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

　　關(guān)鍵詞： 軟弱砂層,長(zhǎng)距離,下穿既有暗渠,措施

　　一、工程概況

　　沈陽市地鐵二號(hào)線一期土建工程第八合同段市府廣場(chǎng)站-青年大街站區(qū)間(以下簡(jiǎn)稱市-青區(qū)間)全長(zhǎng)1204.555雙線米，采用淺埋暗挖法施工，區(qū)間正線斷面結(jié)構(gòu)形式多達(dá)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(cè)為現(xiàn)有企事業(yè)單位、學(xué)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(wǎng)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(jié)構(gòu)拱頂2.4～12m。

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

　　二、 既有暗渠現(xiàn)狀分析

　　東、西暗渠基本位于隧道上方，并與區(qū)間正線多次交叉，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)踏勘結(jié)果并結(jié)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(qū)間結(jié)構(gòu)上方2.4～8米處(埋設(shè)最近處為市-青區(qū)間1號(hào)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?yàn)樽员毕蚰稀Ｄ壳皷|暗渠在使用過程中，東暗渠中現(xiàn)在水位高度在0.3米左右流速一般，部分已有滲漏水現(xiàn)象存在。西暗渠目前沒有進(jìn)行使用，但是在雨季青年大街西側(cè)的雨水將通過西暗渠進(jìn)行排放。經(jīng)分析軟弱砂層長(zhǎng)距離下穿既有暗渠施工主要存在以下重大風(fēng)險(xiǎn)：

　　1、軟弱砂卵石地層施工對(duì)超前支護(hù)要求高，超前支護(hù)參數(shù)及漿液控制難度大，稍有疏忽，極易發(fā)生掌子面坍塌現(xiàn)象;

　　2、軟弱砂卵石地層施工沉降控制難度大，極易出現(xiàn)隧道上方管線因沉降過大而導(dǎo)致開裂現(xiàn)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(zhǎng)，管線自身強(qiáng)度較低，抗沉降性能較底，均不同程度的存在滲漏水現(xiàn)象，對(duì)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(fā)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(xiàn)短時(shí)期內(nèi)對(duì)隧道掌子面的連續(xù)沖刷，引起災(zāi)難性事故。

　　三、下穿既有暗渠施工技術(shù)措施

　　在進(jìn)行市-青區(qū)間正線施工過程中，保證既有東、西暗渠的結(jié)構(gòu)安全是核心目標(biāo)，是制定施工方案和技術(shù)措施的出發(fā)點(diǎn)。主要目的在于盡量減少施工沉降對(duì)東暗渠的影響及減少暗渠自身滲漏水對(duì)施工的影響兩個(gè)方面。

　　在施工中的主要技術(shù)包括洞內(nèi)及洞外兩個(gè)方面。洞內(nèi)主要技術(shù)措施采用加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、超前支護(hù)及初支背后回填注漿等方面來減少施工沉降對(duì)東暗渠的影響;洞外主要技術(shù)措施采用對(duì)東暗渠進(jìn)行防滲處理和暗渠內(nèi)增設(shè)剛性導(dǎo)流管的方式來減少東暗渠自身滲漏水對(duì)施工的影響和防止災(zāi)難性事故的出現(xiàn)。

　　1、處理措施范圍

　　既有暗渠內(nèi)處理措施的范圍根據(jù)一般污水管線對(duì)周邊環(huán)境的影響確定如下：位于區(qū)間正線正上方5m范圍以內(nèi)的東暗渠采用隧道內(nèi)+既有暗渠內(nèi)技術(shù)措施進(jìn)行處理;位于區(qū)間正線正上方5m范圍以外的東暗渠只采用隧道內(nèi)技術(shù)措施進(jìn)行處理。根據(jù)此項(xiàng)進(jìn)行劃分，市-青區(qū)間共有880m需要采用隧道內(nèi)+既有暗渠內(nèi)技術(shù)措施進(jìn)行處理。

　　2、既有暗渠內(nèi)處理措施

　　2.1 既有暗渠防滲處理

　　綜合考慮各個(gè)方面因素，本著以減少東暗渠對(duì)區(qū)間暗挖施工影響為主的主導(dǎo)思想，擬對(duì)東暗渠采取防滲處理的方式為采用高強(qiáng)度防腐蝕特種帆布材料+角鋼剛性骨架的形式進(jìn)行。

　　由于東暗渠使用時(shí)間長(zhǎng)，且主要以污水排放為主，因此在鋪設(shè)帆布前先對(duì)暗渠底部的淤泥進(jìn)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(nèi)鋪設(shè)臨時(shí)導(dǎo)流管完畢后，在基本無水作業(yè)的暗渠內(nèi)鋪設(shè)防水帆布，特種防水帆布采用定制長(zhǎng)度、寬度，一次鋪設(shè)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(jié)構(gòu)的密貼性，確保既有暗渠內(nèi)的污水通過特種防水帆布形成的排水通道進(jìn)行排放，在特種防水帆布鋪設(shè)完成后采用角鋼骨架對(duì)特種防水帆布進(jìn)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(gè)角，沿暗渠流向設(shè)置，每個(gè)角鋼骨架的間距為15-20m，剛性骨架采用洞外制作洞內(nèi)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(dǎo)流管施做

　　根據(jù)以上風(fēng)險(xiǎn)分析，既有暗渠的最大的施工風(fēng)險(xiǎn)在于：東暗渠滲漏水引起隧道掌子面失穩(wěn)，隧道坍塌造成地層沉降過大會(huì)導(dǎo)致暗渠破裂，污水自破裂口下灌隧道后，便會(huì)造成地面沉陷、管線破裂的災(zāi)難事故。而進(jìn)行防滲處理后的東暗渠自身強(qiáng)度并沒有因?yàn)榉罎B處理而加強(qiáng)，一旦東暗渠因掌子面失穩(wěn)出現(xiàn)破裂口，暗渠防滲自身屬于柔性結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度不足以抵抗暗渠內(nèi)流水的壓力，防滲特種帆布極易被暗渠內(nèi)流水拉裂，為保證線及道路的正常運(yùn)營(yíng)和通行，我項(xiàng)目部有針對(duì)性的采取如下雙保險(xiǎn)的技術(shù)措施：在暗渠內(nèi)壁鋪設(shè)特種防水帆布對(duì)暗渠進(jìn)行防滲處理后，在隧道掌子面施工范圍內(nèi)根據(jù)暗渠內(nèi)水流量，采用2-3根Φ500鋼管對(duì)暗渠內(nèi)的污水進(jìn)行導(dǎo)流(僅導(dǎo)流區(qū)間隧道正下方穿越的既有暗渠段)，以保證東暗渠內(nèi)的污水通過剛性導(dǎo)流管流動(dòng)，從而形成一個(gè)剛性通道，防止隧道發(fā)生坍塌事故造成暗渠破裂時(shí)污水下灌。

　　導(dǎo)流鋼管采用Φ500鋼管，每節(jié)2.0m長(zhǎng)，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(dǎo)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(qiáng)制約束污水自導(dǎo)流管內(nèi)下泄，后面擋墻防止水自導(dǎo)流管流出后回流。這樣在兩道擋墻中間便形成了無水區(qū)域，提高了隧道下穿時(shí)的安全系數(shù)。

　　由于東暗渠為雨污水混合渠，在遇到大雨時(shí)，暗渠內(nèi)處于滿水狀態(tài);如果擋水墻將暗渠全部封閉，勢(shì)必會(huì)造成雨天泄洪不暢，致使雨水漫溢現(xiàn)象的發(fā)生;但是如果擋墻太矮，又起不到強(qiáng)制擋水約束其從導(dǎo)流管內(nèi)排泄的目的。綜上分析，擋墻的高度以高于剛性導(dǎo)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(dǎo)流管內(nèi)排泄，又盡可能的減小了大雨時(shí)對(duì)泄洪的影響。

　　考慮到擋墻的不密實(shí)性，不可避免的會(huì)有部分水滲入擋墻中間;加上和大雨漫過擋墻后，會(huì)有水存在兩個(gè)擋墻之間，采取在后面擋墻附近安裝兩臺(tái)污水泵以抽走殘留水。剛性導(dǎo)流的長(zhǎng)度共計(jì)350m。

　　3、洞內(nèi)措施

　　3.1加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

　　采用打超前小導(dǎo)管和做探孔的方法進(jìn)行超前地質(zhì)探測(cè)，超前小導(dǎo)管是按照設(shè)計(jì)要求打設(shè)的注漿導(dǎo)管，目的是注漿加固地層和小范圍探測(cè)前方地質(zhì)，超前探孔探測(cè)是通過自制的洛陽鏟在掌子面前方不同位置打孔，通過對(duì)鏟頭帶出的土壤結(jié)構(gòu)和包含物的辨別，判斷前方地質(zhì)情況和有無地下結(jié)構(gòu)物情況;根據(jù)水文地質(zhì)情況及地面調(diào)查判斷附近污水(給水)管有無漏水現(xiàn)象及滲漏水的大小等。常見的洛陽鏟呈半圓筒形，長(zhǎng)20至40厘米，直徑5至20厘米，裝上有韌性的桿。探測(cè)孔呈梅花型布置，空間距為2m，每個(gè)探測(cè)孔深度為5m，每開挖2m對(duì)前方地質(zhì)進(jìn)行一次探測(cè)，要始終保持對(duì)前方地質(zhì)3m的探測(cè)長(zhǎng)度。

　　3.2 加強(qiáng)超前支護(hù)

　　超前支護(hù)對(duì)保證暗挖施工安全具有決定性意義。在進(jìn)行東暗渠段施工時(shí)，采用加密超前導(dǎo)管，管長(zhǎng)2.5m，環(huán)線間距由30cm變?yōu)?0cm;每循環(huán)一排設(shè)，注液體固沙劑+純水泥漿作加固地層處理。同時(shí)在開挖前全斷面排設(shè)超前注漿管，梅花型布設(shè)，注漿管參數(shù)為φ32mm、管長(zhǎng)L=2.5m、間距0.5*0.5m，每1.5米為一循環(huán)，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(zhǎng)的超前水囊探察管，每3米排設(shè)一次，注漿時(shí)每榀封閉掌子面，避免漿液從掌子面冒出，同時(shí)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(wěn)定拱頂砂層為注漿目的，因此注漿參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

　　3.3 暗渠下方地層補(bǔ)償注漿

　　在進(jìn)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(yán)重，在施工過程中隨著土體的開挖會(huì)引起地層內(nèi)殘留水的流失和土體應(yīng)力釋放，不可避免的會(huì)在土體間產(chǎn)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(qū)間結(jié)構(gòu)與暗渠施工安全，在區(qū)間結(jié)構(gòu)與暗渠之間的土體徑向打設(shè)打設(shè)2-3m的長(zhǎng)注漿管進(jìn)行地層補(bǔ)償注漿，以補(bǔ)償在開挖過程中暗渠下部土體產(chǎn)生的空隙。地層補(bǔ)償注漿管每榀打設(shè)，注純水泥漿。

　　3.4 加強(qiáng)初支背后回填注漿

　　及時(shí)回填注漿填充初支與土體之間的空隙，對(duì)于控制土體的變形沉降和初支結(jié)構(gòu)由于基礎(chǔ)擾動(dòng)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(shè)置一組回填注漿管，注漿管環(huán)向間距1.5m，采用Φ32鋼管，鋼管長(zhǎng)度在1m～1.2m之間。回填注漿緊跟成環(huán)初支進(jìn)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(jié)構(gòu)進(jìn)行且距離東暗渠較近，注漿時(shí)必須嚴(yán)格控制注漿壓力在0.2～0.5Mpa之間，如漿液擴(kuò)散效果不理想，可采取加密回填管的措施進(jìn)行處理，不得提高注漿壓力，防止結(jié)構(gòu)和東暗渠變形。

　　根據(jù)施工沉降監(jiān)測(cè)情況，回填注漿在施工過程中有可能需要反復(fù)進(jìn)行，當(dāng)開挖和回填注漿發(fā)生矛盾時(shí)，開挖施工給回填注漿讓路。

　　3.5 加強(qiáng)監(jiān)測(cè)量控

　　加強(qiáng)洞內(nèi)和地表的監(jiān)控量測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)反饋，采取相應(yīng)措施確保施工安全。根據(jù)施工監(jiān)測(cè)情況如發(fā)現(xiàn)地表沉降較大，為保證行車安全和擴(kuò)散地面車輛動(dòng)載沖擊對(duì)掌子面土體的影響，在沉降地面覆蓋2cm厚的鋼板。

　　四、結(jié)言

　　沈陽市地鐵二號(hào)線一期土建工程第八合同段在施工作業(yè)人員的充分配合和支持下，通過項(xiàng)目部一年來堅(jiān)持不懈的努力，基本解決了軟弱砂層長(zhǎng)距離下穿既有暗渠技術(shù)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(hù)質(zhì)量得到了明顯加強(qiáng)，沉降控制效果明顯，最大累計(jì)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(wěn)定且基本無帶水作業(yè)現(xiàn)象，區(qū)間隧道內(nèi)初期支護(hù)表面無滴水現(xiàn)象，滲漏水面積占初支總面積的2-3%。通過采取洞內(nèi)及既有暗渠內(nèi)的各項(xiàng)技術(shù)措施，較為成功的解決了既有管線與初支施工之間構(gòu)成的相互影響問題，一些措施和方法值得類似工程借鑒。