地鐵區間管片與道床沉降應對措施及原因分析

宋 鑫

（中鐵十七局集團上海軌道交通工程有限公司，上海 200120）

0 引言

隨著國內地鐵建設的不斷推進，土質問題及運營過程中地鐵周邊不斷增加的房產項目、市政項目對地鐵周邊土體的擾動，會使已運營的地鐵區間的地鐵隧道結構發生整體或局部沉降。尤其當沉降量較大時，將可能造成隧道結構產生裂縫、破損、變形等病害。這些病害會影響附著在隧道結構上的設備，尤其是異常沉降對軌道的影響將不利于行車安全，因此很有必要對隧道異常沉降的問題及其處理措施進行探討、總結。

1 工程背景

蘇州軌道交通4號線及其支線某標段兩條盾構區間（溪～文區間、文～天區間）在地鐵正式運營約2個月后，經隧道巡查發現，兩條區間局部道床與管片間產生了不同程度的分離沉降，具體情況如下。溪～文區間：左線右側485環～498環處（13環）、右線左側487環～497環處（10環）隧道道床與管片產生裂縫，長約25m。經現場踏勘，裂縫區域為區間聯絡通道兼泵房所在位置，該處隧道埋深約為18.7m～19.4m，隧道所在土層為④1、⑤1粉質黏土。

文～天區間：右線右側158環～218環處（60環），長約72m。道床與管片離縫最大達到了15mm。經地面現場踏勘，在地鐵運營期間，產生裂縫區間的地面新增大面積的堆土，堆土高度比原地面高出約6m～8m，此處區間設計埋深約為12.0m～12.8m，隧道所在土層為③2粉質黏土、③3粉土夾粉質黏土、⑤1粉質黏土、⑤2粉土夾粉質黏土。

兩區間道床與管片間分離的裂縫圖片見圖1和圖2。

圖1 溪～文區間裂縫圖

圖2 文～天區間裂縫圖

兩區間道床與管片間裂縫大小及具體分布見表1。

表1 區間道床與管片間裂縫大小及具體分布表

2 道床與管片分離沉降原因分析及應對措施

2.1 溪～文區間

因該區間分離沉降區域為區間聯絡通道兼泵房所在位置，經過技術人員組織專家現場踏勘、查看，初步認定該處道床與管片分離沉降是由聯絡通道沉降所致，處理方案為對聯絡通道范圍內左右線管片進行注漿加固。

初步處理方案確定后，按照方案分兩次（兩次注漿時間間隔3周，每次注漿持續時間10d，注漿頻率1次/d）對左右線聯絡通道處五環管片采用P.O42.5進行注漿加固，注漿孔采用靠近旁通道側管片二次注漿孔。注漿至壓力增大注不進去為止。各注漿孔注漿量如下。1#孔注漿6次，累計注漿為（水泥量）2.5t；2#孔注漿4次，累計注漿為（水泥量）1.55t；3#孔注漿6次，累計注漿為（水泥量）2.2t；4#孔注漿3次，累計注漿為（水泥量）1.3t；5#孔注漿3次，累計注漿為（水泥量）1.4t。

2.2 文～天區間

對該區間分離沉降區域組織專家及相關人員進行現場查看分析，在排除各種環境因素影響后，認為該處道床與管片產生的分離沉降是由區間隧道上方額外覆土所致，覆土范圍與區間位置關系詳見圖3。

圖3 文～天區間覆土與隧道位置關系圖

初步原因核實后，積極聯系業主單位，通過與周邊街道管委會溝通協調，堆土方于分離沉降產生1月后進行了初步清理，清理范圍為隧道正上方，清理高度為3m～4m。第一次清理7d后又組織人員機械對土方進行了第二次清理，清理范圍為文～天區間右線邊線外20m。經現場標高復核，清理后堆土高度比原地面高約0.6m～1.6m。

3 區間監測

3.1 監測點布置

在完成溪～文區間旁通道處注漿加固及文～天區間覆土清理后，為驗證相關措施的處理效果，制定了專項監測方案，監測項目包括道床沉降監測、管片變形及沉降監測、道床變形縫沉降監測。

其中，在文～天區間共布置50個沉降觀測點，其中道床沉降點17個，管片沉降點17，道床變形縫沉降點16個，道床、管片每5環設置一個沉降點，道床變形縫兩側每邊各設一個沉降點。同理，在溪～文區間的分離沉降范圍共布設沉降觀測點10個，觀測點布設如圖4所示。

圖4 監測布點平剖面圖

3.2 區間沉降觀測結果分析

在完成相應監測點布設、初始高程量測后，對溪～文區間在后續2個月內累計進行了32次監測數據采集（2d/次），通過對監測數據進行分析發現區間除了第1次～第3次觀測數據上下浮動較大外，后續29次觀測每次間隔變量基本在0.5mm之內，沉降變形最大點累計沉降量2.04mm。文～天區間自第二次清理堆土完成后，后續1個月時間內累計采集監測數據18次，每次間隔變量基本在0.3mm之內，沉降變形最大點累計沉降量1.85mm。

從監測數據判斷，兩條區間沉降區域沉降變形已趨于穩定。

3.3 區間管片變形監測結果分析

此外還對離縫最大處管片變形進行了測量，以軌面標高處隧道凈寬進行校核，設計凈寬值為4.158m，選取離縫處最大位置進行測量，通過測距儀測量隧道變形最大為0.5mm，滿足相關規范要求，管片變形監測數據如表2所示。在完成兩條區間監測數據采集一周后，召集了相關單位及專家對區間沉降趨勢進行專家認證，通過數據分析及現場踏勘，與會人員一致認為兩區間沉降已趨于穩定，可進行下步填充施工。

表2 管片變形監測數據表

4 區間道床與管片間分離縫隙處理

4.1 分離縫隙填充方案選擇及要點控制

根據參與現場踏勘專家的意見，擬對道床與管片間分離縫隙填充注漿處理，并制定了相關縫隙注漿填充方案。

根據方案，縫隙注漿填充要點如下。

在道床與管片間隙填充注漿前，將對道床進行垂直取孔，探測道床與管片具體間隙?？p隙為5mm以下的在道床軌道墊片邊取孔，取孔深度為548mm、深入管片30mm；縫隙為3mm～15mm的在道床中間取孔，取孔深度為709mm、深入管片30mm，取孔位置如圖5和圖6所示。對5mm以下縫隙，在道床取孔后觀測有無縫隙，若無縫隙直接在道床邊縫隙處灌漿，若有縫隙則在孔中注漿；對3mm～15mm的縫隙，在道床取孔后觀測有無縫隙，有縫隙則在孔中注漿，無縫隙則在道床軌道墊片邊再取孔觀察，判定注漿情況。

圖5 道床中部取孔位置（單位：mm）4.1.2 注漿孔的布置

圖6 道床邊取孔位置（根據縫位置）（單位：mm）

注漿孔布置原則根據探孔情況設置，保證漿液能填充滿整個間隙，每隔一環布置一個注漿孔，注漿孔可根據現場注漿情況進行局部的平面位置的調整。

注漿只需將間隙填充滿即可，因此注漿壓力不宜過大，以不大于0.4MPa為準，如果注漿壓力過大，可多開孔，減小注漿孔的距離，以達到填充間隙的效果。此次注漿完成后，后期將不太好進行注漿，因此，注漿必須一次到位，不留死角，注漿必須飽滿。

注漿擬采用兩種漿（單液漿和雙液漿）。單液漿為P.O42.5水泥漿，水泥漿水灰比為1∶1；雙液漿為水泥漿+水玻璃+氯化鈣，質量比為1∶0.025∶0.002。取孔后首先配置雙液漿注漿，若雙液漿出現注漿壓力大注不進去的情況，則采用單液漿注漿?？p隙灌注直接采用單液漿。

4.2 縫隙填充實施過程

根據施工注漿方案，首先進行道床開孔，在離縫側道床軌道墊片邊取孔。文～溪區間左線右側在486環、491環、495環、498環處開孔（4孔），右線左側在488環、492環、495環、498環處開孔（4孔）。文～天右線在164環、169環、174環、179環、184環、189環、194環、199環、205環、210環、214環處開孔（11孔），道床注漿管埋設見圖7。

圖7 注漿管埋設示意圖

在注漿過程中，由于使用雙液漿易發生堵管現象，因此后改為使用注漿管注射水泥漿，適當加大稠度，按（水泥：水）1.2∶1配置，注漿孔注漿如圖8所示。

圖8 注漿孔注漿

4.3 注漿后期監測及效果評價

在完成兩條區間管片與道床裂縫注漿填充后一個月內，共進行了6次道床及管片沉降觀測，除注漿完成第二天監測數據較注漿前兩區間道床局部存在上?。ㄗ畲?.3mm）外，管片測量數據基本無變化，后續監測數據均基本無變化。后期經與運營沉降點聯合監測進行長達半年的持續觀測得知，溪～文區間及文～天區間道床與管片離縫處未出現新裂縫。

5 結語

隧道的異常沉降是城市地鐵在長期運營期間不可避免的病害之一，為確保線路運行安全，必須予以重視。該文通過對蘇州市某已運營隧道道床與管片受外力影響而產生的分離沉降進行研究和分析，以實際監測數據為支撐，提出相應的應對措施，整治效果良好，可為類似工程施工問題提供參考。