王燕增
中煤科工集团重庆设计研究院有限公司 重庆
摘要：本文针对重庆市轨道交通九号线下穿头塘燃气站隧道工程可能产生的危害因素进行了辨识和分析，并提出相应的防控措施，研究成果对于类似项目有重要参考价值。
关键词：轨道交通；下穿；燃气站；危害因素；防控措施
Abstract：This paper identifies and analyses potential hazard factors of the tunnel project of No.9 Rail Transit Line of Chongqing passing underneath Toutang Gas Station，puts forward the corresponding prevention and control measures，this research has important reference value for similar projects.
Keywords：Rail Transit，Pass Underneath，Gas Station，Hazard Factors，Prevention and Control Measures.
一.项目概况
1.重庆市轨道交通九号线概况
重庆市轨道交通九号线溉澜溪站~头塘站区间隧道工程位于重庆市渝北区，分为高架段、明挖段和暗挖段三段。下穿头塘储配气站为区间暗挖段，该区域填土层较厚，下伏岩层以砂质泥岩为主，隧道埋深为11.8-21.2m，隧道围岩为Ⅵ级围岩，局部为Ⅳ围岩。
2.头塘燃气站概况
头塘燃气站是重庆市内大型储配站，站内建有6台1万m3、压力为1MPa的球罐，可承担36万m3的储气调峰容积，设计供气能力达3.29亿m3/年。站内建有一个CNG加气母站，母站内有压缩机、压缩机房、3个深达110m的储气井、脱硫脱水塔一栋单层调度室及一栋五层综合办公室。
3.相互位置关系
轨道交通九号线与头塘燃气站位置关系密切，轨道交通九号线位于调度楼正上方，距综合办公楼最近水平距离为2.93m，距冷却水塔最近水平距离为4.23m，距加气棚最近水平距离为25.01m，其余建（构）筑物与轨道交通九号线最近水平距离大于30m。
调度楼为1F砖混结构，采用桩基础，桩径为1.0m。隧道位于土层内，采用ⅥA型断面，采用桩基础。隧道顶板距桩基底的垂直距离约5.35m。
图1 轨道交通与综合办公楼剖面位置关系图
二．危害因素辨识
1.施工期
1）轨道交通隧道与头塘燃气站建构筑物位置关系紧密，燃气站场区内填土较厚，地质条件复杂，调度楼桩基础位于土层内，且上部采用砖混结构，对变形敏感，隧道顶板距桩基底5.35m，隧道开挖，可能会导致桩基不均匀沉降，上部结构开裂；隧道初衬锚杆可能破坏桩基，导致调度楼整体失稳；
2）隧道距综合办公楼最近水平距离仅2.93m，隧道施工可能对综合办公楼的位移、应力及塑性区产生一定影响，导致建筑开裂，影响建筑正常使用；
3）储气井为细长高压容器，储气压力高达25MPa，最大埋深为110m，安全风险极高。作为头塘燃气站的重要构筑物，隧道开挖可能导致储气井水泥套管开裂、储气井上部进出口接管发生失效，继而引发高压燃气泄露，发生火灾、爆炸等严重事故；
4）拟建隧道距储气球罐最近地面水平距离为99.7m，距隧道较远，但作为燃气站重要构筑物，其具有储气压力高、容积大的特点，若施工振动过大，也可能造成安全事故；
5）燃气站内燃气管线众多，埋深浅，隧道开挖可能导致燃气管道破坏，造成燃气泄漏，进而引发火灾、爆炸等严重事故；
6）轨道交通九号线在施工过程中，进行动焊接、气割、气焊等明火作业和其它可能产生火花、明火的作业，可能引起燃气站内火灾、爆炸事故；
7）轨道交通隧道施工振动，可能对头塘燃气站内建（构）筑物及仪器、仪表产生影响，造成管道及设备基础产生附加应力、应变，进而发生失效破坏；
8）本轨道工程施工过程中的振动可能造成头塘燃气站内建（构）筑物的防雷、防静电接地极松动，接触电阻增大、释放能力下降，造成头塘燃气站内建（构）筑物防雷、防静电接地性能下降或失效。
2）运营期
1）轨道交通在运营过程中，速度快、载重大、持续时间长。在运营过程中所产生的振动可能会引起头塘燃气站内建（构）筑物开裂；仪表仪器，如压力、温度、信号传感变送器、天然气物性分析仪等的正常使用，造成测量误差，降低测试精度，从而影响头塘燃气站的安全高效运行。
2）轨道交通动力系统所产生的杂散电流对头塘燃气站埋地金属燃气设备及管道形成电化学腐蚀，可造成燃气设备及管道的泄漏，特别是高压储气井，若腐蚀发生在地下深处，则泄漏出的燃气可能蔓延至轨道交通隧道内；若腐蚀发生在储气井地上部分，则可能扩散形成蒸汽云，遇火源可能导致火灾、爆炸等严重事故。
3）头塘燃气站内CNG加气母站中高压储气井已运行7年，储气井钢制套管有被腐蚀的可能性，当储气井套管腐蚀到一定程度即可能发生穿孔，导致高压天然气泄漏，天然气可能进入轨道交通隧道，给隧道施工及轨道运营带来极大安全隐患；天然气沿垂直方向扩散，进入地面，给地面作业带来高风险，易引发火灾爆炸事故。
三.防控措施
1.杂散电流
本轨道工程运营过程中产生的杂散电流将对头塘燃气站进出站埋地管线、储气井产生影响，加速其腐蚀。由于杂散电流腐蚀的隐蔽性和严重性，往往会造成比较严重的后果，鉴于此，建议对燃气站内金属埋地设备设施采取有效的杂散电流排流保护措施，防护工程应与轨道交通同时投运，在轨道运行之后，应加强燃气站内杂散电流的监测，同时对排流防护措施进行有效性评价，确保设备管道对地电位较自然电位正向偏移小于20 mV或设备管道附近土壤的电位梯度小于0.5mV/m，确保管道阴极保护电位低于-850mV，以保障燃气站内埋地金属设备设施的安全运行；
2.振动
1）穿越段施工须采取非爆破的方式进行施工，施工过程中应严格按照设计文件和施工方案进行施工，加强变形检测；
2）若确需采用爆破施工作业，则应开展爆破安全评估，并获得重庆燃气集团的同意。在施工后期，若不能避免采用爆破作业时，则应按照《城镇燃气管理条例》的相关规定报相关部门批准，事先征得管道企业同意，拟定方案，采取安全保护措施后才能进行，同时爆破作业产生的振动速度在CNG加气站处不得大于0.5cm/s；燃气设施200m范围内不得进行爆破作业；
3.沉降
针对隧道开挖引起的地面建（构）筑物潜在影响，分析得出隧道附近的燃气集团调度楼、配气站综合楼、泵站、加气棚最大量和沉降差均满足现行规范的要求，但是考虑到实际岩土体分布的不均匀性以及在勘察阶段钻孔取样数量有限，因此依然会有不周之处，需要在实际施工时确保建（构）筑物的安全，因此，要求施工过程中采取必要的监测措施来保证头塘储气站的安全。穿越头塘储气站施工段须采取超前支护和超前小导管注浆加固等技术以及采用非爆破的方式进行施工，同时要进行地面建筑物和构筑物的变形监测工作，尤其是穿越调度楼和综合办公楼等建筑物时更应如此。另外，必须严格按照审核通过后的施工方案进行施工，严禁随意变更施工方案和不按施工方案施工；
4.燃气泄漏
1）考虑到储气井已运行7年，为了保证轻轨施工及运行的本质安全，建议利用停运期间对储气井进行一次全面的完整性状态检测，具体项目以井筒内部宏观检查、井筒壁厚腐蚀检测、水泥环固井质量检测为主，必要时还应进行强度校核、水压试验和气密性试验；
2）为进一步确保轻轨施工及运营的安全，建议在轻轨隧道内设置可燃气体检测报警系统，报警值为天然气爆炸下限的25%；
3）严禁在CNG加气站安全间距（30m）范围内进行动火、焊接、气焊、气割等作业。
四．结束语
1.轨道交通下穿燃气站所产生的主要的危害因素有杂散电流、振动、沉降、燃气泄漏等；
2.对于轨道交通下穿燃气站所产生的主要的危害因素采取措施以后相关危害因素能够等到有效控制；
3.本文所列的的危害因素和防控措施可供其他类似工程借鉴参考。
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论文作者:王燕增
论文发表刊物:《防护工程》2018年第9期
论文发表时间:2018/9/7
标签：燃气论文; 隧道论文; 轨道交通论文; 气井论文; 站内论文; 作业论文; 电流论文; 《防护工程》2018年第9期论文;