地下管線受厚硬巖層盾構(gòu)隧道施工的影響分析

徐偉

摘要：伴隨著當(dāng)今交通線路的不斷拓展，地下交通線路的建設(shè)也逐漸完善起來。地下空間開發(fā)技術(shù)也獲得了飛躍式的發(fā)展，地鐵已經(jīng)成為城市中的重要交通方式，以此來緩解日益擁堵的交通壓力。本文通過建立模型的方式分析了厚硬巖層中隧道盾構(gòu)施工對地下管線的影響以及相應(yīng)的解決措施。

Abstract： With the continuous expansion of traffic lines today， the construction of underground traffic lines is gradually being improved. Underground space development technology also has a rapid development， and the subway has become an important mode of transport in the city， in order to ease the increasingly traffic jam pressure. This paper analyzes the influence of tunnel shield construction on underground pipeline in thick and hard rock formation by means of modeling and the corresponding solutions.

關(guān)鍵詞： 地下管線；巖層；隧道施工

Key words： underground pipeline；formation；tunnel construction

中圖分類號：U455.43；TU990.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）03-0141-03

0 引言

地下管線是城市建設(shè)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)當(dāng)中非常重要的組成部分，是一個城市生存與發(fā)展的地下“生命線”。當(dāng)?shù)罔F的隧道建設(shè)比較接近或者需要穿越地下管線的時候，難以避免地會對其上面覆蓋的土層以及巖體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。越是繁華的城市，交通擁堵的現(xiàn)象越是明顯。因此，地鐵線路的修繕多數(shù)位于城市當(dāng)中的繁華地段。但是，在其周圍通常市政地下管線以及各類商用建筑是非常密集的，隧道的盾構(gòu)施工勢必會對已經(jīng)存在的管線產(chǎn)生影響，使之沉降或者附加彎曲，不能夠正常運行。

1 佛山市軌道交通二號線工程概況

1.1 沿線地面環(huán)境情況

區(qū)間線路于佛山市佛陳公路佛陳大橋下游22.45～62.0m處下穿東平水道，為東平水道的白蛇漩段，屬歷史險段。區(qū)間線路位于河道管理范圍內(nèi)的樁號為YDK38+853.957～YDK39+077.840，長度223.883m，對應(yīng)管片為423～571環(huán)，其中河床最低點對應(yīng)管片為489環(huán)，左線在ZDK38+873.820～ZDK39+097.879，長度223.883m，對應(yīng)管片為409～558環(huán)，其中河床最低點對應(yīng)管片為467環(huán)，線路位于緩和曲線和直線上。該段東平水道河床寬約90m，豐水期（4-10月）河床100m，通航2000噸級船舶，豐水期河運繁忙。河道右岸屬佛山市順德區(qū)，是南順聯(lián)安圍（南大堤）；左岸屬佛山市禪城區(qū)，是佛山大堤（北大堤）。佛山大堤全長41公里，是二級堤防。河堤采用漿砌片石護坡，受潮汐影響，河水深度通常在4.5～16.2m，在特殊情況下最大可能沖刷深度為3.57m。隧道頂距河床底高度為左線9.43m右線9.03m，穿越段為下坡，左線下坡坡率是25.982%，右線該數(shù)值為4.522‰。

1.2 線路以及管片設(shè)計概況

本區(qū)間的線路主要是沿著魁奇二路、佛陳公路進行鋪道敷設(shè)，魁奇二路、佛陳公路是雙向八車道的公路。區(qū)間左、右線的隧道平面的曲線半徑最小數(shù)值為600m，左右線路之間的線間距為7.0～16.0m。區(qū)間線路的斷面是一個V形坡，最大線路的縱坡是25.982%，最小為5.000%，豎直曲線的半徑是5000m。隧道最頂端的土層覆蓋為10.0～28.8m。最終隧道內(nèi)徑為5400mm，隧道掘進外徑6000mm。

本盾構(gòu)區(qū)間襯砌采用的是預(yù)制鋼筋砼管片錯縫拼裝，管片襯砌環(huán)外徑為6000mm，內(nèi)徑為5400mm，厚度為300mm，環(huán)寬為1500mm，楔形量是38mm。每環(huán)是由6塊組成，包括：1塊封頂塊、2塊鄰接塊、3塊標(biāo)準(zhǔn)塊。采用的是C50，P12抗?jié)B混凝土。管片的類型是標(biāo)準(zhǔn)環(huán)與轉(zhuǎn)彎環(huán)，環(huán)與環(huán)之間用10根M24縱向彎螺栓進行連接，塊與塊之間用12根M24環(huán)向彎螺栓進行緊密連接。區(qū)間隧道的封頂塊一般采用的是徑向插入與縱向插入兩種方式相結(jié)合的插入方式，如表1所示。

1.3 工程地質(zhì)以及水文地質(zhì)概況

1.3.1 工程地質(zhì)

區(qū)間范圍上面覆素填土、淤泥質(zhì)土，淤泥質(zhì)砂、粉細砂、中粗砂、粉質(zhì)黏土，下伏基巖主要作為作為全風(fēng)化、強風(fēng)化、中風(fēng)化泥巖。當(dāng)中的淤泥質(zhì)砂是較為松散的形狀，飽和狀態(tài)，層厚為1.2～11.1m。地下水位為地下1.6～2.0m的位置。區(qū)間基地位于強風(fēng)化泥巖當(dāng)中，有些部分位于淤泥質(zhì)土、中粗砂當(dāng)中。

1.3.2 水文地質(zhì)

依據(jù)賦存介質(zhì)的類型，相關(guān)場地地下水的主要類型有兩種：一是第四系地層中的空隙潛水，主要是賦存在第四系全新系統(tǒng)中海陸互相沉積層淤泥質(zhì)粉細砂、淤泥質(zhì)中粗砂層中。另一類是基巖裂縫水，主要賦存在強、中等風(fēng)化帶當(dāng)中，略微具有一定的承壓性。

2 灣登區(qū)間過河中存在的問題

2.1 過河中由于土倉距離河底較低，出現(xiàn)噴涌現(xiàn)象

由于掘進過程中，地下水資源豐富，在掘進完成后，土倉會進入水，從而使土倉中泥渣離析，出現(xiàn)小石塊和泥水，在掘進過程中會出現(xiàn)噴涌現(xiàn)象。解決辦法：①縮短管片拼裝時間，較少時間耽誤。②在土倉中注入膨潤土漿液，增加土倉的粘性。endprint

2.2 掘進過程中地質(zhì)突變嚴(yán)重，掘進參數(shù)須進行隨時調(diào)整

在掘進過程中根據(jù)出渣的實際情況，及時調(diào)整掘進參數(shù)。

2.3 過河中河面有氣泡產(chǎn)生

在過河段采用氣壓輔助模式進行掘進，由于距離河底覆土較淺，會有微小氣體冒出至河面。

2.4 成型的管片有滲水、管片破損、錯臺現(xiàn)象

滲水：拼裝過程中壓緊管片，為穿螺栓上下左右移動管片，造成管片止水條斷裂或脫落。破損：在運輸或吊裝過程中有碰撞現(xiàn)象[3]。拼裝過程中作用過猛或管片受到千斤頂?shù)牟痪鶆蚴芰υ斐傻?。錯臺：拼裝過程造成的，管片上浮造成管片移動，二次注漿過多易造成管片錯臺。

2.5 掘進過程中臺車有脫軌現(xiàn)象

掘進過程中由于軌道受力不均勻，發(fā)生偏移現(xiàn)象，造成臺車脫軌。

2.6 掘進完成后，拼裝前盾尾有漏水現(xiàn)象

由于掘進時采用氣壓輔助模式，掘進完成后進行填倉，將土倉內(nèi)氣體排除至盾尾，造成盾尾出現(xiàn)漏水，漏氣現(xiàn)象。

3 防范措施

3.1 防止盾尾漏漿（防漏）措施

3.1.1 提高同步注漿質(zhì)量與管理

每環(huán)推進前，嚴(yán)格把控同步注漿的漿液，合理控制初凝時間，將其控制在六到八小時之間，同時要求在注漿期間，科學(xué)控制注漿壓力，確保推進速度、注漿流量和注漿量等施工參數(shù)能夠形成最佳匹配。

3.1.2 盾尾漏漿對策

發(fā)現(xiàn)盾尾漏漿情況比較嚴(yán)重時，對盾尾及時補充盾尾密封油脂，使油脂能夠填充滿整個盾殼與管片之間的間隙，起到堵水的作用。若水勢較大時，應(yīng)在拼裝前在管片與盾殼之間塞入海綿條，填充盾尾與管片之間的間隙。

3.2 防止江底地層沉降措施

3.2.1 控制土倉壓力穩(wěn)定性

在推進期間應(yīng)按設(shè)計值設(shè)定土倉壓力，但該壓力值并不是固定的，會隨著推進時潮位的變化而變化，應(yīng)采取有效措施進行合理調(diào)整，要嚴(yán)格控制好土倉壓力的波動范圍，以保證切削面穩(wěn)定。特別是在盾構(gòu)機穿越覆土厚度僅為9.43m的河中段時，應(yīng)嚴(yán)格控制好土倉的壓力，防止由于壓力過大而擊穿河底的覆土。

3.2.2 提高注漿量

在江底沉降量較大（>5cm）的情況下，應(yīng)適當(dāng)增加同步注漿量，并且在必要情況下可選擇進行襯砌（管片）壁后雙液注漿，使注漿量達到理論建筑空隙的130%以上。

3.3 防止隧道上浮措施

3.3.1 嚴(yán)格控制盾構(gòu)機和管片姿態(tài)

在盾構(gòu)掘進期間為了防止隧道上浮，加強隧道監(jiān)測是一種有效手段，通過對盾構(gòu)機和管片進行姿態(tài)控制，能夠有效控制隧道上?。孩賹Χ軜?gòu)機的掘進方向進行自轉(zhuǎn)測量，自轉(zhuǎn)角度控制在0.3度；②測量垂直、平面位置，為了能準(zhǔn)確測量盾構(gòu)機的位置，在每推進2環(huán)進行一次檢查和修正，不斷將現(xiàn)行的位置設(shè)置在新坐標(biāo)的已知點上。盾構(gòu)機的垂直、平面偏差控制在±50mm以內(nèi)，嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進行推進操作，盾構(gòu)姿態(tài)盡量保持穩(wěn)定；③管片姿態(tài)須嚴(yán)格控制，高程和平面偏差控制在±50mm以內(nèi)，每環(huán)相鄰管片平整控制在4mm以內(nèi)，縱向相鄰管片平整度控制在5mm以內(nèi)。

3.3.2 管片選型具體責(zé)任化

結(jié)合人工測量和盾構(gòu)機的導(dǎo)向系統(tǒng)的方法，將盾尾和最后一環(huán)管片之間的間隙值精確測量出來。該盾尾間隙值從四個方向測出，分別是上、下、左、右，在盾構(gòu)過江時，嚴(yán)格控制每一個值均在20～30mm，然后把測得的數(shù)據(jù)結(jié)合導(dǎo)向系統(tǒng)的隧道線路數(shù)據(jù)，從而選擇下一環(huán)的管片類型，確保管片姿態(tài)跟隨盾構(gòu)機的姿態(tài)，并與盾構(gòu)機盡可能地在同一條軸線上。

3.3.3 提高同步注漿質(zhì)量

提高注漿與盾構(gòu)推進的同步性，使?jié){液能及時充填盾尾管片后壁空隙。同步注漿的位置在第三環(huán)管片的11點和5點、1點和7點的位置，具體注漿的順序可根據(jù)對管片測量的結(jié)果來確定。當(dāng)注漿充填量<110%時，采用二次補壓雙液注漿的措施。補壓漿要求均勻，壓漿后漿液成環(huán)狀，注漿范圍5～8環(huán)。

3.4 防止形成泥餅

3.4.1 土建工程師強化責(zé)任制

結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)有的地質(zhì)資料，分析可能會形成泥餅的地段，在實際施工期間重點關(guān)注該地段，嚴(yán)格關(guān)注其各項參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況（出渣減少、出渣較黏等問題），應(yīng)及時采取措施判斷是否出現(xiàn)了泥餅。

3.4.2 嚴(yán)格控制操作規(guī)范

嚴(yán)禁為了趕進度，不顧質(zhì)量的操作；各項操作都必須符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；在實際掘進期間，重點關(guān)注容易形成泥餅的地段，控制好出渣。

4 結(jié)語

地鐵建設(shè)承載著人們的生活與社會的發(fā)展，通過地下管線受厚硬巖層盾構(gòu)隧道施工的影響進行分析，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并給出相應(yīng)的防范措施，希望地鐵能夠給人們的生活帶來更多驚喜。

參考文獻：

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