佛山地鐵二號線隧道施工地面涌水涌砂監控量測分析

鮑樂樂

(中交城投建設有限公司 廣東 佛山 519000)

一、前言

佛山地鐵2號線一期工程湖(涌站)綠(島湖站)區間西起湖涌站東至綠島湖站，左右線采用盾構法分別施工，區間設計全長1935m，湖綠區間右線隧道盾構機從綠島湖站始發，原計劃在湖涌站接收，但在掘進至905環附近時發生“2.7事故”，盾構機廢棄。

湖綠區間右線隧道施工過程中先后經歷2018年“2.7”透水坍塌重大事故及2019年“6.16”隧道漏水事件。“2.7”事故后，項目決定采用“部分改線”方案對隧道進行修復：湖綠區間右線隧道改從湖涌站始發，由西向東沿原設計線路向東行進330m，隨后增大曲線半徑從南側繞過事發地繼續行進776m接入既有右線隧道，在接入既有隧道處施工盾構機接收井及部分明挖區間接收盾構機并使新施工隧道與既有隧道連通。既有右線隧道在事故中被泥土淤積，在“部分改線”盾構機掘進過程中，施工人員從東側的綠島湖站向隧道內清淤至接收井，至此全部右線隧道修復完成。在這個方案實施途中，“6.16”事件使該方案失效。經專家組論證，最終決定采用“整體改線”方案修復湖綠區間右線隧道：在既有綠島湖站南側新施工一處盾構機接收井，盾構機從湖涌站始發，綠島湖站接收，重新施工整條隧道。

圖1 湖綠區間示意圖

“6.16”事件發生在聯絡通道施工過程中，湖綠區間1號聯絡通道設計采用冷凍法加固，礦山法開挖，在施工冷凍管過程中，作業人員從左線隧道向右線隧道鉆孔，在已經鉆破右線隧道的情況下錯誤操作抽出鉆桿，致使大量水土從鉆孔涌入隧道，作業人員嘗試封堵洞口但最終失敗，繼而采取了向隧道內回灌水減少地表進一步沉降的方式進行搶險處置。

二、工程概況

湖綠區間線路縱斷面為V形坡，最大坡度為27‰，線路埋深15.4m～35.5m，隧道頂覆土8.7m～26.53m，隧道的平面曲線最小曲率半徑為550m。湖綠區間右線“整體改線”隧道采用泥水平衡式盾構機施工(原隧道采用土壓平衡式盾構機施工)，圓形斷面，裝配式鋼筋混凝土單層襯砌，管片內徑6000 mm，外徑6700 mm，厚度350 mm，管片幅寬1500 mm，管片襯砌環采用錯縫拼裝，每環包括3個標準塊、2個鄰接塊和1個封頂塊組成(與原隧道保持一致)。

湖綠區間右線隧道施工范圍內臨近110kV高壓鐵塔、高壓燃氣管線、佛山一環高架橋、澳邊涌河流、弘德路小橋，沿線施工范圍地下管線較多，重要管線為一根φ325mm中壓燃氣管，埋深1.65m，該燃氣管與隧道平行敷設，局部與隧道交叉。

湖綠區間地質情況復雜，存在深厚富水粉砂層，該地層臨近強透水的中粗砂層，埋深較深(30.5m)且具有承壓水，區間隧道主要穿行于淤泥質粉細砂<2-2>、淤泥質土<2-1B>、粉細砂<3-1>、圓礫<3-4>地層，局部通過<7-2>強風化泥質砂巖、砂巖，區間地表水及地下水系豐富。

“整體改線”隧道需要側穿原“2.7”事故的塌陷區，距“2.7”事故的水平距離約19.2m，需側穿“6.16”事件隧道漏水點，距漏水點的水平距離約為8.6m，“2.7”事故及“6.16”事件均對地層進行了較大撓動，可能給新隧道施工帶來不確定影響，盾構施工條件較為復雜。

三、監測內容

本盾構區間施工第三方監測工作包括管片位移監測及周邊環境監測。管片位移監測包括管片水平、豎向位移及凈空收斂監測等。周邊環境監測主要包括隧道周邊地表、建(構)筑物及地下管線監測及現場安全巡視。

根據地表沉降曲線Peck公式(如圖2)和相關規范及設計文件要求，確定了隧道施工主次要影響區域，其中隧道最大埋深處對應主要影響區為隧道中心線兩側各12.8m，次要影響區為線路中心線兩側各12.8m～32m范圍，可能影響區為線路中心線兩側各32m～50m范圍。根據監測方案，在隧道上方線路中心線方向每間隔10m左右設置一個縱向地表沉降監測點，每50m左右設置一個橫向地表沉降監測斷面，斷面上約有10個橫向監測點，重要管線、構筑物等分別單獨布設監測點。監測范圍控制在開挖面前約50m范圍至開挖面后100m范圍，根據距離開挖面近遠控制監測點觀測頻次高低。

圖2 Peck公式示意圖

根據工程自身風險及工程周邊環境風險，將監測點分為一、二兩級，依據不同的監測等級設置不同的監測頻次。當監測數據異常或者變化速率較大，地表、管線或建(構)筑物發生較大沉降，地表出現突發沉降或裂縫等情況時應加強監測并報告相關單位。

表1 監測點等級劃分

當連續3個監測周期平均變形速率在0.05mm/d～0.1mm/d以下時，一般認為沉降穩定，停止該測點監測。

四、現場情況

由于湖綠區間工程條件復雜，曾發生重大事故及影響較大事件，工程建設各相關方對盾構施工安全均高度重視。1月31日，盾構機右前方30環位置地面出現涌水涌砂現象，監測組隨即通知各參建方，并開始對此處地表進行加密監測，有關各方立即開始查找原因。

涌水涌砂位置距離刀盤較遠(50m)，位于可能影響區，泥水平衡式盾構機泥漿壓力在涌水涌砂時未發生變化，且地表涌水是清水而非泥漿，初步判斷可能是供水管道破裂造成地面涌水涌砂，與盾構施工無關。后經自來水公司確認，涌水涌砂確系供水管道爆裂所致。

圖3 地面涌水涌砂位置示意圖

圖4 現場安全巡查照片

五、數據分析及結論

雖非盾構施工造成地面涌水涌砂，對路面涌水涌砂位置進行了加密監測點布置(圖5)，持續監測地面位移數據變化(表2、圖6)，防止地面坍塌對道路交通安全造成影響。

圖5 涌水涌砂地面加密監測點布設圖

2月1日～2月4日，地表加密監測點累計變化量最大值1.17mm，附近供水管累計變化量最大值-0.15mm，隧道洞內沉降量最大值0.32mm，洞內收斂變化量最大值-1.18mm。截止2月19日，地表加密監測點累計變化量最大值-3.68mm，附近供水管累計變化量最大值-2.48mm，隧道洞內沉降量最大值-0.70mm，洞內收斂變化量最大值-0.83mm。受新冠疫情影響，湖綠區間右線隧道盾構機2月1日起停止施工，地表加密監測點及隧道洞內沉降近三個周期變化速率最大值0.1mm/d，可認為涌水涌砂處地表沉降穩定，此次涌水涌砂對盾構施工無影響。

表2 加密監測數據表/mm(2月1日至4日)

注：“-”表示位移沉降

圖6 加密監測點曲線圖