地鐵區(qū)間管片與道床沉降應對措施及原因分析

宋 鑫

（中鐵十七局集團上海軌道交通工程有限公司，上海 200120）

0 引言

隨著國內地鐵建設的不斷推進，土質問題及運營過程中地鐵周邊不斷增加的房產(chǎn)項目、市政項目對地鐵周邊土體的擾動，會使已運營的地鐵區(qū)間的地鐵隧道結構發(fā)生整體或局部沉降。尤其當沉降量較大時，將可能造成隧道結構產(chǎn)生裂縫、破損、變形等病害。這些病害會影響附著在隧道結構上的設備，尤其是異常沉降對軌道的影響將不利于行車安全，因此很有必要對隧道異常沉降的問題及其處理措施進行探討、總結。

1 工程背景

蘇州軌道交通4號線及其支線某標段兩條盾構區(qū)間（溪～文區(qū)間、文～天區(qū)間）在地鐵正式運營約2個月后，經(jīng)隧道巡查發(fā)現(xiàn)，兩條區(qū)間局部道床與管片間產(chǎn)生了不同程度的分離沉降，具體情況如下。溪～文區(qū)間：左線右側485環(huán)～498環(huán)處（13環(huán)）、右線左側487環(huán)～497環(huán)處（10環(huán)）隧道道床與管片產(chǎn)生裂縫，長約25m。經(jīng)現(xiàn)場踏勘，裂縫區(qū)域為區(qū)間聯(lián)絡通道兼泵房所在位置，該處隧道埋深約為18.7m～19.4m，隧道所在土層為④1、⑤1粉質黏土。

文～天區(qū)間：右線右側158環(huán)～218環(huán)處（60環(huán)），長約72m。道床與管片離縫最大達到了15mm。經(jīng)地面現(xiàn)場踏勘，在地鐵運營期間，產(chǎn)生裂縫區(qū)間的地面新增大面積的堆土，堆土高度比原地面高出約6m～8m，此處區(qū)間設計埋深約為12.0m～12.8m，隧道所在土層為③2粉質黏土、③3粉土夾粉質黏土、⑤1粉質黏土、⑤2粉土夾粉質黏土。

兩區(qū)間道床與管片間分離的裂縫圖片見圖1和圖2。

圖1 溪～文區(qū)間裂縫圖

圖2 文～天區(qū)間裂縫圖

兩區(qū)間道床與管片間裂縫大小及具體分布見表1。

表1 區(qū)間道床與管片間裂縫大小及具體分布表

2 道床與管片分離沉降原因分析及應對措施

2.1 溪～文區(qū)間

因該區(qū)間分離沉降區(qū)域為區(qū)間聯(lián)絡通道兼泵房所在位置，經(jīng)過技術人員組織專家現(xiàn)場踏勘、查看，初步認定該處道床與管片分離沉降是由聯(lián)絡通道沉降所致，處理方案為對聯(lián)絡通道范圍內左右線管片進行注漿加固。

初步處理方案確定后，按照方案分兩次（兩次注漿時間間隔3周，每次注漿持續(xù)時間10d，注漿頻率1次/d）對左右線聯(lián)絡通道處五環(huán)管片采用P.O42.5進行注漿加固，注漿孔采用靠近旁通道側管片二次注漿孔。注漿至壓力增大注不進去為止。各注漿孔注漿量如下。1#孔注漿6次，累計注漿為（水泥量）2.5t；2#孔注漿4次，累計注漿為（水泥量）1.55t；3#孔注漿6次，累計注漿為（水泥量）2.2t；4#孔注漿3次，累計注漿為（水泥量）1.3t；5#孔注漿3次，累計注漿為（水泥量）1.4t。

2.2 文～天區(qū)間

對該區(qū)間分離沉降區(qū)域組織專家及相關人員進行現(xiàn)場查看分析，在排除各種環(huán)境因素影響后，認為該處道床與管片產(chǎn)生的分離沉降是由區(qū)間隧道上方額外覆土所致，覆土范圍與區(qū)間位置關系詳見圖3。

圖3 文～天區(qū)間覆土與隧道位置關系圖

初步原因核實后，積極聯(lián)系業(yè)主單位，通過與周邊街道管委會溝通協(xié)調，堆土方于分離沉降產(chǎn)生1月后進行了初步清理，清理范圍為隧道正上方，清理高度為3m～4m。第一次清理7d后又組織人員機械對土方進行了第二次清理，清理范圍為文～天區(qū)間右線邊線外20m。經(jīng)現(xiàn)場標高復核，清理后堆土高度比原地面高約0.6m～1.6m。

3 區(qū)間監(jiān)測

3.1 監(jiān)測點布置

在完成溪～文區(qū)間旁通道處注漿加固及文～天區(qū)間覆土清理后，為驗證相關措施的處理效果，制定了專項監(jiān)測方案，監(jiān)測項目包括道床沉降監(jiān)測、管片變形及沉降監(jiān)測、道床變形縫沉降監(jiān)測。

其中，在文～天區(qū)間共布置50個沉降觀測點，其中道床沉降點17個，管片沉降點17，道床變形縫沉降點16個，道床、管片每5環(huán)設置一個沉降點，道床變形縫兩側每邊各設一個沉降點。同理，在溪～文區(qū)間的分離沉降范圍共布設沉降觀測點10個，觀測點布設如圖4所示。

圖4 監(jiān)測布點平剖面圖

3.2 區(qū)間沉降觀測結果分析

在完成相應監(jiān)測點布設、初始高程量測后，對溪～文區(qū)間在后續(xù)2個月內累計進行了32次監(jiān)測數(shù)據(jù)采集（2d/次），通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)區(qū)間除了第1次～第3次觀測數(shù)據(jù)上下浮動較大外，后續(xù)29次觀測每次間隔變量基本在0.5mm之內，沉降變形最大點累計沉降量2.04mm。文～天區(qū)間自第二次清理堆土完成后，后續(xù)1個月時間內累計采集監(jiān)測數(shù)據(jù)18次，每次間隔變量基本在0.3mm之內，沉降變形最大點累計沉降量1.85mm。

從監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷，兩條區(qū)間沉降區(qū)域沉降變形已趨于穩(wěn)定。

3.3 區(qū)間管片變形監(jiān)測結果分析

此外還對離縫最大處管片變形進行了測量，以軌面標高處隧道凈寬進行校核，設計凈寬值為4.158m，選取離縫處最大位置進行測量，通過測距儀測量隧道變形最大為0.5mm，滿足相關規(guī)范要求，管片變形監(jiān)測數(shù)據(jù)如表2所示。在完成兩條區(qū)間監(jiān)測數(shù)據(jù)采集一周后，召集了相關單位及專家對區(qū)間沉降趨勢進行專家認證，通過數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)場踏勘，與會人員一致認為兩區(qū)間沉降已趨于穩(wěn)定，可進行下步填充施工。

表2 管片變形監(jiān)測數(shù)據(jù)表

4 區(qū)間道床與管片間分離縫隙處理

4.1 分離縫隙填充方案選擇及要點控制

根據(jù)參與現(xiàn)場踏勘專家的意見，擬對道床與管片間分離縫隙填充注漿處理，并制定了相關縫隙注漿填充方案。

根據(jù)方案，縫隙注漿填充要點如下。

在道床與管片間隙填充注漿前，將對道床進行垂直取孔，探測道床與管片具體間隙?？p隙為5mm以下的在道床軌道墊片邊取孔，取孔深度為548mm、深入管片30mm；縫隙為3mm～15mm的在道床中間取孔，取孔深度為709mm、深入管片30mm，取孔位置如圖5和圖6所示。對5mm以下縫隙，在道床取孔后觀測有無縫隙，若無縫隙直接在道床邊縫隙處灌漿，若有縫隙則在孔中注漿；對3mm～15mm的縫隙，在道床取孔后觀測有無縫隙，有縫隙則在孔中注漿，無縫隙則在道床軌道墊片邊再取孔觀察，判定注漿情況。

圖5 道床中部取孔位置（單位：mm）4.1.2 注漿孔的布置

圖6 道床邊取孔位置（根據(jù)縫位置）（單位：mm）

注漿孔布置原則根據(jù)探孔情況設置，保證漿液能填充滿整個間隙，每隔一環(huán)布置一個注漿孔，注漿孔可根據(jù)現(xiàn)場注漿情況進行局部的平面位置的調整。

注漿只需將間隙填充滿即可，因此注漿壓力不宜過大，以不大于0.4MPa為準，如果注漿壓力過大，可多開孔，減小注漿孔的距離，以達到填充間隙的效果。此次注漿完成后，后期將不太好進行注漿，因此，注漿必須一次到位，不留死角，注漿必須飽滿。

注漿擬采用兩種漿（單液漿和雙液漿）。單液漿為P.O42.5水泥漿，水泥漿水灰比為1∶1；雙液漿為水泥漿+水玻璃+氯化鈣，質量比為1∶0.025∶0.002。取孔后首先配置雙液漿注漿，若雙液漿出現(xiàn)注漿壓力大注不進去的情況，則采用單液漿注漿?？p隙灌注直接采用單液漿。

4.2 縫隙填充實施過程

根據(jù)施工注漿方案，首先進行道床開孔，在離縫側道床軌道墊片邊取孔。文～溪區(qū)間左線右側在486環(huán)、491環(huán)、495環(huán)、498環(huán)處開孔（4孔），右線左側在488環(huán)、492環(huán)、495環(huán)、498環(huán)處開孔（4孔）。文～天右線在164環(huán)、169環(huán)、174環(huán)、179環(huán)、184環(huán)、189環(huán)、194環(huán)、199環(huán)、205環(huán)、210環(huán)、214環(huán)處開孔（11孔），道床注漿管埋設見圖7。

圖7 注漿管埋設示意圖

在注漿過程中，由于使用雙液漿易發(fā)生堵管現(xiàn)象，因此后改為使用注漿管注射水泥漿，適當加大稠度，按（水泥：水）1.2∶1配置，注漿孔注漿如圖8所示。

圖8 注漿孔注漿

4.3 注漿后期監(jiān)測及效果評價

在完成兩條區(qū)間管片與道床裂縫注漿填充后一個月內，共進行了6次道床及管片沉降觀測，除注漿完成第二天監(jiān)測數(shù)據(jù)較注漿前兩區(qū)間道床局部存在上?。ㄗ畲?.3mm）外，管片測量數(shù)據(jù)基本無變化，后續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)均基本無變化。后期經(jīng)與運營沉降點聯(lián)合監(jiān)測進行長達半年的持續(xù)觀測得知，溪～文區(qū)間及文～天區(qū)間道床與管片離縫處未出現(xiàn)新裂縫。

5 結語

隧道的異常沉降是城市地鐵在長期運營期間不可避免的病害之一，為確保線路運行安全，必須予以重視。該文通過對蘇州市某已運營隧道道床與管片受外力影響而產(chǎn)生的分離沉降進行研究和分析，以實際監(jiān)測數(shù)據(jù)為支撐，提出相應的應對措施，整治效果良好，可為類似工程施工問題提供參考。