地下管线受厚硬岩层盾构隧道施工的影响分析

徐伟

摘要：伴随着当今交通线路的不断拓展，地下交通线路的建设也逐渐完善起来。地下空间开发技术也获得了飞跃式的发展，地铁已经成为城市中的重要交通方式，以此来缓解日益拥堵的交通压力。本文通过建立模型的方式分析了厚硬岩层中隧道盾构施工对地下管线的影响以及相应的解决措施。

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.

关键词： 地下管线；岩层；隧道施工

Key words： underground pipeline；formation；tunnel construction

中图分类号：U455.43；TU990.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）03-0141-03

0 引言

地下管线是城市建设相关基础设施建设当中非常重要的组成部分，是一个城市生存与发展的地下“生命线”。当地铁的隧道建设比较接近或者需要穿越地下管线的时候，难以避免地会对其上面覆盖的土层以及岩体结构产生影响。越是繁华的城市，交通拥堵的现象越是明显。因此，地铁线路的修缮多数位于城市当中的繁华地段。但是，在其周围通常市政地下管线以及各类商用建筑是非常密集的，隧道的盾构施工势必会对已经存在的管线产生影响，使之沉降或者附加弯曲，不能够正常运行。

1 佛山市轨道交通二号线工程概况

1.1 沿线地面环境情况

区间线路于佛山市佛陈公路佛陈大桥下游22.45～62.0m处下穿东平水道，为东平水道的白蛇漩段，属历史险段。区间线路位于河道管理范围内的桩号为YDK38+853.957～YDK39+077.840，长度223.883m，对应管片为423～571环，其中河床最低点对应管片为489环，左线在ZDK38+873.820～ZDK39+097.879，长度223.883m，对应管片为409～558环，其中河床最低点对应管片为467环，线路位于缓和曲线和直线上。该段东平水道河床宽约90m，丰水期（4-10月）河床100m，通航2000吨级船舶，丰水期河运繁忙。河道右岸属佛山市顺德区，是南顺联安围（南大堤）；左岸属佛山市禅城区，是佛山大堤（北大堤）。佛山大堤全长41公里，是二级堤防。河堤采用浆砌片石护坡，受潮汐影响，河水深度通常在4.5～16.2m，在特殊情况下最大可能冲刷深度为3.57m。隧道顶距河床底高度为左线9.43m右线9.03m，穿越段为下坡，左线下坡坡率是25.982%，右线该数值为4.522‰。

1.2 线路以及管片设计概况

本区间的线路主要是沿着魁奇二路、佛陈公路进行铺道敷设，魁奇二路、佛陈公路是双向八车道的公路。区间左、右线的隧道平面的曲线半径最小数值为600m，左右线路之间的线间距为7.0～16.0m。区间线路的断面是一个V形坡，最大线路的纵坡是25.982%，最小为5.000%，竖直曲线的半径是5000m。隧道最顶端的土层覆盖为10.0～28.8m。最终隧道内径为5400mm，隧道掘进外径6000mm。

本盾构区间衬砌采用的是预制钢筋砼管片错缝拼装，管片衬砌环外径为6000mm，内径为5400mm，厚度为300mm，环宽为1500mm，楔形量是38mm。每环是由6块组成，包括：1块封顶块、2块邻接块、3块标准块。采用的是C50，P12抗渗混凝土。管片的类型是标准环与转弯环，环与环之间用10根M24纵向弯螺栓进行连接，块与块之间用12根M24环向弯螺栓进行紧密连接。区间隧道的封顶块一般采用的是径向插入与纵向插入两种方式相结合的插入方式，如表1所示。

1.3 工程地质以及水文地质概况

1.3.1 工程地质

区间范围上面覆素填土、淤泥质土，淤泥质砂、粉細砂、中粗砂、粉质黏土，下伏基岩主要作为作为全风化、强风化、中风化泥岩。当中的淤泥质砂是较为松散的形状，饱和状态，层厚为1.2～11.1m。地下水位为地下1.6～2.0m的位置。区间基地位于强风化泥岩当中，有些部分位于淤泥质土、中粗砂当中。

1.3.2 水文地质

依据赋存介质的类型，相关场地地下水的主要类型有两种：一是第四系地层中的空隙潜水，主要是赋存在第四系全新系统中海陆互相沉积层淤泥质粉细砂、淤泥质中粗砂层中。另一类是基岩裂缝水，主要赋存在强、中等风化带当中，略微具有一定的承压性。

2 湾登区间过河中存在的问题

2.1 过河中由于土仓距离河底较低，出现喷涌现象

由于掘进过程中，地下水资源丰富，在掘进完成后，土仓会进入水，从而使土仓中泥渣离析，出现小石块和泥水，在掘进过程中会出现喷涌现象。解决办法：①缩短管片拼装时间，较少时间耽误。②在土仓中注入膨润土浆液，增加土仓的粘性。endprint

2.2 掘进过程中地质突变严重，掘进参数须进行随时调整

在掘进过程中根据出渣的实际情况，及时调整掘进参数。

2.3 过河中河面有气泡产生

在过河段采用气压辅助模式进行掘进，由于距离河底覆土较浅，会有微小气体冒出至河面。

2.4 成型的管片有渗水、管片破损、错台现象

渗水：拼装过程中压紧管片，为穿螺栓上下左右移动管片，造成管片止水条断裂或脱落。破损：在运输或吊装过程中有碰撞现象[3]。拼装过程中作用过猛或管片受到千斤顶的不均匀受力造成的。错台：拼装过程造成的，管片上浮造成管片移动，二次注浆过多易造成管片错台。

2.5 掘进过程中台车有脱轨现象

掘进过程中由于轨道受力不均匀，发生偏移现象，造成台车脱轨。

2.6 掘进完成后，拼装前盾尾有漏水现象

由于掘进时采用气压辅助模式，掘进完成后进行填仓，将土仓内气体排除至盾尾，造成盾尾出现漏水，漏气现象。

3 防范措施

3.1 防止盾尾漏浆（防漏）措施

3.1.1 提高同步注浆质量与管理

每环推进前，严格把控同步注浆的浆液，合理控制初凝时间，将其控制在六到八小时之间，同时要求在注浆期间，科学控制注浆压力，确保推进速度、注浆流量和注浆量等施工参数能够形成最佳匹配。

3.1.2 盾尾漏浆对策

发现盾尾漏浆情况比较严重时，对盾尾及时补充盾尾密封油脂，使油脂能够填充满整个盾壳与管片之间的间隙，起到堵水的作用。若水势较大时，应在拼装前在管片与盾壳之间塞入海绵条，填充盾尾与管片之间的间隙。

3.2 防止江底地层沉降措施

3.2.1 控制土仓压力稳定性

在推进期间应按设计值设定土仓压力，但该压力值并不是固定的，会随着推进时潮位的变化而变化，应采取有效措施进行合理调整，要严格控制好土仓压力的波动范围，以保证切削面稳定。特别是在盾构机穿越覆土厚度仅为9.43m的河中段时，应严格控制好土仓的压力，防止由于压力过大而击穿河底的覆土。

3.2.2 提高注浆量

在江底沉降量较大（>5cm）的情况下，应适当增加同步注浆量，并且在必要情况下可选择进行衬砌（管片）壁后双液注浆，使注浆量达到理论建筑空隙的130%以上。

3.3 防止隧道上浮措施

3.3.1 严格控制盾构机和管片姿态

在盾构掘进期间为了防止隧道上浮，加强隧道监测是一种有效手段，通过对盾构机和管片进行姿态控制，能够有效控制隧道上浮：①对盾构机的掘进方向进行自转测量，自转角度控制在0.3度；②测量垂直、平面位置，为了能准确测量盾构机的位置，在每推进2环进行一次检查和修正，不断将现行的位置设置在新坐标的已知点上。盾构机的垂直、平面偏差控制在±50mm以内，严格依照相关规范标准进行推进操作，盾构姿态尽量保持稳定；③管片姿态须严格控制，高程和平面偏差控制在±50mm以内，每环相邻管片平整控制在4mm以内，纵向相邻管片平整度控制在5mm以内。

3.3.2 管片选型具体责任化

结合人工测量和盾构机的导向系统的方法，将盾尾和最后一环管片之间的间隙值精确测量出来。该盾尾间隙值从四个方向测出，分别是上、下、左、右，在盾构过江时，严格控制每一个值均在20～30mm，然后把测得的数据结合导向系统的隧道线路数据，从而选择下一环的管片类型，确保管片姿态跟随盾构机的姿态，并与盾构机尽可能地在同一条轴线上。

3.3.3 提高同步注浆质量

提高注浆与盾构推进的同步性，使浆液能及时充填盾尾管片后壁空隙。同步注浆的位置在第三环管片的11点和5点、1点和7点的位置，具体注浆的顺序可根据对管片测量的结果来确定。当注浆充填量<110%时，采用二次补压双液注浆的措施。补压浆要求均匀，压浆后浆液成环状，注浆范围5～8环。

3.4 防止形成泥饼

3.4.1 土建工程师强化责任制

结合当前现有的地质资料，分析可能会形成泥饼的地段，在实际施工期间重点关注该地段，严格关注其各项参数，一旦发现有异常情况（出渣减少、出渣较黏等问题），应及时采取措施判断是否出现了泥饼。

3.4.2 严格控制操作规范

严禁为了赶进度，不顾质量的操作；各项操作都必须符合相关规范标准；在实际掘进期间，重点关注容易形成泥饼的地段，控制好出渣。

4 結语

地铁建设承载着人们的生活与社会的发展，通过地下管线受厚硬岩层盾构隧道施工的影响进行分析，发现其中存在的问题，并给出相应的防范措施，希望地铁能够给人们的生活带来更多惊喜。

参考文献：

[1]魏纲，崔程虹，张鑫海，俞国骅.基于统一解的盾构隧道施工引起地下管线竖向位移计算[J/OL].隧道建设，2017，37（06）：655-661.

[2]钟彦之.双线盾构隧道施工对近接桩基和地表沉隆的影响分析[J].北方交通，2017（02）：84-88.

[3]孙宇坤，吴为义，张土乔.软土地区盾构隧道穿越地下管线引起的管线沉降分析[J].中国铁道科学，2009（01）.

[4]吴锋波，金淮，尚彦军.城市轨道交通隧道周边地下管线变形预测研究[J].岩石力学与工程学报，2013（S2）.endprint