地鐵隧道近距離下穿污水管線施工技術(shù)

王 忠 誠(chéng)

(中鐵二十局集團(tuán)第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151)

地鐵隧道近距離下穿污水管線施工技術(shù)

王 忠 誠(chéng)

(中鐵二十局集團(tuán)第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151)

以北京地鐵八號(hào)線出入段線區(qū)間暗挖隧道近距離下穿污水管道施工為例，介紹了具體的施工方案，從施工準(zhǔn)備及隧道下穿施工兩方面闡述了方案的實(shí)施方法，并對(duì)隧道下穿管道沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，指出各數(shù)據(jù)處于控制范圍內(nèi)，管線變形微小，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

隧道，管線，施工，監(jiān)控

1 工程概況

北京地鐵八號(hào)線二期02標(biāo)段出入段線區(qū)間為雙線單洞馬蹄形斷面，斷面開(kāi)挖尺寸為8.801 m×11.912 m，全長(zhǎng)683.5 m，隧道處于黃平西側(cè)路及回南北路下，采用CRD法施工，共4導(dǎo)洞，臺(tái)階法開(kāi)挖導(dǎo)洞。在CDK0+620位置隧道下穿φ700污水管道，污水管底與隧道拱頂最高位置初期支護(hù)相接觸，此位置隧道覆土厚度5.3 m，管道與隧道垂直相交。由于管線距離隧道太近，受隧道坡度及隧道所處地面環(huán)境影響，管線改移距離長(zhǎng)，造價(jià)高，對(duì)交通影響大等原因，采取直接下穿通過(guò)污水管。φ700污水管與隧道位置關(guān)系見(jiàn)圖1。

φ700污水管為混凝土承插管，管節(jié)長(zhǎng)度2 m，管道處于回南路下，是東側(cè)龍錦苑小區(qū)的排污干管，污水自小區(qū)匯集后自東向西流向黃平西側(cè)路φ1 000污水主管。經(jīng)測(cè)量，管道在夜間水流量較小，流量高峰期出現(xiàn)在20時(shí)～24時(shí)，最大徑流為管徑2/3，流速為1.2 m/s，管道埋置在粉質(zhì)粘土層中，前期調(diào)查未發(fā)現(xiàn)管節(jié)滲漏現(xiàn)象。

隧道拱頂緊貼φ700污水管道，拱頂范圍超前小導(dǎo)管無(wú)法打設(shè)，需要采取特殊方式渡過(guò)。φ700污水管與初期支護(hù)關(guān)系及相關(guān)參數(shù)見(jiàn)圖2。

2 施工方案

為確保隧道順利下穿管道，必須從多面進(jìn)行控制。第一，隧道穿越管線方案必須有效控制沉降量，確保管線安全；第二，控制管線內(nèi)水流，防止施工期間管線多次擾動(dòng)變形后出現(xiàn)滲漏，進(jìn)而對(duì)隧道施工造成災(zāi)害性影響；第三，加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)調(diào)整施工。經(jīng)論證采取以下方案：

1)精確測(cè)量污水管道管節(jié)與隧道關(guān)系，在隧道其他部位采用多種方案模擬下穿管線施工，進(jìn)行施工研究及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，確定最優(yōu)施工方案。

2)分梯段專(zhuān)人在污水管上游連續(xù)進(jìn)行水流監(jiān)測(cè)，確定下穿時(shí)間。做好地面道路的交通導(dǎo)行準(zhǔn)備工作。

3)由于拱頂沒(méi)有超前支護(hù)，正常地段施工時(shí)，1號(hào)、3號(hào)導(dǎo)洞上臺(tái)階為一次性開(kāi)挖、架設(shè)格柵及噴錨封閉，而下穿φ700污水管時(shí)，由于上臺(tái)階開(kāi)挖范圍有多個(gè)污水管道接頭，一次性開(kāi)挖將造成較大沉降，造成管線過(guò)大沉降、變形，處置不當(dāng)管線將脫落，造成損失。因此通過(guò)試驗(yàn)確定，1號(hào)、3號(hào)導(dǎo)洞上臺(tái)階采取分段施工，減小擾動(dòng)，降低對(duì)環(huán)境影響。

4)對(duì)管道沉降、變形及地面、隧道拱頂沉降等項(xiàng)目進(jìn)行觀測(cè)，及時(shí)分析各種監(jiān)測(cè)信息，反饋指導(dǎo)施工。

5)管道下初期支護(hù)形成后，封閉掌子面，進(jìn)行注漿，填充初期支護(hù)與管道之間的空隙，控制管線沉降變形。

3 方案實(shí)施

3.1 施工準(zhǔn)備

1)測(cè)點(diǎn)設(shè)置。根據(jù)調(diào)查所得的管節(jié)與隧道關(guān)系(見(jiàn)圖2)，在管節(jié)承插接口位置埋設(shè)管線沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在地面埋設(shè)地面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)間隔2 m設(shè)置，共設(shè)置7個(gè)，自地面鉆10 cm孔洞至污水管道頂部，孔內(nèi)中部放置φ32鋼管，在φ32鋼管與鉆孔之間采用細(xì)砂回填密實(shí)，后截取φ20鋼筋插入φ32鋼管，鋼筋底與污水管道密切接觸，頂部低于地面5 cm，φ20鋼筋可以在φ32鋼管內(nèi)自由移動(dòng)，作為傳遞管道沉降變化載體。

地面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置是沿著管線方向自隧道中線間隔2.5 m，4 m，5 m進(jìn)行設(shè)置，由于監(jiān)測(cè)管道的監(jiān)測(cè)點(diǎn)更密集，且更能反映管道在施工期間實(shí)時(shí)變化情況，因此監(jiān)控量測(cè)以管道監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)為主。

隧道內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在1號(hào)、3號(hào)導(dǎo)洞頂部，布點(diǎn)2個(gè)，在施工期間焊接在格柵鋼架上，主要采集初期支護(hù)沉降變化情況。

管線及地面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)提前布設(shè)完成，采集初始值，初期支護(hù)沉降點(diǎn)在施工期布設(shè)、采集。隧道下穿φ700污水管監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖3。

2)施工時(shí)間選擇及環(huán)境控制。通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)污水管線流量監(jiān)測(cè)，選擇流量較小的夜間1時(shí)30分～4時(shí)30分下穿施工，水流監(jiān)測(cè)人員全程不間斷監(jiān)視，及時(shí)反饋信息。

道路交通疏導(dǎo)人員提前對(duì)過(guò)往重型車(chē)輛進(jìn)行疏導(dǎo)分流，并設(shè)置警示牌，控制過(guò)往車(chē)輛車(chē)速，減小振動(dòng)。

3)隧道施工準(zhǔn)備及應(yīng)急。隧道施工共4個(gè)導(dǎo)洞，每個(gè)導(dǎo)洞間距控制在10 m～15 m，因此導(dǎo)洞將依次下穿φ700污水管，造成的沉降影響是持續(xù)的，風(fēng)險(xiǎn)最高出現(xiàn)在1號(hào)、3號(hào)導(dǎo)洞施工期間。

各導(dǎo)洞過(guò)管線前，先施工至管道前一榀格柵位置，人員、材料、應(yīng)急物資準(zhǔn)備完善后，再進(jìn)行下穿。

3.2 隧道下穿施工

隧道上部1號(hào)、3號(hào)導(dǎo)洞在正常地段采用上、下臺(tái)階施工，臺(tái)階高度2.5 m，臺(tái)階間距2.5 m，開(kāi)挖進(jìn)尺0.5 m。由于此方式上臺(tái)階土體一次性開(kāi)挖，管線下大范圍土體懸空，會(huì)出現(xiàn)土體塌落、管道變形。因此1號(hào)、3號(hào)導(dǎo)洞采用如下方式施工：

根據(jù)管節(jié)承插點(diǎn)與1號(hào)導(dǎo)洞上臺(tái)階開(kāi)挖與支護(hù)關(guān)系，1號(hào)導(dǎo)洞上臺(tái)階土方開(kāi)挖時(shí)，將全斷面開(kāi)挖方式變?yōu)樽韵露先伍_(kāi)挖，分段支護(hù)，最后連接成封閉整體。先開(kāi)挖Ⅰ部，管節(jié)2管底約1 m范圍距開(kāi)挖面0.5 m，管節(jié)3管底距開(kāi)挖面0.7 m～2.3 m，開(kāi)挖面為弧面，管節(jié)2，3僅在接頭部位土體支撐量較小，剩余均有大范圍土體包裹支撐，形成小范圍懸臂，管節(jié)為剛性結(jié)構(gòu)，Ⅰ部開(kāi)挖面小，能迅速開(kāi)挖封閉，對(duì)周?chē)馏w及污水管影響較小。Ⅰ部封閉后，立即封閉掌子面進(jìn)行初期支護(hù)背后注漿填充，填充密實(shí)后依次施工Ⅱ部、Ⅲ部，管節(jié)2，1在施工期完全得到已完初期支護(hù)和土體包裹支撐，影響很小。

3號(hào)導(dǎo)洞管節(jié)承插點(diǎn)與1號(hào)導(dǎo)洞不同，因此采取不同的方式施工。3號(hào)導(dǎo)洞上臺(tái)階采用先開(kāi)挖兩邊，后開(kāi)挖中部的方式進(jìn)行。先開(kāi)挖Ⅳ部、Ⅵ部土體，預(yù)留中部Ⅴ土體，在此期間中部Ⅴ土體可同時(shí)支撐管節(jié)4，5，在土體包裹擠壓下，與管節(jié)4，5相鄰的管節(jié)1，6均處于穩(wěn)定狀態(tài)。待Ⅳ部、Ⅵ部完成封閉后，開(kāi)挖中部Ⅴ土體，此時(shí)管節(jié)4，5得到Ⅳ，Ⅵ初期支護(hù)支撐，狀態(tài)穩(wěn)定。

隧道1號(hào)、3號(hào)導(dǎo)洞上臺(tái)階封閉后，及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)背后注漿，施工期間，加密監(jiān)測(cè)頻率。各導(dǎo)洞依次穿越期間，監(jiān)測(cè)一直進(jìn)行，直至各監(jiān)測(cè)點(diǎn)穩(wěn)定。

隧道1號(hào)、3號(hào)導(dǎo)洞上臺(tái)階開(kāi)挖順序見(jiàn)圖4。隧道下穿φ700污水管施工圖(3導(dǎo)洞上臺(tái)階)見(jiàn)圖5。

4 監(jiān)控量測(cè)

通過(guò)隧道各導(dǎo)洞全部下穿管線及最終穩(wěn)定數(shù)據(jù)顯示，管道沉降、地面沉降及拱頂沉降數(shù)據(jù)正常，各數(shù)據(jù)處于控制范圍內(nèi)，管線變形微小，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。具體見(jiàn)表1。

表1 隧道下穿φ700污水管道沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) mm

5 結(jié)語(yǔ)

地鐵施工下穿管線較為普遍，本文中所遇到的近距離下穿管線在施工中具有一定的特殊性，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及安全風(fēng)險(xiǎn)高，施工難度大。通過(guò)本工程成功實(shí)踐，可以為類(lèi)似工程施工提供借鑒。

Close subway tunnel beneath the sewage pipeline construction technology

WANG Zhong-cheng

(No.1EngineeringCo.,Ltd,ChinaRailway20thBureauGroup,Suzhou215151,China)

Taking the close subway beneath sewage pipeline construction along underground excavation tunnel along the entry-exit section of No.8 subway in Beijing as the example, the paper introduces the factual construction scheme, illustrates the implementation methods for the scheme from the construction preparation and tunnel undercrossing construction, supervises the settlement data for the tunnel beneath pipeline, and points out the data are controlled within the scope with slight deformation at pipelines, so the expected aims are achieved.

tunnel, pipeline, construction, supervision and control

1009-6825(2014)03-0192-03

2013-11-05

王忠誠(chéng)(1975- )，男，工程師

U455

A