(2 0 2 3)0 7-0 1 6 9-0 31大断面隧道下穿石油管线施工技术设计1.1管线加固处理在实施隧道开挖前，考虑到上覆层可能会在开挖处理的作用下发生变形，使得石油管线的稳定性受到影响。针对该问题，本施工设计采用支墩十钢桁架结构对石油管道进行架空处理，施工处理方式如图1 所示。石油管线图1 隧道支墩+钢架架空结构示意图按照图1 所示的方式，以隧道中心线为中心，分别在其两侧设置支墩结构，与中心线的距离以1 0.0 2 0.0 m为宜 2。采用矩形钢筋混凝土柱作为支墩材料,对应的边长设置为1 m，支墩的基础作用于施工区域的微风化岩层。在钢架结构的施工过程中,以3 2 1 型贝雷架作为基础材料实现对其的拼装，对应的长度以2 5.0 3 5.0 m为宜。在建立管道与贝雷桁架之间的连接关系时，将吊架作为纽带。在对管线进行加固处理的过程中，并未改变管线原始位置参数，这样可以最大限度保障在隧道施工过程中，以支墩结构及完成对隧道的施工后，不会对管线的运输性能造成影钢桁架响。施工隧道1.2隧道开挖施工在实施大断面隧道的开挖施工阶段，首先需要结合施工区域围岩的实际情况选定适配性较高的开挖设备。采用短台阶法开挖，如图2 所示。按照图2 所示的方式，图中a部分为铣挖法开挖的起始位置，单次循环的进尺距离控制在0.5 0.8 m之间，石 油化工建 2 0 2 3.0 /1 6 9设防护网结构，通过合理选择网格的大小实现良好的支护b作用。2应用测试oetroleum Engineering石油工程上侧下侧图2 铣挖法隧道开挖施工方式示意图开挖宽度控制在1.5 2.0 m之间。对于开挖台阶高度的设置，以施工环境的实际情况为基础进行差异化设置，但是最高不宜高于4.0 m，否则会增加施工的负荷，最低不宜低于3.0 m,否则会降低施工的效率4。台阶的长度控制在3.0 1 0.0 m皆可,马口的宽度控制在2.0 m以内。对于隧洞的上半断面，采用环形开挖，直接将施工后产生的核心土预留在施工面上，以此实现稳定掌子面的效果 5 。在开挖后，需要对开挖面及时加设初期支护结构。完成该部分施工后，利用铣挖机对图中b部分的核心土进行处理,将其作为拉中槽施工的原始材料。图中为开挖断面结构，在施工阶段，下部左右两侧的岩层会在一定程度上影响开挖施工的活动范围，因此，配合免爆头、单钩对其进行清除，并对断面轮廓进行修整，以确保隧道施工能够达到设计标准。1.3支护施工对于下穿石油管线隧道的施工而言，围岩等级对于施工效果的影响是极为明显的。为了最大限度限制开挖引起的围岩变形为目标,对施工隧道设置了支护结构。首先，在开挖施工前，需要在隧道拱部1 2 0 的范围内布设基础架构，本文将42超前小导管作为施工材料,按照双排的方式实施对架构的布设。设置导管的外插角在8 10范围内，长度以3.0 5.0 m为宜。在完成对环形导坑、下台阶、仰拱部位的开挖施工后，在其表面喷涂混凝土，实现对隧道表面的初步固定。之后再按照纵向间距不大于1.0 m的标准实施对I20a型钢钢架的安装，在每个接头板部位的锁脚以支护结构的整体规模为基础设置。对于纵向相邻钢架之间的连接，利用22钢筋作为施工材料，设置环向间距在1.0 m以内，按照交错布置的方式完成对其的铺设。但是需要注意的是，当施工隧道断面的岩体类型密度较低，强度较小时，需要在原始施工表面增1701石油化工建设2 0 2 3.0 7C2.1工程概况以某实际的大断面隧道施工工程为基础，对上述设计施工技术的应用效果进行分析。在测试工程中，隧道出口端左侧设有长度为为5 5 0 m的平行导坑，与端口之间的距离为2 0 m。对待施工部位的地质构成进行分析,其具有较为典型的岩溶中山地貌特征，并且有少量第四系土层不规则地分布在地层中。对隧道内的岩性构成进行分析,峨眉山玄武岩为主要成分，其次是栖霞组燧石灰岩。在结构上，隧道轴线与构造线相交于褶皱处，并且对褶皱形成了断裂作用。施工隧道上方石油管线与施工部位的最小垂直距离为4 6.2 0 m，考虑到石油管线作为资源运输的核心结构，对应的运营方式也是不间断的，本文借助动力有限元软件的优势，分析了隧道开挖需求，在采用爆破技术实施开挖施工时，隧道方向爆破源的安全距离为5 2.7 5 m，大于石油管线的分布间距，因此施工难度较大，危险性较高。2.2施工效果监测方案考虑到施工监测的复杂性和系统性特征，在对设计大断面隧道下穿石油管线施工技术应用效果进行分析时，对具体的监测方法和监测点布置方式进行了细化设计。在大断面隧道下穿石油管线施工过程中，需要控制的因素主要为沉降问题。施工效果监测方案主要分为3 个主要部分：(1）地表沉降：应用的监测工具为德国诺瑞朗NLM21804水准仪和优利德（UNI-T)UT398A水准尺，以3 0 m作为单位断面，平均设置5 个监测点。在监测频率的设置上，按照1 天1 次的方式进行。(2）拱顶沉降：应用的监测工具为中纬ZOOM35PRO全站仪和优利德（UNI-T)UT4002反光片，同样以30m作为单位断面,设置1 个监测点。在监测频率的设置上，以1 5 天为一个周期，第一个周期按照1 天1 次的频率进行,第一个周期按照2 天1 次的频率进行,第3 一6 个周期按照1 周1 次的频率进行，第6 个周期后按照1 个月1次的频率进行。(3）管线沉降：应用的监测工具为德国诺瑞朗oetroleum Engineering石油工程NLM21804水准仪和优利德（UNI-T)UT398A水准尺，际沉降值与模拟值之间的误差基本稳定在0.7 0 mm以将隧道线位上方外挖范围内的地下管线位置作为测试内，最大误差为0.7 1 mm（C K 4 5+3 6 0），最小值仅为点，对应的监测频率设置与拱顶沉降监测频率一致。0.20mm(CK45+420和CK45+510)。综合上述测试结果2.3施工效果分析可以得出结论，大断面隧道下穿石油管线施工技术可以实在上述基础上，分别统计了6 个单位断面的监测结现对沉降问题的有效控制，确保施工区域的实际沉降程度果，得到的数据信息如表1 所示。基本与预期保持一致，在极大程度上保障了施工的安全。表1 施工效果监测结果统计表mm断面监测内容编号地表沉降-8.38模拟值-8.49CK45拱顶沉降-9.71+360模拟值管线沉降模拟值-8.49地表沉降-9.41模拟值-8.49CK45拱顶沉降+390模拟值管线沉降-9.78模拟值-8.49地表沉降-8.00模拟值-8.49CK45拱顶沉降-9.42+420模拟值管线沉降-7.18模拟值-7.38通过对表1 中的数据进行分析可以看出，在上述设计的施工技术下，地表沉降值与模拟值时间的误差稳定在1.0 mm以内，最大误差仅为0.9 2 mm（C K 4 5+3 9 0)，最小值仅为0.1 1 mm（C K 4 5+3 6 0）。拱顶实际沉降值与模拟值之间的误差稳定在1.3 0 mm以内，最大值为1.2 2 mm(CK45+390），最小值仅为0.2 2 mm（C K 4 5+4 5 0）。管线实沉降断面监测内容数值编号地表沉降-9.50模拟值-9.03CK45拱顶沉降-9.28-8.49+450-7.78-7.3-8.49-8.49沉降数值模拟值-9.06管线沉降-8.35模拟值-9.03地表沉降-9.98模拟值-9.63CK45拱顶沉降-7.87+480模拟值管线沉降-9.35模拟值-9.06地表沉降-8.57模拟值-9.03CK45拱顶沉降-9.99+510模拟值管线沉降-7.70模拟值-7.903结语针对复杂环境下的隧道施工，将施工区域的沉降控制在目标范围内是保障施工安全的重要基础。提出大断面隧道下穿石油管线施工技术研究，充分考虑了石油管线对于地质结构稳定性的要求,对其下方的大断面隧道施工进行了细化研究，在极大程度上保障了施工质量，同时将施工区域的沉降控制在额定范围内。通过本文的研究与设计，希望能够为实际管线结构下的大断面隧道施工提供有价值的参考。-9.06参考文献1马险峰，陈飞，吴冰，等.顶管电缆隧道施工对邻近建筑物和地下管线的扰动影响 J.科学技术与工程，2 0 2 1,2 1(2 1)：9 0 7 4-9 0 8 0.2郝飞行，刘珊珊，钟景.强化石油天然气长输管线安全管理建设思考 J.化工设计通讯,2 0 2 1,4 7(0 7):1 5-1 6.-9.033】天工中国石油西部管道公司OD1422mmX80管线钢管达到国际领先水平 J.天然气工业，2 0 2 0,4 0(0 4)：3 9.4廖鹏，孙涛，韩守程，等.富水圆砾地层地铁盾构隧道施工对地下管线变形影响规律及控制措施研究 J.建筑技术开发,2 0 2 2,4 9(1 4)：82-84.5童康益，付栋.城市地下空间建设引发的地质灾害问题及对应防治对策一一以上海某电力隧道和管线工程为例 J科技和产业，2021,21(10):367374.(收稿日期：2 0 2 3-0 5-1 7)油化 建达 2.0 7 1 7 1