王 春

（中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司，遼寧遼陽(yáng) 111000）

1 工程概況

此地鐵隧道的施工位置在某市新港中路沿自東向西的方向進(jìn)行，其中地面段是城市的主干道路，交通相對(duì)較為繁忙，平均日車流量在20萬(wàn)輛左右。12條城市地下線管縱橫分布在地鐵隧道的上方，順向線路中包含1條直徑600 mm供水管、1條直徑1200 mm供水管、1條600 mm排水管以及2條60 mm電纜。在這些線管當(dāng)中，直徑1200 mm供水管的使用年限最長(zhǎng)，埋設(shè)深度最深，與地鐵隧道拱頂間的距離5.87 m，探明現(xiàn)狀的難度最大。根據(jù)預(yù)測(cè)，如果在地鐵隧道挖掘的過(guò)程中，某一點(diǎn)的沉降量超過(guò)了設(shè)計(jì)值的允許范圍，造成直徑1200 mm供水管斷裂的可能性非常大，如此一來(lái)，不但會(huì)讓地面交通中斷，還會(huì)讓赤崗城區(qū)的供水線管受損，造成城區(qū)無(wú)法供水，會(huì)帶來(lái)比較嚴(yán)重的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失。

2 工程地質(zhì)

工程中地鐵隧道需要穿過(guò)的含有水砂層的地層，從下至上依次如下。

最底層：沖積-洪積土層。呈淺橙黃色，細(xì)砂、中砂以及含約15%的載粒是主要組成物質(zhì)，層厚在（1～1.5）m，整層砂石分布比較飽和、密實(shí)。

次底層：含水砂層。本層在隧道拱頂范圍內(nèi)的分布最為廣泛，層厚通常在（2～3）m，其穩(wěn)定性較其他部分都差，而且在地下水的影響下容易產(chǎn)生流沙。

次上層：淤泥質(zhì)載土層。呈灰黑色，流塑狀，層厚在3 m以內(nèi)，整體非常潮濕，具有較強(qiáng)的載性，密實(shí)程度較好，屬于相對(duì)不透水層。

最頂層：人工填土層。層厚在4 m以內(nèi)，整體較為潮濕、松散。

3 沉降特性

（1）縮水沉降。在地鐵隧道開(kāi)挖之后，因?yàn)榇嬖谝欢ǖ撵o水壓力，各土層和土體會(huì)以自身給水的程度為基礎(chǔ)釋放出一定量的水分，但這些水量都會(huì)在隧道里被消耗；當(dāng)隧道內(nèi)部的初期支護(hù)完成封閉之后，因?yàn)槭艿絿娚浠炷梁弯摷芊ㄌm盤(pán)的影響，滲水仍然會(huì)在初期支護(hù)的表面和法蘭盤(pán)的位置等多地出現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)水流還會(huì)呈現(xiàn)股狀[1]。當(dāng)施工區(qū)域進(jìn)入到流砂地段之后，出水量會(huì)比之前有明顯的加大，而且會(huì)出現(xiàn)細(xì)微的砂粒，洞內(nèi)每天的抽水量也會(huì)增加至20 m3，因?yàn)樽陨碇亓Φ脑?，上方的土體會(huì)產(chǎn)生自然的下沉，下沉的土體會(huì)填充到原來(lái)空隙水所占據(jù)的空間內(nèi)，并讓土層固結(jié)壓縮，從而引起地表的下沉。

（2）超前沉降。當(dāng)?shù)罔F隧道的施工進(jìn)入到正洞施工的階段后，通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)能明顯的看出其他地方的沉降值都要比挖掘面上方的測(cè)點(diǎn)位置處的沉降值大很多，同時(shí)，開(kāi)挖面前方位于砂漏斗上方的ZDK4 km+993.5 m，ZDK4 km+987.5 m兩處觀測(cè)點(diǎn)卻有著最大的沉降值。在地鐵隧道施工進(jìn)入流砂段后，這兩點(diǎn)的沉降速率分別達(dá)到了1.9 mm/d和2 mm/d，整個(gè)施工過(guò)程中累計(jì)的沉降值均已超過(guò)工程設(shè)計(jì)規(guī)定的30 mm。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要有2個(gè)：淤因?yàn)橥寥篱_(kāi)挖之后地下水的流失；于在地鐵隧道開(kāi)始挖掘之后，挖掘處的圍巖因?yàn)闆](méi)有約束而失衡，從而在掌子面的方向上沿著砂層出現(xiàn)一定的位移。

4 控制沉降的措施

4.1 布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)

基準(zhǔn)點(diǎn)選擇橫通道的中線，然后沿著線路中線的位置在線路東西兩側(cè)各布置3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，間隔距離最少為5 m。在行車道的位置使用沖擊鉆打好眼，然后將直徑16 mm鋼筋插入其中，再使用砂漿進(jìn)行保護(hù)，但需要在最后完工時(shí)確保鋼筋露出地面約（3～5）mm；在人行道位置的瀝青混凝土路面中打入長(zhǎng)度為（50～80）cm的直徑16 mm鋼筋，也使用砂漿進(jìn)行保護(hù)。使用紅色油漆筆在測(cè)點(diǎn)的位置進(jìn)行標(biāo)記，最后再統(tǒng)一進(jìn)行編號(hào)。洞內(nèi)每挖掘5 m就需要立即進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)，利用B20水準(zhǔn)儀配測(cè)微器、QJ-85坑道收斂計(jì)和已經(jīng)埋設(shè)好的監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)隧道拱頂?shù)乃绞諗亢拖鲁林笖?shù)進(jìn)行觀測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率為每天2次。當(dāng)?shù)罔F隧道施工的區(qū)段進(jìn)入流砂段以后，需要將監(jiān)測(cè)的頻率提升到每天3次，而且要及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、匯總、上報(bào)，如果有必要，還要按照相關(guān)的反饋信息和實(shí)際情況對(duì)施工方案、施工方法等進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，在最大程度上適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)施工的需求。

4.2 超前預(yù)支護(hù)

（1）在進(jìn)行圖1中1，2，7號(hào)導(dǎo)坑的挖掘之前，需要將1排直徑50 mm、長(zhǎng)45 m、開(kāi)花孔的無(wú)縫鋼管以10°～15°角打入設(shè)計(jì)的輪廓線中，鋼管縱向的間距需要保持在3 m，環(huán)向間距則需要保持在40 cm，且要保證前后兩循環(huán)搭接的長(zhǎng)度為1.5 m。同時(shí)，為了使掌子面達(dá)到最大程度上的穩(wěn)定，需要在垂直于掌子面的位置按照80 cm的間距將一排同樣的小導(dǎo)管打入其中。小導(dǎo)管的布置圖如圖2所示，在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，要借助YT7655鑿巖機(jī)將小導(dǎo)管直接頂入預(yù)定的位置。使用BW150型號(hào)的注漿泵進(jìn)行注漿作業(yè)，以下是注漿作業(yè)期間的各項(xiàng)參數(shù)：使用的水泥為42.5的普通硅酸水泥；水泥漿的濃度要控制在1頤08～1頤1.75；CS漿的配合比要控制在1頤1～1頤0.5；水玻璃的濃度為35 Be；注漿壓力為（0.5～1）MPa；漿液初凝時(shí)間為1 min；每孔注漿量保持在（0.3～0.5）m3；整個(gè)注漿的過(guò)程都需要遵照各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行，直到完成預(yù)期計(jì)劃的注漿量[2]。

圖1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑優(yōu)化后挖掘順序

圖2 注漿管的布置（單位：cm）

（2）在注漿施工開(kāi)始之前，需要在開(kāi)挖面噴射厚度為20 cm的混凝土以形成用于防止?jié){液流出的墻壁，然后再在小導(dǎo)管尾部位置50 cm的范圍之內(nèi)用CS麻絲膠泥對(duì)管口位置的間隙進(jìn)行堵塞，避免管口位置出現(xiàn)漏漿問(wèn)題。當(dāng)開(kāi)始進(jìn)行注漿作業(yè)之后，就需要使用注漿泵在加壓的情況下保證漿液以50 cm的擴(kuò)散半徑通過(guò)小導(dǎo)管，并在挖掘面前方周圍地層的孔隙中滲透。采用間歇性和隔孔注漿相結(jié)合的方式進(jìn)行，以此來(lái)增強(qiáng)注漿的整體效果。

（3）為了在最大程度上減少在下導(dǎo)坑施工過(guò)程中對(duì)上導(dǎo)坑的初期支護(hù)產(chǎn)生不必要的影響，需要將2根直徑42 mm，長(zhǎng)25 m的鎖腳錨管增打在上導(dǎo)坑鋼架根部?jī)蓚?cè)的位置，目的是增加初期支護(hù)自穩(wěn)的時(shí)間，并促進(jìn)其自穩(wěn)能力的有效提升，同時(shí)盡量縮減因?yàn)殚_(kāi)挖下導(dǎo)造成的上導(dǎo)初期支護(hù)懸空出現(xiàn)的沉降。

4.3 縮減開(kāi)挖斷面

一般情況下，地鐵隧道在施工過(guò)程中，基本上所有的開(kāi)挖面都是處于相對(duì)無(wú)支撐的狀態(tài)，因此，掌子面圍巖的自穩(wěn)性在一定程度上和開(kāi)挖面以及地層的條件有著非常密切的聯(lián)系，結(jié)合相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，自穩(wěn)時(shí)間和無(wú)支撐開(kāi)挖面成反比。同時(shí)，在對(duì)砂層段進(jìn)行施工時(shí)，一般會(huì)使用優(yōu)化之后的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法來(lái)進(jìn)行施工，這樣做的目的是對(duì)因挖掘方法不當(dāng)而產(chǎn)生的地表沉降進(jìn)行預(yù)防和減少。按照既定的步驟和順序開(kāi)展施工，既能在一定程度上促進(jìn)不穩(wěn)定的砂層開(kāi)挖面縮減，還能對(duì)暴露的整體時(shí)間起到封閉和減少的作用，從而在最大程度上增加其穩(wěn)定性[3]。

5 結(jié)論

（1）在進(jìn)行城市地鐵的施工時(shí)，經(jīng)常會(huì)受到地面構(gòu)筑物、建筑物和地下線管等多重因素的影響和制約，所以需要對(duì)沉降進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在工程開(kāi)始之前，需要對(duì)工程周圍的地質(zhì)構(gòu)造、環(huán)境、構(gòu)筑物和建筑物基礎(chǔ)埋深等勘察清楚，還需要調(diào)查清楚本區(qū)域地線線管的材料、規(guī)格、埋設(shè)深度、使用年限、用途、與施工點(diǎn)之間的距離等。

（2）在施工開(kāi)展期間，需要嚴(yán)格遵照新奧法的原則來(lái)進(jìn)行施工，即“弱爆破、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、勤測(cè)量、快封閉、速反饋”。

（3）如果在地鐵隧道施工的過(guò)程中出現(xiàn)較大的下沉，則可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況進(jìn)行注漿加固抬高。

（4）因?yàn)榈罔F隧道通常都建設(shè)在地下，難免會(huì)碰到多且布置復(fù)雜的地下線管，所以在整個(gè)施工的過(guò)程中，要根據(jù)可能發(fā)生的緊急狀況事先做好相關(guān)的防范措施，盡量避免人員和器械的損傷。