1、1西气东输穿越长江某隧道施工方案分析摘要：基于西气东输三线天然气管道工程穿越长江流域某隧道工程，针对本工程的地质及线路特点，综合比选了跨越及穿越各方案的优缺点，提出了较为合理的施工穿越方案，对后期施工有一定的指导意义。 关键词：西气东输钻爆施工盾构隧道 中图分类号： U455.43 文献标识码： A 文章编号： 西气东输三线天然气管道东段干线工程起于西二线江西吉安，途经江西、福建两省，终于福建福州。沿线穿越长江中下游流域赣东南水系和东南沿海诸河流域，本工程沿线共有 5 处河流大型穿越工程，皆为控制性工程。本文选取一控制性工程隧道穿越的施工方案进行分析。 地质及水文概况 场区内的整体地势是两端高
2、，中部低。拟建穿越工程的地貌单元主要为剥蚀残丘、河谷。场地内地层场区的地层自上而下主要由素填土、中砂、粉质黏土、卵石、粗砂、全风化花岗岩、孤石、强风化花岗岩、中风化花岗岩及微风化花岗岩组成。场区紧邻海洋，受夏季风影响较深，雨量充沛，场区无季节性冻土。隧道洞身穿越地段围岩级别为级。 场区地下水类型主要有松散岩类孔隙水、风化壳网状孔隙裂隙水及基岩裂隙水：松散岩类孔隙水主要含水层为中砂、粗砂及卵石层，属强透水层，富水性好；风化壳网状孔隙裂隙水主要含水层为全风化花岗岩强风化花岗岩，属弱透水层，总体水量较贫乏；基岩裂隙水主要含2水层为强风化岩底部及中微风化岩裂隙带，其水量较贫乏。 方案必选分析 （一）工
3、程特点： 1、穿越处为水厂水源保护区二级区； 2、穿越河道西岸为河漫滩冲积阶地，地形平坦开阔，有人工土堤；东岸为丘陵地带：岸坡直立，地形起伏较大； 3、穿越地层以花岗岩为主，岩层强度高，且在全、强风化花岗岩中存在球状风化体； 目前管道通过河流主要有穿越和跨越两种，就本工程而言，由于跨越方案存在投资高、工期长、后期维护成本高等缺点，不予考虑。 （二）穿越方案必选： 综合国内管道穿越工程实际，穿越方案主要有开挖，定向钻、水下隧道（钻爆、盾构、顶管）等方式。 1、开挖方案：采用开挖方案对水厂水源保护区水质有一定影响，不推荐采用。 2、定向钻方案：穿越河段地层中存在卵石层、风化界面不均匀的花岗岩、抗压
4、强度高的微风化花岗岩，以及不规则分布的花岗岩球状风化体等对定向钻不利的因素，存在很大的技术风险。不推荐采用。 3、钻爆隧道方案：由于本次穿越地层主要为花岗岩，其中微风化层完整性好，强度高，采用钻爆隧道穿越，具有施工条件要求低，技术成熟，投资较省，环境影响小的优点，适用于本工程。 4、盾构隧道方案：盾构隧道对地层的适用范围宽，可用于本工程。3但从本工程的地层来看，需穿越各种风化的花岗岩层。存在以下几个难点： 1）盾构设备在极硬岩中掘进时，存在刀具磨损严重、更换频率高、掘进速度缓慢的问题，工效低； 2）盾构设备经过软硬交界面时，易出现盾构机控向困难、卡刀等问题，并且需频繁调整掘进参数，难以控制，施
5、工风险大、工效低； 3）在全、强风化花岗岩层中普遍球状微风化花岗岩体，并且具有分布不规则、大小不均的特点，不易在钻探和物探中发现。如果盾构机在掘进中遇到直径较小的球状风化体，易出现盾构机控向困难、工作面土体受扰动后易失稳等问题，风险较高。 5、顶管隧道方案：顶管设备的适应性相对较差。并且国内顶管设备生产能力和顶管施工水平暂不能满足长距离硬岩顶管、复杂地层顶管的需要。不推荐采用。 由上可知，采用盾构方案、钻爆隧道方案具有可实施性，同时，针对此场区隧道穿越地质为花岗岩硬岩的特点，施工时均存在一定的风险，综合比较如下： 表 1 穿越方案优缺点比较表 综合以上分析，相对盾构隧道方案，钻爆隧道方案施工风
6、险和工期较可控，投资较低，施工工艺成熟，故采用钻爆隧道方案穿越。 钻爆竖井方案分析 4（一）穿越工程等级及方案 结合管道穿越处工程地质、水文地质条件，按照规范要求，确定本穿越工程等级为大型穿越工程，穿越采用“竖井+平巷+竖井”方案。为确保管道布设及吊装要求，隧道断面采用 3.0m3.0m 直墙半圆弧形断面。竖井施工方案分析 1、地下连续墙方案 地下连续墙作为基坑护壁结构已在国内外广泛应用，施工流程为：采用挖槽机械在泥浆护壁的情况下，开挖一定长度的沟槽，待开挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后，将在地面加工好的钢筋笼吊放入充满泥浆的沟槽内，然后，用导管向沟槽内浇筑砼，形成连续的地下钢筋砼墙。 地下
7、连续墙方案的优点：1）围护结构稳定性好、墙体变形较小；2）施工对周边环境干扰小；3）工程质量易保证，减少了施工风险。 地下连续墙方案缺点：1）砂层中成槽存在较大的塌孔风险；2）墙体偏斜，砼浇筑质量不好，开挖时槽段接头漏水；3）地下连续墙钢筋笼起吊及下沉就位困难，易造成塌孔； 2、沉井方案 沉井支护方案是以现场浇筑的沉井作为基坑开挖过程中的挡土支护结构。随着沉井内部土方不断的挖除，沉井不断下沉。基坑开挖至设计高程后，停止挖土，浇筑砼封底，形成基坑支护结构。 沉井方案的优点：1）主体工程与支护工程结合程度高；2）结构整5体性好；3）造价低。 沉井方案的主要缺点：1）下沉时间长；2）对坑外地层土体扰
8、动大；3）纠偏困难，沉井制作、接高及下沉时会出现不均匀下沉及突沉现象；4）沉井规模较大，下沉控制困难，若出现沉卡井无法保证工期。 3、方案选择 根据次隧道穿越地层特点，西岸竖井需穿越约 10m 厚的卵石层，东岸竖井且主要穿越强风化花岗岩层，该层存在球状风化体（孤石） ，如采用沉井方案，在下沉过程中可能发生偏沉、下沉困难等情况，而地连墙可以在地表以下为 10 m 厚的卵石层中形成一道有效的止水帷幕，采用开挖浇筑衬砌的方式，技术可行而且工期可以得到很好控制。故推荐西岸及东岸竖井均采用地下连续墙方式施工。 结论 本文主要针对西气东输三线天然气管道工程穿越长江流域某隧道的工程特点，深入分析了各施工方案的优缺点，采用了风险较小，投资可控，工期满足的钻爆法施工穿越方案。在钻爆法施工的基础上，采用了“竖井+平巷+竖井”穿越方案，并对竖井开挖方案做了分析，确定采用地下连续墙方案施工。
