地鐵施工中市政地下管線的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

黨忠 苗紅衛(wèi) 蔡雨婷

（1.呼和浩特市城市軌道交通建設(shè)管理有限責(zé)任公司 2.北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 3.北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司）

地鐵施工中市政地下管線的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

黨忠1苗紅衛(wèi)2蔡雨婷3

（1.呼和浩特市城市軌道交通建設(shè)管理有限責(zé)任公司 2.北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 3.北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司）

目前全國(guó)許多城市都在修建城市軌道交通，在地鐵施工過(guò)程中都不免涉及市政地下管線。若施工造成管線差異沉降較大，管線會(huì)斷裂、漏水，破壞交通繁忙的市政道路，造成重大的社會(huì)影響。風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控中采用管線、地表沉降等監(jiān)測(cè)手段，及時(shí)掌握地鐵施工對(duì)管線的變形影響，了解管線的現(xiàn)狀情況并及時(shí)反饋建設(shè)、施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位，施工單位根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)合理采取措施，最終達(dá)到控制風(fēng)險(xiǎn)的目的。

地鐵；市政管線；風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控；富水砂層；廢棄管線

1 概述

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市軌道交通地下工程進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的階段，地鐵施工會(huì)引起市政地下管線的變形，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，因此如何在施工過(guò)程中，采用風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控手段掌握管線的變形，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采取合理有效地措施抑制施工引起的過(guò)大變形，確保地下管線的安全，已成為城市地鐵及其它地下工程建設(shè)中必須解決的一項(xiàng)重要課題。

2 管線監(jiān)測(cè)技術(shù)要求

根據(jù)新出的《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50911-2013）的要求，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)原則：①地下管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)形式和布設(shè)位置應(yīng)根據(jù)地下管線的重要性、修建年代、類(lèi)型、材質(zhì)、管徑、接口形式、埋設(shè)方式、使用狀況，以及與工程的空間位置關(guān)系等綜合確定；②地下管線位于主要影響區(qū)時(shí)，豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的間距宜為5～15m；位于次要影響區(qū)時(shí)，豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的間距宜為15～30m；③監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜布設(shè)在地下管線的節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)角點(diǎn)、位移變化敏感或預(yù)測(cè)變形較大的部位。

3 風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

3.1 礦山法施工下穿大型雨水方溝的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

3.1.1 風(fēng)險(xiǎn)情況介紹

北京地鐵某區(qū)間采用礦山法施工，在里程K9+685處需下穿2個(gè)5500×2500的城市主干雨水方溝（雨污合流，有一定水量），區(qū)間結(jié)構(gòu)與雨水方溝底的最小間距僅為4.8m，為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)工程，如果方溝出現(xiàn)較大開(kāi)裂，滲漏將威脅到區(qū)間隧道內(nèi)的人員安全，對(duì)雨水方溝上方的廣安路路面造成極大的影響，因此下穿施工不允許出現(xiàn)任何問(wèn)題。雨水方溝頂、底板是混凝土板，側(cè)墻是磚墻，雨水方溝已老化，施工風(fēng)險(xiǎn)極大。雨水方溝沉降的控制指標(biāo)為5mm。隧道穿越地層主要為卵石-圓礫層，地下水類(lèi)型主要為潛水，水位埋深23.50～22.10m，隧道底板埋深約13～16m，施工不受地下水影響（如圖1）。

3.1.2 風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控情況

圖1 雨水方溝布點(diǎn)平面圖

從圖2可以看出，隨著左線依次下穿北方溝、南方溝，右線依次下穿北方溝、南方溝，左線、右線中線與方溝交叉位置的沉降測(cè)點(diǎn)經(jīng)歷了緩慢下沉、快速下沉、趨于穩(wěn)定的變形過(guò)程，個(gè)別測(cè)點(diǎn)因注漿施工而出現(xiàn)了階段上浮情況，其余位置測(cè)點(diǎn)受開(kāi)挖影響較小，累計(jì)變形值基本在-1.2～+0.4mm之間。

圖2 雨水方溝沉降測(cè)點(diǎn)時(shí)程曲線圖

方溝結(jié)構(gòu)累計(jì)沉降較大的測(cè)點(diǎn)均在隧道中線與方溝的交叉位置。GXC01-05（右線中線與北方溝交叉位置，累計(jì)沉降值為-3.1mm）、GXC01-12（左線中線與南方溝交叉位置，累計(jì)沉降值為-3.9mm）、GXC01-14（右線中線與南方溝交叉位置，累計(jì)沉降值為-3.2mm）。截止到5月5日，所有方溝沉降測(cè)點(diǎn)中只有GXC01-12累計(jì)沉降（-3.9mm）超過(guò)預(yù)警值（3.5mm）。

左線、右線的中線與南、北方溝的4個(gè)交叉位置共有4個(gè)方溝沉降測(cè)點(diǎn)，其中3個(gè)方溝沉降測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降值均超過(guò)3mm，而左線與北方溝交叉位置的GXC01-03測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降僅為-1.1mm。原因如下：左線率先下穿北方溝，到3月25日時(shí)，GXC01-03測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降值已達(dá)到-3.3mm，通過(guò)施工單位多次反復(fù)地抬升注漿施工，到4月2日時(shí)，累計(jì)沉降值為-1.2mm，到5月5日時(shí)，累計(jì)沉降值為-1.1mm，已基本穩(wěn)定。此次注漿施工還使得左線的GXC01-08測(cè)點(diǎn)階段上浮較明顯，3月25日～4月3日階段上浮+1.7mm[1]。

從圖3可以看出，監(jiān)測(cè)斷面沉降最大位置在左線下穿和右線下穿的中心處，沉降大致在-4.0～-3.0mm左右（GXC01-03處有抬升注漿施工，因此到5月5日時(shí)，累計(jì)沉降值已為-1.1mm）。往兩側(cè)累計(jì)沉降逐漸減小，距方溝5m的測(cè)點(diǎn)在-0.5mm左右，當(dāng)測(cè)點(diǎn)距方溝約20m距離時(shí)，沉降已幾乎可以忽略（考慮到存在一定測(cè)量誤差）。

圖3 雨水方溝沉降測(cè)點(diǎn)斷面圖

位于隧道左線和右線間的測(cè)點(diǎn)GXC01-04（北方溝，累計(jì)沉降值為-0.9mm）和GXC01-13（南方溝，累計(jì)沉降值為-1.2mm），受隧道暗挖影響較小，左線、右線依次開(kāi)挖后的沉降疊加效應(yīng)不明顯。

雨水方溝結(jié)構(gòu)的最終累計(jì)沉降最大值為-3.9mm（控制值5mm），管線安全可控。

3.2 盾構(gòu)法施工下穿老久城市主管線的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

3.2.1 風(fēng)險(xiǎn)情況介紹

鄭州市軌道交通2號(hào)線某區(qū)間采用盾構(gòu)法施工。區(qū)間隧道覆土厚度為9.6～17.8m，地下水位埋深約5m。盾構(gòu)左線在交通繁忙的花園北路輔路下方穿越大型老舊城市主干管線DN1200的上水管，該管線為混凝土承插管（管節(jié)長(zhǎng)度為2m、4m、6m三種形式，接頭形式為承插接頭，密封材料為麻繩+砂漿），抗差異沉降變形能力較差，盾構(gòu)下穿極易出現(xiàn)斷裂、漏水，且盾構(gòu)在富水砂層中掘進(jìn)時(shí)，地下水含量豐富，地層反應(yīng)速度較快[2]，地層自穩(wěn)能力較差，因此施工難度極大。此外，該管線為東區(qū)白廟水廠唯一的黃河供水水源，影響面積較大，停水會(huì)造成鄭州東區(qū)1/3面積地段停水（含省政府），政治影響較大。

3.2.2 風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控情況

施工單位在盾構(gòu)機(jī)盾尾處設(shè)置三道尾刷，保證盾尾密封性。盾構(gòu)機(jī)配備2個(gè)注漿泵，4條注漿管，確保注漿工作正常[3]。

為保證盾構(gòu)左線能順利大型老舊城市主干管線DN1200的上水管，建設(shè)單位決定在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入富水砂層后設(shè)置試驗(yàn)段，試驗(yàn)段的監(jiān)測(cè)頻率為2次/1d，給施工單位提供足夠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)。

（1）渣土改良

通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，每環(huán)保證膨潤(rùn)土達(dá)到11方時(shí)渣土改良效果較好。

（2）土倉(cāng)壓力

前期推進(jìn)過(guò)程中，上土壓力一般取1.3～1.4bar，施工單位根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)做出調(diào)整，將上土壓力調(diào)整為1.6～1.7bar，甚至達(dá)到1.8bar。

（3）同步注漿

前期施工過(guò)程中，同步注漿采用水泥單漿液，管片安裝過(guò)程及其他原因停止注漿后容易出現(xiàn)堵管現(xiàn)象。施工單位調(diào)整后采用惰性漿液，用材簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、不容易堵管、和易性好、充填密實(shí)效果好[5]。

后期施工中，施工單位適當(dāng)增加了同步注漿壓力（3bar左右），同步注漿量控制在6方左右。

為保證盾尾密封效果和同步注漿漿液填充效果，施工單位采用聚氨酯，每10環(huán)做一道止水環(huán)。

（4）二次補(bǔ)漿

為減小同步注漿漿液在地層中的流失和減小盾構(gòu)通過(guò)后的后期沉降，進(jìn)一步對(duì)地層進(jìn)行填充，施工單位每5環(huán)進(jìn)行一輪二次補(bǔ)漿，采用水泥單液漿，根據(jù)實(shí)際情況，注漿量控制在2方左右。

施工單位于2014年4月21日開(kāi)始進(jìn)行下穿進(jìn)入施工影響范圍區(qū)域（2倍隧道埋深范圍內(nèi)），到2014年4月29日盾構(gòu)機(jī)盾尾脫出施工影響范圍區(qū)域。通過(guò)對(duì)施工進(jìn)度、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析可知，在刀盤(pán)達(dá)到前，測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降約1mm左右，盾體通過(guò)時(shí)沉降2～3mm，盾尾脫出時(shí)沉降在6～7mm左右。總體來(lái)說(shuō)，地表沉降能控制在12mm以內(nèi)，管線沉降能控制在10mm內(nèi)（設(shè)計(jì)單位提供的控制值為10mm）（如圖4）。

圖4 廣新區(qū)間下穿DN1200給水管管線沉降及地表沉降典型測(cè)點(diǎn)時(shí)程曲線圖

3.3 明挖法施工中市政管線的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

鄭州市軌道交通2號(hào)線某車(chē)站基坑采用明挖法施工，某日巡查發(fā)現(xiàn)基坑邊存在一個(gè)空洞，洞內(nèi)可見(jiàn)廢棄的管線（未封端），從管內(nèi)往外的流水已將地層涮空。各方立刻在現(xiàn)場(chǎng)召開(kāi)會(huì)議，分析認(rèn)為近期正值雨季，連日大雨，雨水在基坑西側(cè)的一廢棄管井內(nèi)匯集，并順著廢管（未封端）集中流出，涮空地層造成較大空洞。施工單位立即用混凝土將廢棄管井堵死，并利用砂袋和注漿處理空洞。

在明挖法施工過(guò)程中往往重點(diǎn)對(duì)懸吊的管線和正在使用的暗埋管線進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)及巡視，而忽略了基坑邊的廢棄管線。這個(gè)事件及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，才未釀成較大的損失。因此，施工單位在雨季施工時(shí)要特別注意排查基坑周?chē)膹U棄管線和管井，避免管井集水后順廢管（未封端）集中流出，涮空地層造成較大空洞，引起地面嚴(yán)重下沉。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）礦山法施工下穿市政管線，在設(shè)計(jì)階段盡量線路繞開(kāi)，使施工影響降低，盡量避開(kāi)砂層等不良地層。要最大限度的減小地下水對(duì)暗挖的影響，保證一定的覆土厚度，斷面盡量為拱形而不是直頂，必要時(shí)還可以加密格柵間距，增加臨時(shí)仰拱和注漿加固范圍[6]。

（2）盾構(gòu)在富水砂層條件下穿大型老久管線時(shí)，建議提前設(shè)置試驗(yàn)段，施工單位通過(guò)試驗(yàn)段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將沉降過(guò)程按時(shí)間段分解，針對(duì)每個(gè)階段的沉降情況進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的調(diào)整。

（3）明挖基坑施工過(guò)程中，要注意對(duì)懸吊管線的兩端進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在雨季要特別注意排查基坑周?chē)膹U棄管線和管井，避免管井集水后順廢管（未封端）集中流出，涮空地層造成較大空洞，引起地面嚴(yán)重下沉。

[1]楊海朋，施工過(guò)程中淺埋隧道自身性狀及上部建筑物沉降變形的數(shù)值分析[D].湖南大學(xué)，2007.

[2]李義華，龐征.富水砂層土壓盾構(gòu)掘進(jìn)地表沉降控制技術(shù)[J].建筑機(jī)械化，2013（12）.

[3]邢琦.地鐵盾構(gòu)施工過(guò)富水砂層的措施[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005（6）.

[4]陳敬紅，張愛(ài)軍.富水砂層中盾構(gòu)下穿建筑物施工技術(shù)[J].北方交通，2013（6）.

[5]趙書(shū)銀.盾構(gòu)隧道惰性漿液同步注漿技術(shù)應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2003（12）.

[6]陳慶懷.淺埋暗挖隧道近距離下穿管線施工技術(shù)[J].隧道建設(shè)，2008（03）.

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1004-7344（2016）08-0126-02

2016-3-2