地下管線受厚硬巖層盾構隧道施工的影響分析

徐偉

摘要：伴隨著當今交通線路的不斷拓展，地下交通線路的建設也逐漸完善起來。地下空間開發技術也獲得了飛躍式的發展，地鐵已經成為城市中的重要交通方式，以此來緩解日益擁堵的交通壓力。本文通過建立模型的方式分析了厚硬巖層中隧道盾構施工對地下管線的影響以及相應的解決措施。

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.

關鍵詞： 地下管線；巖層；隧道施工

Key words： underground pipeline；formation；tunnel construction

中圖分類號：U455.43；TU990.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）03-0141-03

0 引言

地下管線是城市建設相關基礎設施建設當中非常重要的組成部分，是一個城市生存與發展的地下“生命線”。當地鐵的隧道建設比較接近或者需要穿越地下管線的時候，難以避免地會對其上面覆蓋的土層以及巖體結構產生影響。越是繁華的城市，交通擁堵的現象越是明顯。因此，地鐵線路的修繕多數位于城市當中的繁華地段。但是，在其周圍通常市政地下管線以及各類商用建筑是非常密集的，隧道的盾構施工勢必會對已經存在的管線產生影響，使之沉降或者附加彎曲，不能夠正常運行。

1 佛山市軌道交通二號線工程概況

1.1 沿線地面環境情況

區間線路于佛山市佛陳公路佛陳大橋下游22.45～62.0m處下穿東平水道，為東平水道的白蛇漩段，屬歷史險段。區間線路位于河道管理范圍內的樁號為YDK38+853.957～YDK39+077.840，長度223.883m，對應管片為423～571環，其中河床最低點對應管片為489環，左線在ZDK38+873.820～ZDK39+097.879，長度223.883m，對應管片為409～558環，其中河床最低點對應管片為467環，線路位于緩和曲線和直線上。該段東平水道河床寬約90m，豐水期（4-10月）河床100m，通航2000噸級船舶，豐水期河運繁忙。河道右岸屬佛山市順德區，是南順聯安圍（南大堤）；左岸屬佛山市禪城區，是佛山大堤（北大堤）。佛山大堤全長41公里，是二級堤防。河堤采用漿砌片石護坡，受潮汐影響，河水深度通常在4.5～16.2m，在特殊情況下最大可能沖刷深度為3.57m。隧道頂距河床底高度為左線9.43m右線9.03m，穿越段為下坡，左線下坡坡率是25.982%，右線該數值為4.522‰。

1.2 線路以及管片設計概況

本區間的線路主要是沿著魁奇二路、佛陳公路進行鋪道敷設，魁奇二路、佛陳公路是雙向八車道的公路。區間左、右線的隧道平面的曲線半徑最小數值為600m，左右線路之間的線間距為7.0～16.0m。區間線路的斷面是一個V形坡，最大線路的縱坡是25.982%，最小為5.000%，豎直曲線的半徑是5000m。隧道最頂端的土層覆蓋為10.0～28.8m。最終隧道內徑為5400mm，隧道掘進外徑6000mm。

本盾構區間襯砌采用的是預制鋼筋砼管片錯縫拼裝，管片襯砌環外徑為6000mm，內徑為5400mm，厚度為300mm，環寬為1500mm，楔形量是38mm。每環是由6塊組成，包括：1塊封頂塊、2塊鄰接塊、3塊標準塊。采用的是C50，P12抗滲混凝土。管片的類型是標準環與轉彎環，環與環之間用10根M24縱向彎螺栓進行連接，塊與塊之間用12根M24環向彎螺栓進行緊密連接。區間隧道的封頂塊一般采用的是徑向插入與縱向插入兩種方式相結合的插入方式，如表1所示。

1.3 工程地質以及水文地質概況

1.3.1 工程地質

區間范圍上面覆素填土、淤泥質土，淤泥質砂、粉細砂、中粗砂、粉質黏土，下伏基巖主要作為作為全風化、強風化、中風化泥巖。當中的淤泥質砂是較為松散的形狀，飽和狀態，層厚為1.2～11.1m。地下水位為地下1.6～2.0m的位置。區間基地位于強風化泥巖當中，有些部分位于淤泥質土、中粗砂當中。

1.3.2 水文地質

依據賦存介質的類型，相關場地地下水的主要類型有兩種：一是第四系地層中的空隙潛水，主要是賦存在第四系全新系統中海陸互相沉積層淤泥質粉細砂、淤泥質中粗砂層中。另一類是基巖裂縫水，主要賦存在強、中等風化帶當中，略微具有一定的承壓性。

2 灣登區間過河中存在的問題

2.1 過河中由于土倉距離河底較低，出現噴涌現象

由于掘進過程中，地下水資源豐富，在掘進完成后，土倉會進入水，從而使土倉中泥渣離析，出現小石塊和泥水，在掘進過程中會出現噴涌現象。解決辦法：①縮短管片拼裝時間，較少時間耽誤。②在土倉中注入膨潤土漿液，增加土倉的粘性。endprint

2.2 掘進過程中地質突變嚴重，掘進參數須進行隨時調整

在掘進過程中根據出渣的實際情況，及時調整掘進參數。

2.3 過河中河面有氣泡產生

在過河段采用氣壓輔助模式進行掘進，由于距離河底覆土較淺，會有微小氣體冒出至河面。

2.4 成型的管片有滲水、管片破損、錯臺現象

滲水：拼裝過程中壓緊管片，為穿螺栓上下左右移動管片，造成管片止水條斷裂或脫落。破損：在運輸或吊裝過程中有碰撞現象[3]。拼裝過程中作用過猛或管片受到千斤頂的不均勻受力造成的。錯臺：拼裝過程造成的，管片上浮造成管片移動，二次注漿過多易造成管片錯臺。

2.5 掘進過程中臺車有脫軌現象

掘進過程中由于軌道受力不均勻，發生偏移現象，造成臺車脫軌。

2.6 掘進完成后，拼裝前盾尾有漏水現象

由于掘進時采用氣壓輔助模式，掘進完成后進行填倉，將土倉內氣體排除至盾尾，造成盾尾出現漏水，漏氣現象。

3 防范措施

3.1 防止盾尾漏漿（防漏）措施

3.1.1 提高同步注漿質量與管理

每環推進前，嚴格把控同步注漿的漿液，合理控制初凝時間，將其控制在六到八小時之間，同時要求在注漿期間，科學控制注漿壓力，確保推進速度、注漿流量和注漿量等施工參數能夠形成最佳匹配。

3.1.2 盾尾漏漿對策

發現盾尾漏漿情況比較嚴重時，對盾尾及時補充盾尾密封油脂，使油脂能夠填充滿整個盾殼與管片之間的間隙，起到堵水的作用。若水勢較大時，應在拼裝前在管片與盾殼之間塞入海綿條，填充盾尾與管片之間的間隙。

3.2 防止江底地層沉降措施

3.2.1 控制土倉壓力穩定性

在推進期間應按設計值設定土倉壓力，但該壓力值并不是固定的，會隨著推進時潮位的變化而變化，應采取有效措施進行合理調整，要嚴格控制好土倉壓力的波動范圍，以保證切削面穩定。特別是在盾構機穿越覆土厚度僅為9.43m的河中段時，應嚴格控制好土倉的壓力，防止由于壓力過大而擊穿河底的覆土。

3.2.2 提高注漿量

在江底沉降量較大（>5cm）的情況下，應適當增加同步注漿量，并且在必要情況下可選擇進行襯砌（管片）壁后雙液注漿，使注漿量達到理論建筑空隙的130%以上。

3.3 防止隧道上浮措施

3.3.1 嚴格控制盾構機和管片姿態

在盾構掘進期間為了防止隧道上浮，加強隧道監測是一種有效手段，通過對盾構機和管片進行姿態控制，能夠有效控制隧道上浮：①對盾構機的掘進方向進行自轉測量，自轉角度控制在0.3度；②測量垂直、平面位置，為了能準確測量盾構機的位置，在每推進2環進行一次檢查和修正，不斷將現行的位置設置在新坐標的已知點上。盾構機的垂直、平面偏差控制在±50mm以內，嚴格依照相關規范標準進行推進操作，盾構姿態盡量保持穩定；③管片姿態須嚴格控制，高程和平面偏差控制在±50mm以內，每環相鄰管片平整控制在4mm以內，縱向相鄰管片平整度控制在5mm以內。

3.3.2 管片選型具體責任化

結合人工測量和盾構機的導向系統的方法，將盾尾和最后一環管片之間的間隙值精確測量出來。該盾尾間隙值從四個方向測出，分別是上、下、左、右，在盾構過江時，嚴格控制每一個值均在20～30mm，然后把測得的數據結合導向系統的隧道線路數據，從而選擇下一環的管片類型，確保管片姿態跟隨盾構機的姿態，并與盾構機盡可能地在同一條軸線上。

3.3.3 提高同步注漿質量

提高注漿與盾構推進的同步性，使漿液能及時充填盾尾管片后壁空隙。同步注漿的位置在第三環管片的11點和5點、1點和7點的位置，具體注漿的順序可根據對管片測量的結果來確定。當注漿充填量<110%時，采用二次補壓雙液注漿的措施。補壓漿要求均勻，壓漿后漿液成環狀，注漿范圍5～8環。

3.4 防止形成泥餅

3.4.1 土建工程師強化責任制

結合當前現有的地質資料，分析可能會形成泥餅的地段，在實際施工期間重點關注該地段，嚴格關注其各項參數，一旦發現有異常情況（出渣減少、出渣較黏等問題），應及時采取措施判斷是否出現了泥餅。

3.4.2 嚴格控制操作規范

嚴禁為了趕進度，不顧質量的操作；各項操作都必須符合相關規范標準；在實際掘進期間，重點關注容易形成泥餅的地段，控制好出渣。

4 結語

地鐵建設承載著人們的生活與社會的發展，通過地下管線受厚硬巖層盾構隧道施工的影響進行分析，發現其中存在的問題，并給出相應的防范措施，希望地鐵能夠給人們的生活帶來更多驚喜。

參考文獻：

[1]魏綱，崔程虹，張鑫海，俞國驊.基于統一解的盾構隧道施工引起地下管線豎向位移計算[J/OL].隧道建設，2017，37（06）：655-661.

[2]鐘彥之.雙線盾構隧道施工對近接樁基和地表沉隆的影響分析[J].北方交通，2017（02）：84-88.

[3]孫宇坤，吳為義，張土喬.軟土地區盾構隧道穿越地下管線引起的管線沉降分析[J].中國鐵道科學，2009（01）.

[4]吳鋒波，金淮，尚彥軍.城市軌道交通隧道周邊地下管線變形預測研究[J].巖石力學與工程學報，2013（S2）.endprint