摘要：文章敘述了沈陽地鐵二號線第八合同段將既有管線防滲處理和隧道內采用的多項技術措施應用與城市地下暗挖隧道初期支護施工過程中，重點解決既有管線與初支施工之間構成的相互影響問題，為今后城市地下暗挖隧道初期支護中的類似問題提供指導性意義。

　　關鍵詞： 軟弱砂層,長距離,下穿既有暗渠,措施

　　一、工程概況

　　沈陽市地鐵二號線一期土建工程第八合同段市府廣場站-青年大街站區間(以下簡稱市-青區間)全長1204.555雙線米，采用淺埋暗挖法施工，區間正線斷面結構形式多達10種，且斷面變化頻繁。其線路基本位于青年大街下方，道路兩側為現有企事業單位、學校、商鋪和住宅。而青年大街為沈陽主要交通干道，路面交通量大。線路地下管網密集，主要沿青年大街分布，包括給水、電信、電力、熱力、煤氣、排污等。其中包括兩條斷面較大的污水渠，沿線路走向并與線路多次平面交叉，尺寸分別為2.00x1.50m和2.4x1.68m，基底豎直方向距結構拱頂2.4～12m。

　　市-青區間正線地層以砂礫石層為主，在埋深2-12m范圍內存在一個松散的中粗砂層，自穩性較差，松散砂層涵蓋整個市-青區間所有斷面拱部及其拱頂覆土。

　　二、 既有暗渠現狀分析

　　東、西暗渠基本位于隧道上方，并與區間正線多次交叉，根據設計圖紙及現場踏勘結果并結合沈陽市排水處檔案資料，東、西暗渠管底埋深在3米左右位于區間結構上方2.4～8米處(埋設最近處為市-青區間1號豎井橫通道)，污水管渠管底坡度比較平緩在3‰左右;東、西暗渠為1955年沿青年大街修建，流向為自北向南。目前東暗渠在使用過程中，東暗渠中現在水位高度在0.3米左右流速一般，部分已有滲漏水現象存在。西暗渠目前沒有進行使用，但是在雨季青年大街西側的雨水將通過西暗渠進行排放。經分析軟弱砂層長距離下穿既有暗渠施工主要存在以下重大風險：

　　1、軟弱砂卵石地層施工對超前支護要求高，超前支護參數及漿液控制難度大，稍有疏忽，極易發生掌子面坍塌現象;

　　2、軟弱砂卵石地層施工沉降控制難度大，極易出現隧道上方管線因沉降過大而導致開裂現象，從而造成更大的安全隱患;

　　3、既有排水管線使用年限均較長，管線自身強度較低，抗沉降性能較底，均不同程度的存在滲漏水現象，對隧道的安全施工存在較大影響;

　　4、既有排水管線均具有單一性，一旦發生管線破裂而引起的隧道掌子面坍塌事故，引流或截留極為困難，很可能出現短時期內對隧道掌子面的連續沖刷，引起災難性事故。

　　三、下穿既有暗渠施工技術措施

　　在進行市-青區間正線施工過程中，保證既有東、西暗渠的結構安全是核心目標，是制定施工方案和技術措施的出發點。主要目的在于盡量減少施工沉降對東暗渠的影響及減少暗渠自身滲漏水對施工的影響兩個方面。

　　在施工中的主要技術包括洞內及洞外兩個方面。洞內主要技術措施采用加強超前地質預報、超前支護及初支背后回填注漿等方面來減少施工沉降對東暗渠的影響;洞外主要技術措施采用對東暗渠進行防滲處理和暗渠內增設剛性導流管的方式來減少東暗渠自身滲漏水對施工的影響和防止災難性事故的出現。

　　1、處理措施范圍

　　既有暗渠內處理措施的范圍根據一般污水管線對周邊環境的影響確定如下：位于區間正線正上方5m范圍以內的東暗渠采用隧道內+既有暗渠內技術措施進行處理;位于區間正線正上方5m范圍以外的東暗渠只采用隧道內技術措施進行處理。根據此項進行劃分，市-青區間共有880m需要采用隧道內+既有暗渠內技術措施進行處理。

　　2、既有暗渠內處理措施

　　2.1 既有暗渠防滲處理

　　綜合考慮各個方面因素，本著以減少東暗渠對區間暗挖施工影響為主的主導思想，擬對東暗渠采取防滲處理的方式為采用高強度防腐蝕特種帆布材料+角鋼剛性骨架的形式進行。

　　由于東暗渠使用時間長，且主要以污水排放為主，因此在鋪設帆布前先對暗渠底部的淤泥進行處理，以保證防水帆布的順利施作和工作性能。在淤泥清理和暗渠內鋪設臨時導流管完畢后，在基本無水作業的暗渠內鋪設防水帆布，特種防水帆布采用定制長度、寬度，一次鋪設成型，帆布的沿暗渠流向方向的兩端采用粘扣+防水膠連接，防水帆布與暗渠壁的連接采用角鋼+膨脹螺栓連接。由于既有暗渠為矩形斷面，為保證特種防水帆布與既有暗渠結構的密貼性，確保既有暗渠內的污水通過特種防水帆布形成的排水通道進行排放，在特種防水帆布鋪設完成后采用角鋼骨架對特種防水帆布進行固定。角鋼骨架為矩形斷面，四邊分別位于矩形暗渠的四個角，沿暗渠流向設置，每個角鋼骨架的間距為15-20m，剛性骨架采用洞外制作洞內連接的方式固定，角鋼之間采用螺栓連接，角鋼與暗渠的連接采用膨脹螺栓連接。

　　2.2 剛性導流管施做

　　根據以上風險分析，既有暗渠的最大的施工風險在于：東暗渠滲漏水引起隧道掌子面失穩，隧道坍塌造成地層沉降過大會導致暗渠破裂，污水自破裂口下灌隧道后，便會造成地面沉陷、管線破裂的災難事故。而進行防滲處理后的東暗渠自身強度并沒有因為防滲處理而加強，一旦東暗渠因掌子面失穩出現破裂口，暗渠防滲自身屬于柔性結構，其強度不足以抵抗暗渠內流水的壓力，防滲特種帆布極易被暗渠內流水拉裂，為保證線及道路的正常運營和通行，我項目部有針對性的采取如下雙保險的技術措施：在暗渠內壁鋪設特種防水帆布對暗渠進行防滲處理后，在隧道掌子面施工范圍內根據暗渠內水流量，采用2-3根Φ500鋼管對暗渠內的污水進行導流(僅導流區間隧道正下方穿越的既有暗渠段)，以保證東暗渠內的污水通過剛性導流管流動，從而形成一個剛性通道，防止隧道發生坍塌事故造成暗渠破裂時污水下灌。

　　導流鋼管采用Φ500鋼管，每節2.0m長，鋼管的連接方式采用法蘭盤連接，法蘭盤之間加墊橡膠墊片。剛性導流管安裝完畢且并列安裝于底板后，在其前后分別用沙袋砌筑擋水墻，前面的擋墻將污水擋住，強制約束污水自導流管內下泄，后面擋墻防止水自導流管流出后回流。這樣在兩道擋墻中間便形成了無水區域，提高了隧道下穿時的安全系數。

　　由于東暗渠為雨污水混合渠，在遇到大雨時，暗渠內處于滿水狀態;如果擋水墻將暗渠全部封閉，勢必會造成雨天泄洪不暢，致使雨水漫溢現象的發生;但是如果擋墻太矮，又起不到強制擋水約束其從導流管內排泄的目的。綜上分析，擋墻的高度以高于剛性導流管20-30cm和不足暗渠凈高一半為宜。因此擋水墻的高度選擇為0.8m，這樣既可以起到平常擋水約束水流自導流管內排泄，又盡可能的減小了大雨時對泄洪的影響。

　　考慮到擋墻的不密實性，不可避免的會有部分水滲入擋墻中間;加上和大雨漫過擋墻后，會有水存在兩個擋墻之間，采取在后面擋墻附近安裝兩臺污水泵以抽走殘留水。剛性導流的長度共計350m。

　　3、洞內措施

　　3.1加強超前地質預報

　　采用打超前小導管和做探孔的方法進行超前地質探測，超前小導管是按照設計要求打設的注漿導管，目的是注漿加固地層和小范圍探測前方地質，超前探孔探測是通過自制的洛陽鏟在掌子面前方不同位置打孔，通過對鏟頭帶出的土壤結構和包含物的辨別，判斷前方地質情況和有無地下結構物情況;根據水文地質情況及地面調查判斷附近污水(給水)管有無漏水現象及滲漏水的大小等。常見的洛陽鏟呈半圓筒形，長20至40厘米，直徑5至20厘米，裝上有韌性的桿。探測孔呈梅花型布置，空間距為2m，每個探測孔深度為5m，每開挖2m對前方地質進行一次探測，要始終保持對前方地質3m的探測長度。

　　3.2 加強超前支護

　　超前支護對保證暗挖施工安全具有決定性意義。在進行東暗渠段施工時，采用加密超前導管，管長2.5m，環線間距由30cm變為10cm;每循環一排設，注液體固沙劑+純水泥漿作加固地層處理。同時在開挖前全斷面排設超前注漿管，梅花型布設，注漿管參數為φ32mm、管長L=2.5m、間距0.5*0.5m，每1.5米為一循環，注液體固沙劑+純水泥漿加固正洞掌子面土體，防止正面土體遇水滑塌，排管中包含兩根5m長的超前水囊探察管，每3米排設一次，注漿時每榀封閉掌子面，避免漿液從掌子面冒出，同時避免注漿壓力太大造成掌子面塌方，注漿壓力為0.2~0.3Mpa。拱頂砂層注漿以起到穩定拱頂砂層為注漿目的，因此注漿參數可根據現場實際情況及時進行調整。

　　3.3 暗渠下方地層補償注漿

　　在進行暗渠附近的隧道開挖施工過程中，由于隧道距離暗渠較近，滲漏水較為嚴重，在施工過程中隨著土體的開挖會引起地層內殘留水的流失和土體應力釋放，不可避免的會在土體間產生部分空隙，從而引起暗渠的不均勻沉降，造成暗渠開裂。為保證區間結構與暗渠施工安全，在區間結構與暗渠之間的土體徑向打設打設2-3m的長注漿管進行地層補償注漿，以補償在開挖過程中暗渠下部土體產生的空隙。地層補償注漿管每榀打設，注純水泥漿。

　　3.4 加強初支背后回填注漿

　　及時回填注漿填充初支與土體之間的空隙，對于控制土體的變形沉降和初支結構由于基礎擾動造成整體沉降極為有利。

　　初支背后回填注漿采用全方位回填方案，每3m設置一組回填注漿管，注漿管環向間距1.5m，采用Φ32鋼管，鋼管長度在1m～1.2m之間。回填注漿緊跟成環初支進行，每3m回填注漿一次，注漿采用純水泥漿。注漿采用砂漿泵，施工過程中由于回填注漿要求緊跟初支結構進行且距離東暗渠較近，注漿時必須嚴格控制注漿壓力在0.2～0.5Mpa之間，如漿液擴散效果不理想，可采取加密回填管的措施進行處理，不得提高注漿壓力，防止結構和東暗渠變形。

　　根據施工沉降監測情況，回填注漿在施工過程中有可能需要反復進行，當開挖和回填注漿發生矛盾時，開挖施工給回填注漿讓路。

　　3.5 加強監測量控

　　加強洞內和地表的監控量測工作，發現異常及時反饋，采取相應措施確保施工安全。根據施工監測情況如發現地表沉降較大，為保證行車安全和擴散地面車輛動載沖擊對掌子面土體的影響，在沉降地面覆蓋2cm厚的鋼板。

　　四、結言

　　沈陽市地鐵二號線一期土建工程第八合同段在施工作業人員的充分配合和支持下，通過項目部一年來堅持不懈的努力，基本解決了軟弱砂層長距離下穿既有暗渠技術措施在城市地下暗挖隧道施工中存在的主要問題。超前支護質量得到了明顯加強，沉降控制效果明顯，最大累計沉降值為19mm，既有污水暗渠的滲漏水基本得到根治，施工掌子面穩定且基本無帶水作業現象，區間隧道內初期支護表面無滴水現象，滲漏水面積占初支總面積的2-3%。通過采取洞內及既有暗渠內的各項技術措施，較為成功的解決了既有管線與初支施工之間構成的相互影響問題，一些措施和方法值得類似工程借鑒。