地铁隧道穿越城市大型管线保护措施研究

摘要：地铁工程极大的推动着城市的发展，与此同时，城市的管线对地铁隧道施工也造成了诸多不利的影响。本文结合笔者所参与的某地铁隧道工程，探讨了如何在施工中做好穿越城市大型管线的保护工作，以期能为所需者提供借鉴。

关键词：地铁隧道；管线保护；措施

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

地铁隧道、车站大多处于城市繁华区或穿越城市中心，而通常这些地方也是地下管线交汇聚集地方，且一般于地表下1-4 m，而地铁隧道通常为地表下10m左右，隧道拱顶与管线、管沟相距在4-6 m，如此薄弱的地层，如果使用矿山法开挖隧道，施工工艺不正确就极易产生坍塌等工程事故。

一、工程概况

1、施工环境

本工程位于某地繁华路段，包括左右线暗挖隧道、临时施工竖井及横通道施工。某站至火车站的区间线路起止里程DK14+201.2～DK14+660.15，沿线两处半径1500 m的曲线，总长917.861 m。工程采用矿山法施工，重点保证两站区间在开挖支护中的结构稳定及周边管线安全，让结构和管线变形在合理范围内。

2、工程地质、水文概况

工程在某河流冲积扇的中上部，底层为人工填土、第四纪新近沉积层和一般第四系沉积层，起伏不大，地标高38.11～38.90 m。据勘测，隧道洞身围岩为粉土层、粉质粘土层、粉细砂层，属Ⅵ级围岩，稳定性差，易坍落。隧道顶板土层为粉质粘土层、粉土层和粉细砂层。工程隧道结构底板埋深14.64-16.15m，地下层间潜水位埋深30 m，水位标高15.15-19.39 m，地下水位在隧道开挖基面下 ，对混凝土结构无腐蚀，对钢结构弱腐蚀，在干湿交替下对钢筋混凝土钢筋弱腐蚀，因隧道主体在地下水位上，可不考虑地下水影响。

3、风险源概况

工程共两个一级风险源：一是隧道下穿雨污水方沟，尺寸1 500 mm×1 200 mm（后半段1 500mm×1 300 mm），属混凝土结构雨污水合流方沟，位于DK14+273～DK14+670.95范围内，长为129 m、DK14+381～DK14+510段位于区间左线隧道正上方，雨污水方沟与区间左线成小角度交角，沟底埋深2m，与隧道结构垂直净距6.45～6.54m；另一为热力顶管，与区间隧道线路垂直，管内敷设2ø200钢管，管底埋深7 m，顶管结构下边缘与隧道结构净距2.2m。

因为热力顶管还没有达到开挖地段，所以，保证隧道施工中地表沉陷和基础差异沉降在合理范围，不造成雨污水方沟开裂及渗漏水是工程施工关键。

二、管沟损坏调查与论证

在地下隧道开挖至风险源区段前，对雨污管沟进行了调查，发现因常年雨污水浸泡，底层覆盖约30cm厚污泥。混凝土结构已老化，管沟底部渗水严重。

经论证，暗挖隧道在穿越雨污管线时，最大危害来自于管沟底部渗水，现管沟底部已出现积水坑，积水坑周围土体因长期浸泡，已部分或全部液化，造成管沟底部土体承载力下降，极易造成不良反应，如果不采取措施，将会出现坍塌、地面沉陷等重大安全事故。

从工期安排来看，雨污水方沟区段内地下隧道施工处雨季，此地区雨季降水迅猛，短时间内整个大街南端雨水、居民区污水都将进入此雨污水方沟进行排流，方沟内流水量短时间内加大，增加沟底渗水量，增大沟底隧道开挖危险性。为此，这条雨污水方沟最佳保护措施是赶在雨季到来前完成管沟防水，让管沟底部渗水对施工影响降至最小，保证隧道开挖安全。

三、管沟防水处理

1、安全、技术培训

由于雨污水管沟年代久远，常年被污水浸泡，方沟底层沉积了大量有害气体。为提高施工人员的危险意识，保证施工人员的生命安全，组织施工人员进行了有毒气体的防护知识培训，对防水施工的整个工艺流程做了详细介绍，同时为进入方沟内的施工人员订购专业有毒气体防护用品，保证施工安全进行。

2、方沟通风

隧道区段内的方沟长129m，共有4处井盖，施工人员先将4个井盖打开，用两台风机对中间两个井盖下鼓风，保持方沟内空气流通，经3d的连续通风后，用有毒气体检测仪器检测，确认方沟内有害气体浓度对人体无害之后再穿戴专业防护服下井清淤。

3、方沟清淤

方沟内的水流方向自北向南，先将区段两端用沙袋围堵，再用水泵将北侧的污水抽送至南侧，保证区段内施工过程中没有水流。开始时用专业搅拌机对区段内的污水及沉淀物进行搅拌，使其充分混合再用泵车将混合物吸走。但操作中发现这些沉积物为泥沙，密度较大，极易重新沉淀，故该办法无法实施。最后决定人工清掏，分批次每次工作1 h换班，每5 min喊话一次确认施工人员安全。最终将区段内所有淤泥清掏干净。

4、方沟铺设防水板

淤泥清理完毕后，人工下井铺设防水板。先将防水板对折从一个井口下，再用专用圆钉进行固定，最后在圆钉上部用圆形的防水板进行覆盖并焊接牢固，保证防水板能够无缝隙地固定在方沟侧墙及底板上。具体为：先在方沟底板上凿一道宽5 cm，长10 cm左右的小沟槽，将防水板端头塞入小沟槽中，用细木条压实，再用水泥钉将方木固定在沟槽中，用沥青进行嵌缝处理。方沟防水板完成，最后将两端用于堵水的沙袋清理完毕，保证方沟正常流通。

四、隧道初支

1、超前注浆

当暗挖隧道掌子面开挖到管沟区段隧道下，发现隧道拱顶的土质为粘土，颜色变黑，散发臭味，经分析土体出现变质，为此决定将注浆管的长度增加一半，数量增加一倍，同时加大注浆的频率，由之前的二榀一注改为一榀一注。保证了开挖隧道拱顶土体的稳定和掌子面工人的生命安全。

2、隧道土方开挖

超前注浆完成后，将榀距严格控制在设计要求的50 cm范围内进行土方开挖，预留上台阶核心土时，将开挖长度、宽度、高度都进行加大处理，并将台阶长度由原来的5.5m增加到6.5m。同时，增加1～2名工人，加快出土的速率，减少开挖断面土体的暴露时间。

3、榀架安装

榀架安装时，安排技艺熟练的电焊工人进行电焊操作。搭接长度、连接板连接、焊缝高度、连接筋分布都严格按照设计及规范要求进行施工，保证整个榀架安装过程中不出现质量问题。锁脚锚管的搭设由每榀1根（左右各1根）增加到2根，进一步减少上部榀架的沉降。

4、锚喷处理

锚喷过程中，安排熟练的锚喷手进行操作。锚喷料保证即拌即用，同时对锚喷的厚度也进行严格控制，减少隧道初衬掩盖二次结构线的问题。

5、后背注浆

待榀架闭合成环后，及时用1∶1水泥浆进行初支背后注浆（预留后背注浆管），及时填补土体与隧道初支之间的空隙，控制开挖后由于空隙、扰动而产生的地表沉降，使雨污水方沟不因地层的微小沉降而破坏，从而避免引发安全事故。

6、地表巡查

在隧道的开挖过程中，须定期对隧道周围地表进行检查，观察地面有无开裂、空洞等情况，并针对这些情况，编制处理预案，尽量做到施工工作的万无一失。

7、特殊情况处理

在隧道初支后，为防止雨污水方沟渗透，决定对侧壁进行水玻璃、水泥双浆液注浆处理，并用掺有速凝剂的水泥浆进行表面封堵，经处理后，隧道侧壁渗水的现象基本消失。

五、监控量测

1、地表沉降监测

地下隧道开挖后，地层中应力扰动区延伸至地表，围岩力学形态变化在很大程度上反映为地表沉降，且地表沉降可反映隧道开挖中围岩变形全过程，尤其对城市地下工程，若在其附近地表有建筑物，须对地表沉降严格监测和控制，发现周边建筑及管线管沟变形和破坏，保证施工安全。

2、隧道净空收敛监测

隧道净空收敛监测是地铁施工必不可少的环节。由于地下工程自身固有的复杂性和变异性，传统设计方法仅凭力学分析和强度验算难以全面、适时反映各情况下支护系统受力变化。 围岩应力及环境条件变化，周边围岩及支护随之位移，该位移是围岩和支护力学行为变化最直接的反映。所以，隧道净空收敛监测有十分重要的作用。

3、测量数据采集、整理、分析及反馈

暗挖隧道施工中，对地表和隧道内监测点应每天两次观测，加大穿越管线、管沟时监测频率，及时准确获取数据信息，归纳总结监测数据变化，绘制变化曲线图，掌握工程施工对建筑物影响。当监测情况出现异常时，加大对异常点监控量测，分析监测情况，召开专门监测成果分析会，采取切实有效措施保证施工安全。监控量测资料通过计算机进行处理，绘制表格及曲线图，让专业技术人员对监测结果进行回归分析，科学、综合判断结构和建筑物安全状况，确定正确的施工工艺。

4、实测数据与设计数据对比

对于各测量值，设计地表沉降最大允许值30 mm，隧道净空收敛最大允许值20 mm。而实际隧道开挖中，地表沉降平均值50mm，净空收敛值约24mm。 最初横通道施工时，地表沉降值已达到60～70 mm，为稳固地层，对横通道作二衬处理。事实证明，虽然各测量数值都超允许标准，但整个施工过程仍在可控范围内，未出现安全事故。

结论

城市的管线对地铁隧道施工有诸多不便，这就要求我们在做好管线保护的同时，严格监控量测施工现场，及时调整施工方法，加强施工控制。

参考文献：

［1］ DB 11/490-2007. 地铁工程监控量测技术规程［S］.

［2］ GB 50299-1999. 地下铁道工程施工及验收规范［S］.