魏 民

（北京住總集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100029）

0 引言

地鐵工程一般位于城市核心區(qū)域，在車站出入口與道路接駁部位，周邊環(huán)境較為復(fù)雜，場地狹窄，市政管線較多，往往采用暗挖法下穿市政道路及管線。隧道開挖時，如果施工方案中針對性保護(hù)措施不力，將面臨土體坍塌和管線滲漏等風(fēng)險，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響[1-3]。本文依托地鐵16號線地鐵工程對淺覆土暗挖下穿道路及市政管線施工風(fēng)險進(jìn)行分析，并制定針對性的管控措施，降低其施工風(fēng)險，避免對市政道路及管線運營造成不利影響。

1 工程概況

北京地鐵16號線工程永豐站，位于永祥北路與北清路交叉路口以東，沿北清路東西向布置。永豐站南側(cè)設(shè)置C出入口，其中出入口與車站相接段29.4m（位于北清路道路正下方、道路紅線內(nèi)的部分）采用暗挖法施工。

該出入口覆土淺，約3.05～4.1m，且上方有較多重大市政管線D1200雨水管、DN800上水管、DN500高壓天然氣管，均沿東西方向垂直于C出入口設(shè)置，見圖1示。

圖1 C出入口結(jié)構(gòu)與管線相對位置平面圖及剖面圖

根據(jù)《風(fēng)險工程分級與設(shè)計指南》要求，C出入口暗挖段施工共3個環(huán)境風(fēng)險工程，具體情況見表1。

表1 環(huán)境風(fēng)險工程情況匯總表

2 水文地質(zhì)條件

C出入口暗挖段地質(zhì)縱斷面見圖2，C出入口結(jié)構(gòu)頂拱主要位于粉土②及雜填土①1層，結(jié)構(gòu)穿越地層主要為粉土②層、粉質(zhì)黏土②1層，結(jié)構(gòu)持力層主要位于粉質(zhì)黏土②1層及粉土③層。圍巖等級Ⅵ級。

圖2 C出入口暗挖段地質(zhì)縱斷面

C出入口勘察深度范圍內(nèi)，實際測量到三層地下水，地下水類型分別為上層滯水、潛水、承壓水，各層地下水情況見表2。根據(jù)表2水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析，存在以下不良地質(zhì)作用：

表2 地下水特征一覽表

（1）人工填土：擬建場地區(qū)域內(nèi)地表分布有人工堆積填土層，一般厚度為1.8～3.6m。填土的堆積時間短，結(jié)構(gòu)松散，成分復(fù)雜，力學(xué)性質(zhì)差異較大，穩(wěn)定性差，如有雨、污水管線滲漏，易形成空洞，造成地面塌陷。

（2）新近沉積土：擬建場地淺部分布有新近沉積土層，層厚約9～10m，粉土②層的Es100為5.9～11.1MPa，高～中高壓縮性，呈中密狀態(tài)，結(jié)構(gòu)較差；粉質(zhì)黏土②1層液性指數(shù)為0.25～0.68，呈軟塑～可塑狀態(tài)，高～中高壓縮性，土質(zhì)較軟；新近沉積土層的工程性質(zhì)較差。

3 存在的風(fēng)險

3.1 地表沉降過大

該出入口覆土約3.05～4.1m，且隧道上方交通荷載頻繁，極易引起地表沉降過大，甚至地表坍塌的風(fēng)險。另隧道下穿市政管線，對于上水管及燃?xì)夤軒汗芫€的變形控制要求：沉降量≤10mm；雨水管變形控制要求：沉降量≤20mm。而一般地鐵標(biāo)準(zhǔn)斷面隧道開挖地表沉降控制值為30mm，對施工中地表沉降控制要求較高[5]。

3.2 降水困難

開挖揭露含水層底板時，存在界面出水問題；潛水含水層局部厚度較薄，且含水層滲透性較差，依靠重力釋水疏干含水層中的地下水，難度較大。

3.3 管線滲漏

隧道開挖過程中存在一根已改移廢棄的D1000污水管，位于QC斷面上拱部位，隧道下穿D1200雨水管、DN800上水管，存在管線滲漏的風(fēng)險，在隧道開挖時，可能出現(xiàn)土體失穩(wěn)的問題[6]。

4 淺覆土暗挖施工風(fēng)險控制措施

4.1 管線調(diào)查與保護(hù)

（1）施工前應(yīng)對工程所在場地周邊地下管線進(jìn)行復(fù)探，并應(yīng)通過管線所屬的管理單位了解掌握管線的現(xiàn)狀，制定專項保護(hù)及應(yīng)急措施。

（2）在有條件的情況下，施工前應(yīng)進(jìn)入洞內(nèi)探明雨水管線的現(xiàn)狀及滲漏水情況，并對管線滲漏形成的水囊或空洞進(jìn)行地面注漿處理。

（3）針對C出入口破除已改移廢棄的D1000污水管，施工前應(yīng)將該污水管采用混凝土充填，開挖至污水管前進(jìn)行超前探測。

4.2 下穿市政管線施工步序控制

4.2.1 初支施工步序

（1）超前深孔注漿。

（2）開挖1號洞室，并預(yù)留核心土，架立鋼格柵，采用鎖腳錨桿加固墻腳，掛網(wǎng)噴射初支混凝土，及時進(jìn)行初期支護(hù)背后注漿，循環(huán)施工下穿市政管線。

（3）1號洞室洞通后開挖2號洞室；2號洞室洞通后開挖3號洞室；3號洞室洞通后開挖4號洞室。初支施工見圖3所示。

圖3 初支施工示意圖

4.2.2 二襯施工步序

（1）初支施做完畢后,根據(jù)施工監(jiān)控量測情況，分段逐步（4～6m）破除仰拱厚度范圍內(nèi)的臨時中隔壁，剔除初支混凝土及鋼筋網(wǎng)，鑿除臨時中隔壁范圍內(nèi)的混凝土，保留工22a型鋼，鋪設(shè)防水層，澆筑仰拱二次襯砌，未截斷的工22a型鋼做防水處理，見圖4（a）。

（2）待仰拱二襯達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，分段逐步拆除臨時仰拱，鋪設(shè)防水層，澆筑側(cè)墻二襯。左右對稱進(jìn)行，保留格柵主筋400mm長在二襯范圍內(nèi)，見圖4（b）。

（3）分段截斷頂拱范圍內(nèi)臨時中隔壁，剔除初支混凝土及鋼筋網(wǎng)，施作拱部防水層，鑿除臨時中隔壁范圍內(nèi)的混凝土，保留工22a型鋼，鋪設(shè)防水層，澆筑頂拱二次襯砌，見圖4（c）。

（4）待二襯混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，拆除二襯范圍內(nèi)的臨時結(jié)構(gòu)，見圖4（d）。

圖4 二襯施工步序示意圖

4.3 孔注漿施工要點控制

下穿重要市政管線前超前注漿加固開挖面前方土體，深孔注漿漿液對于粉土層采用水泥水玻璃雙液漿，對于雜填土層采用單液水泥漿。深孔止水注漿后的土體應(yīng)滿足：土體有良好的均勻性和自立性，滲透系數(shù)不大于1.0×10-6cm/s，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.5MPa。

對于開挖過程中注漿效果不好的地方應(yīng)采用超前小導(dǎo)管補(bǔ)充注漿，過管線段采用洞內(nèi)深孔注漿效果不好時可采用地面注漿補(bǔ)注。

4.4 降水施工要點控制

C出入口暗挖段，位于粉土、粉質(zhì)黏土地層，基底標(biāo)高34.436，初見水位標(biāo)高37.96，采用真空管井降水，具體施工參數(shù)見表3。

表3 降水井施工參數(shù)

4.5 路面保護(hù)措施

開挖前地面C出入口正上方道路滿鋪30mm厚鋼板，并將鋼板可靠焊接（焊縫高度不小于8mm），鋼板連接及深孔注漿加固效果達(dá)到要求后方可進(jìn)行出入口的暗挖施工。

5 監(jiān)測分析

在出入口暗挖段初支、二襯施工期間，現(xiàn)場加強(qiáng)管線上方地表沉降監(jiān)測，管線監(jiān)測平面圖見圖5，根據(jù)得到的沉降數(shù)據(jù)，繪制管線監(jiān)測最終沉降曲線圖，如圖6。

圖5 暗挖下穿管線監(jiān)測布置平面圖

圖6 管線監(jiān)測最終沉降曲線圖

由監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，暗挖段上方地表最終沉降曲線基本呈馬鞍形分布，最大沉降量為8.82mm，滿足帶壓管線沉降量≤10mm變形控制要求。

6 結(jié)束語

在該工程C出入口暗挖下穿道路和市政管線風(fēng)險源施工過程中，主要采取以下風(fēng)險管控措施：做好管線調(diào)查工作，明確管線埋深與結(jié)構(gòu)距離等，初支施工時加強(qiáng)超前探測，對結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)廢棄雨水管線進(jìn)行有效封堵；按照施工步序，初支小導(dǎo)洞分部開挖全部貫通后，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分段逐步拆撐并施工二襯；采取水平、地面深孔注漿加固土體，嚴(yán)格控制注漿質(zhì)量；根據(jù)水文地質(zhì)情況，采用真空管井降水，保證工作面無水作業(yè)；加強(qiáng)對道路的保護(hù)，上方敷設(shè)鋼板并專人進(jìn)行交通引導(dǎo)，避免施工期間出現(xiàn)超載情況。

監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，通過采取以上措施，C出入口暗挖段下穿風(fēng)險源施工過程中周邊土體穩(wěn)定、市政道路及管線安全運營，有效控制了施工風(fēng)險，為類似地層相似工程問題的施工提供了參考。