黨忠 苗紅衛(wèi) 蔡雨婷

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

地鐵施工中市政地下管線的風險監(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)管理有限責任公司 2.北京城建勘測設(shè)計研究院有限責任公司 3.北京城建勘測設(shè)計研究院有限責任公司）

目前全國許多城市都在修建城市軌道交通，在地鐵施工過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，管線會斷裂、漏水，破壞交通繁忙的市政道路，造成重大的社會影響。風險監(jiān)控中采用管線、地表沉降等監(jiān)測手段，及時掌握地鐵施工對管線的變形影響，了解管線的現(xiàn)狀情況并及時反饋建設(shè)、施工、監(jiān)理、設(shè)計單位，施工單位根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)合理采取措施，最終達到控制風險的目的。

地鐵；市政管線；風險監(jiān)控；富水砂層；廢棄管線

1 概述

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市軌道交通地下工程進入了蓬勃發(fā)展的階段，地鐵施工會引起市政地下管線的變形，造成嚴重的經(jīng)濟損失和社會影響，因此如何在施工過程中，采用風險監(jiān)控手段掌握管線的變形，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采取合理有效地措施抑制施工引起的過大變形，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)中必須解決的一項重要課題。

2 管線監(jiān)測技術(shù)要求

根據(jù)新出的《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB50911-2013）的要求，監(jiān)測點的布設(shè)原則：①地下管線監(jiān)測點埋設(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，豎向位移監(jiān)測點的間距宜為5～15m；位于次要影響區(qū)時，豎向位移監(jiān)測點的間距宜為15～30m；③監(jiān)測點宜布設(shè)在地下管線的節(jié)點、轉(zhuǎn)角點、位移變化敏感或預(yù)測變形較大的部位。

3 風險監(jiān)控

3.1 礦山法施工下穿大型雨水方溝的風險監(jiān)控

3.1.1 風險情況介紹

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，為一級風險工程，如果方溝出現(xiàn)較大開裂，滲漏將威脅到區(qū)間隧道內(nèi)的人員安全，對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，施工風險極大。雨水方溝沉降的控制指標為5mm。隧道穿越地層主要為卵石-圓礫層，地下水類型主要為潛水，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 風險監(jiān)控情況

圖1 雨水方溝布點平面圖

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點經(jīng)歷了緩慢下沉、快速下沉、趨于穩(wěn)定的變形過程，個別測點因注漿施工而出現(xiàn)了階段上浮情況，其余位置測點受開挖影響較小，累計變形值基本在-1.2～+0.4mm之間。

圖2 雨水方溝沉降測點時程曲線圖

方溝結(jié)構(gòu)累計沉降較大的測點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，累計沉降值為-3.1mm）、GXC01-12（左線中線與南方溝交叉位置，累計沉降值為-3.9mm）、GXC01-14（右線中線與南方溝交叉位置，累計沉降值為-3.2mm）。截止到5月5日，所有方溝沉降測點中只有GXC01-12累計沉降（-3.9mm）超過預(yù)警值（3.5mm）。

左線、右線的中線與南、北方溝的4個交叉位置共有4個方溝沉降測點，其中3個方溝沉降測點累計沉降值均超過3mm，而左線與北方溝交叉位置的GXC01-03測點累計沉降僅為-1.1mm。原因如下：左線率先下穿北方溝，到3月25日時，GXC01-03測點累計沉降值已達到-3.3mm，通過施工單位多次反復(fù)地抬升注漿施工，到4月2日時，累計沉降值為-1.2mm，到5月5日時，累計沉降值為-1.1mm，已基本穩(wěn)定。此次注漿施工還使得左線的GXC01-08測點階段上浮較明顯，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，累計沉降值已為-1.1mm）。往兩側(cè)累計沉降逐漸減小，距方溝5m的測點在-0.5mm左右，當測點距方溝約20m距離時，沉降已幾乎可以忽略（考慮到存在一定測量誤差）。

圖3 雨水方溝沉降測點斷面圖

位于隧道左線和右線間的測點GXC01-04（北方溝，累計沉降值為-0.9mm）和GXC01-13（南方溝，累計沉降值為-1.2mm），受隧道暗挖影響較小，左線、右線依次開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險監(jiān)控

3.2.1 風險情況介紹

鄭州市軌道交通2號線某區(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)在富水砂層中掘進時，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 風險監(jiān)控情況

施工單位在盾構(gòu)機盾尾處設(shè)置三道尾刷，保證盾尾密封性。盾構(gòu)機配備2個注漿泵，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)機進入富水砂層后設(shè)置試驗段，試驗段的監(jiān)測頻率為2次/1d，給施工單位提供足夠的監(jiān)測數(shù)據(jù)來調(diào)整盾構(gòu)掘進參數(shù)。

（1）渣土改良

通過反復(fù)試驗，每環(huán)保證膨潤土達到11方時渣土改良效果較好。

（2）土倉壓力

前期推進過程中，上土壓力一般取1.3～1.4bar，施工單位根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)做出調(diào)整，將上土壓力調(diào)整為1.6～1.7bar，甚至達到1.8bar。

（3）同步注漿

前期施工過程中，同步注漿采用水泥單漿液，管片安裝過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，用材簡單、價格便宜、不容易堵管、和易性好、充填密實效果好[5]。

后期施工中，施工單位適當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)通過后的后期沉降，進一步對地層進行填充，施工單位每5環(huán)進行一輪二次補漿，采用水泥單液漿，根據(jù)實際情況，注漿量控制在2方左右。

施工單位于2014年4月21日開始進行下穿進入施工影響范圍區(qū)域（2倍隧道埋深范圍內(nèi)），到2014年4月29日盾構(gòu)機盾尾脫出施工影響范圍區(qū)域。通過對施工進度、監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析可知，在刀盤達到前，測點累計沉降約1mm左右，盾體通過時沉降2～3mm，盾尾脫出時沉降在6～7mm左右?？傮w來說，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點時程曲線圖

3.3 明挖法施工中市政管線的風險監(jiān)控

鄭州市軌道交通2號線某車站基坑采用明挖法施工，某日巡查發(fā)現(xiàn)基坑邊存在一個空洞，洞內(nèi)可見廢棄的管線（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)場召開會議，分析認為近期正值雨季，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。

在明挖法施工過程中往往重點對懸吊的管線和正在使用的暗埋管線進行重點監(jiān)測及巡視，而忽略了基坑邊的廢棄管線。這個事件及時發(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要特別注意排查基坑周圍的廢棄管線和管井，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，引起地面嚴重下沉。

4 結(jié)束語

（1）礦山法施工下穿市政管線，在設(shè)計階段盡量線路繞開，使施工影響降低，盡量避開砂層等不良地層。要最大限度的減小地下水對暗挖的影響，保證一定的覆土厚度，斷面盡量為拱形而不是直頂，必要時還可以加密格柵間距，增加臨時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，建議提前設(shè)置試驗段，施工單位通過試驗段的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將沉降過程按時間段分解，針對每個階段的沉降情況進行盾構(gòu)掘進參數(shù)的調(diào)整。

（3）明挖基坑施工過程中，要注意對懸吊管線的兩端進行監(jiān)測，在雨季要特別注意排查基坑周圍的廢棄管線和管井，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，引起地面嚴重下沉。

[1]楊海朋，施工過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)掘進地表沉降控制技術(shù)[J].建筑機械化，2013（12）.

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

[4]陳敬紅，張愛軍.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]趙書銀.盾構(gòu)隧道惰性漿液同步注漿技術(shù)應(yīng)用[J].鐵道標準設(shè)計，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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