孔超

摘 要：老城區(qū)管網(wǎng)遍布，老化嚴(yán)重，盾構(gòu)穿越施工風(fēng)險(xiǎn)高。特別穿越已經(jīng)嚴(yán)重泄露的地下管線，極易發(fā)生溜塌、涌水等施工。本文依托貴陽地鐵某地鐵區(qū)間穿越老城區(qū)地下管網(wǎng)工程，對(duì)穿老城區(qū)既有管網(wǎng)地鐵隧道溜塌機(jī)理進(jìn)行研究，明確隧道溜塌原因，并提出針對(duì)性的施工意見，以保證隧道安全穿越。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道; 老城區(qū); 既有管線; 防治技術(shù)

中圖分類號(hào)：U45? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-3315（2021）7-198-002

1.工程概況

隧道上方為貴陽市主干路，其為城市一般道路，但是早晚高峰期車流量較多，且夜間承載著隧道施工設(shè)備及渣土車等車輛的運(yùn)行通道。

隧道左線拱頂上部分布有雨水管線、污水管線、天然氣管線、自來水管線以及強(qiáng)弱電管線等大量既有管線，隧道右線處于公路中間無管線在其拱部范圍內(nèi)，左線隧道既有管線分布情況如圖1所示。

2.隧道溜塌情況

2018年3月13日凌晨5點(diǎn)左右，陽省區(qū)間左線大里程上臺(tái)階掌子面里程ZDK34+958，在初支封閉后進(jìn)行掌子面排險(xiǎn)準(zhǔn)備施工下一循環(huán)打設(shè)鉆孔時(shí)，掌子面右側(cè)拱腰出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，并帶有小股污水流出，現(xiàn)場立即對(duì)掌子面進(jìn)行噴砼封閉，5點(diǎn)～8點(diǎn)期間施工2車噴砼進(jìn)行封閉，至8點(diǎn)時(shí)掌子面右側(cè)拱腰有大量淤泥涌出并帶有大股污水流出，時(shí)斷時(shí)續(xù)出現(xiàn)小流泥現(xiàn)象，污水夾雜著淤泥由右側(cè)拱腰向拱頂發(fā)展，間歇性涌泥不斷發(fā)生，至11點(diǎn)掌子面基本穩(wěn)定，涌泥停止、污水變小，涌泥已達(dá)61方，具體溜塌情況見圖2。

3.施工坍塌機(jī)理分析

由施工過程中隧道塌方情況統(tǒng)計(jì)可以看出，隧道塌方均發(fā)生在左線拱部位置，右線隧道施工較為順利。且對(duì)比分析左右線開挖后的地質(zhì)情況以及施工情況可以看出：

3.1左右線隧道上臺(tái)階拱部位置均處于巖土交界處，上部為黏土及回填土，下部為強(qiáng)風(fēng)化或中風(fēng)化白云巖;

3.2右線拱頂上部僅存在既有公路，左線上部不僅存在既有公路，還存在多條既有管線，且管溝破損及滲漏嚴(yán)重（見管線檢測(cè)報(bào)告），導(dǎo)致管線周邊土體長時(shí)間浸泡軟化;

3.3左線拱部溜塌均有涌水、涌泥現(xiàn)象，且多發(fā)生在掌子面及初支背后，初期支護(hù)均無較大變形及侵限現(xiàn)象發(fā)生。

故初步認(rèn)為左線隧道拱部頻繁發(fā)生溜塌是由于破損管線滲漏水長期浸泡周邊土體，使周邊土體軟化導(dǎo)致的。

為了驗(yàn)證該結(jié)論，進(jìn)行了不同工況的數(shù)值計(jì)算。

4.數(shù)值計(jì)算分析

模擬計(jì)算采用FLAC3D有限差分元通用程序。計(jì)算根據(jù)區(qū)間隧道斷面進(jìn)行建模，隧道處于黏土中，其他部位處于中風(fēng)化白云巖，隧道埋深為8m。約束情況為前后、左右方向受水平約束，垂直方向底面受豎向約束，頂面為自由面;計(jì)算中地層采用彈塑性實(shí)體單元模擬，三維數(shù)值計(jì)算模型見圖3。

計(jì)算圍巖釋放率，圍巖應(yīng)力釋放率為0%、20%、40%、60%情況下，拱頂處地表位移及初期支護(hù)豎向變形，統(tǒng)計(jì)不同圍巖應(yīng)力釋放率下拱頂處地表位移及初期支護(hù)豎向變形如表1所示。

由不同釋放率下地表沉降及初期支護(hù)變形可以看出，現(xiàn)有初期支護(hù)條件下，完全能夠承載隧道上覆土體荷載。即隧道溜塌失穩(wěn)不是因?yàn)橹ёo(hù)強(qiáng)度較弱引起的。

統(tǒng)計(jì)不同掌子面圍巖應(yīng)力釋放率下掌子面擠壓變形如表2所示。

由不同掌子面釋放率下掌子面擠壓變形可以看出，由于地下水及軟弱黏土的雙重作用，使掌子面開挖后發(fā)生較大的擠壓變形，掌子面圍巖應(yīng)力釋放率為20%時(shí)，掌子面的擠壓變形就達(dá)242.3mm，這也與現(xiàn)場拱部溜塌案例相吻合。

5.施工參數(shù)及措施建議

由上述可知，隧道涌水、涌泥及溜塌現(xiàn)象主要是由于地下水及軟弱黏土的雙重作用，掌子面失穩(wěn)引起的，故經(jīng)施工單位現(xiàn)場調(diào)查及開會(huì)討論建議后續(xù)施工支護(hù)以增加預(yù)加固措施為主，且綜合采用各種超前措施，以確保施工安全，主要加固措施如下：

5.1施做管棚工作室，打設(shè)30m長，Φ108管棚，環(huán)向間距建議為25cm～30cm，縱向搭接長度不小于5m;

5.2打設(shè)φ42超前小導(dǎo)管，長度為2m～2.5m，搭接長度為1.2m;

5.3上半斷面進(jìn)行帷幕注漿以加固掌子面前方圍巖，注漿深度8m，帷幕注漿墻不少于3m，在掌子面輪廓線外形成厚度不小于2m的加固圈;

5.4建議采用機(jī)械開挖，減少對(duì)掌子面的擾動(dòng)，如若采用鉆爆法施工，建議開挖進(jìn)尺為0.5m;

5.5隧道上臺(tái)階控制開挖高度，上半斷面開挖高度建議為2.5m～3m之間;

5.6通過打設(shè)水平鉆孔以及加深炮孔對(duì)前方地質(zhì)情況進(jìn)行探測(cè);

5.7施工過程中，對(duì)隧道上覆管線變形加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)反饋施工;

5.8控制各工序施工時(shí)間，減少臨空面站立時(shí)間，且在掌子面設(shè)置緊急救援設(shè)施，保證施工人員安全。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王雨，徐錦斌，王凱旋，楊龍斐.隧道下穿引起地下管線下沉的主控因素分析[J]中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2014，10（01）：39-45