錢萬周

(港鐵軌道交通(深圳)有限公司，廣東 深圳 518033)

1 工程概況

深圳軌道交通4號(hào)線二期工程上梅林站—民樂站區(qū)間隧道，起于中康路東側(cè)上梅林站北端，沿中康路、梅坳二路地下，朝北穿過大腦殼山，再從地下穿過南坪快速路梅觀立交橋，進(jìn)入民樂站南端。區(qū)間設(shè)計(jì)里程為 K7+060.879—K9+763.78，全長 2 702.901 m。其中，區(qū)間隧道里程 K9+094—K9+266段位于大腦殼山北麓臺(tái)地，屬富水地層隧道，部分區(qū)段隧頂進(jìn)入沖洪積砂層。

根據(jù)地質(zhì)詳勘報(bào)告，該場地層的分布自上而下依次為:人工填土(填石)層(Qml);第四系全新統(tǒng)沖洪積層);第四系上更新統(tǒng)沖洪積層);第四系坡積層(Qdl);第四系殘積層(Qel);燕山期粗粒花崗巖(全、強(qiáng)、中、微風(fēng)化)。

地下水類型主要有3類:第一類為孔隙潛水，第二類為基巖裂隙水，第三類為構(gòu)造裂隙水。

地面建(構(gòu))筑物:隧道從立交橋樁基群中間穿過，橋樁有端承樁和摩擦樁兩種類型，個(gè)別樁底高程略高于隧底高程，橋樁距隧道結(jié)構(gòu)外邊距離為4～5 m。

隧道開挖初期支護(hù)至里程K9+093位置，承包商進(jìn)行超前地質(zhì)鉆探，當(dāng)鉆進(jìn)7 m時(shí)，鉆孔突現(xiàn)涌水，經(jīng)測定，涌水量達(dá)2 000 m3/d，同時(shí)，地面管線沉降速率迅速增加，達(dá)到2 mm/d。后經(jīng)地質(zhì)補(bǔ)充勘察，探明K9+112—K9+135間存在一斷層破碎帶，為北東—南西走向，斜穿隧道洞身，構(gòu)造裂隙水與上層潛水貫通，水源補(bǔ)給充分。

2 隧道支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

富水段隧道采用 CRD工法人工開挖，支護(hù)參數(shù)為:φ108 ×6 超前大管棚@300，L=48 m，拱部 180°布置;φ42 ×3.5 超前小導(dǎo)管@300，L=3.0 m，間距 1.5 m，拱部 180°布置;φ22 邊墻藥卷錨桿，L=3.0 m，間距1.0 m ×1.0 m(環(huán) ×縱);φ8 鋼筋網(wǎng)@100 ×100;格柵鋼架@500;C25噴射混凝土(厚300 mm);隧道橫斷面設(shè)計(jì)參見圖1。

3 管線現(xiàn)狀及保護(hù)要求

3.1 管線現(xiàn)狀

φ508×7.9次高壓燃?xì)夤苡?005年建成，為雙面埋弧直縫焊接鋼管，3層PE(聚烯烴)加強(qiáng)級(jí)防腐，設(shè)計(jì)埋深約2～3 m，后地表覆土綠化，最終埋深約3.5～4.0 m，斜穿本工程隧道上方，一般縱坡 0～1.03%，為避繞雨水箱涵，于隧道里程K9+110位置燃?xì)夤芊笤O(shè)線路在垂面上有一突變點(diǎn)。φ600天然氣管道，φ329.9×6.4珠江三角洲成品油管道，1×DN1100和 1×DN200給水管，3×DN50電纜斜穿本工程隧道上方;1×DN1200給水管和2×DN50電纜順線路方向鋪設(shè)，位于本工程隧道上方。目前上述管線均已處于通氣運(yùn)營狀態(tài)。區(qū)域管線分布參見圖2。

3.2 管線保護(hù)要求

圖1 暗挖隧道橫斷面設(shè)計(jì)(單位:mm)

圖2 富水段隧道管線分布示意

因各管線均埋地，隧頂距管線最小垂直距離＞15 m，原設(shè)計(jì)只對(duì)管線采取監(jiān)測，無保護(hù)措施設(shè)計(jì)。要求沿管線每15 m設(shè)置一監(jiān)測點(diǎn)位，沉降采取分級(jí)管理，20 mm為容許值，30 mm為警戒值，當(dāng)超過容許值時(shí)，應(yīng)采取措施，當(dāng)超過警戒值時(shí)，應(yīng)停工處理。

隧道過富水地層前，為確保隧道施工中管線的安全，建設(shè)單位召集了各管線產(chǎn)權(quán)單位溝通有關(guān)保護(hù)事宜。φ600天然氣管道及珠江三角洲成品油管道因緊靠山腳邊敷設(shè)，基底地層相對(duì)穩(wěn)定，且隧道初期支護(hù)已越過管線位置，產(chǎn)權(quán)單位于現(xiàn)場檢查后確認(rèn)目前管線狀態(tài)穩(wěn)定，只要避免塌方及大沉降，按設(shè)計(jì)要求控制地層沉降，能確保管線運(yùn)營安全。DN1200給水管和2×DN50電纜對(duì)沉降敏感度不高，正處于隧道里程K9+093富水段起點(diǎn)，產(chǎn)權(quán)單位于現(xiàn)場檢查后亦認(rèn)為只要避免塌方及大沉降，沉降控制在設(shè)計(jì)允許值內(nèi)，管線能確保安全。對(duì)地層沉降最敏感的屬 φ508×7.9次高壓燃?xì)夤?，因運(yùn)營壓力較高，一旦發(fā)生泄露及爆炸等安全事故，各方面影響均極大。目前，國內(nèi)尚無運(yùn)營中燃?xì)夤芫€沉降控制參考標(biāo)準(zhǔn)，另外，該次高壓燃?xì)夤芙ǔ珊?，因后期道路施工，在其上覆土綠化，埋深約 4～5 m，覆土荷載恐已造成管線變形及應(yīng)力集中，現(xiàn)狀條件下還能承受多大變形尚不清楚。產(chǎn)權(quán)單位依據(jù)《深圳市燃?xì)夤艿涝O(shè)施保護(hù)辦法》，將管壁及設(shè)施外緣兩側(cè)2～10 m范圍內(nèi)的區(qū)域劃定為安全控制區(qū)，將管壁及設(shè)施外緣兩側(cè)2 m范圍內(nèi)的區(qū)域劃定為安全保護(hù)區(qū)，在安全保護(hù)區(qū)內(nèi)禁止開挖、注漿等一切活動(dòng)。本文也將重點(diǎn)介紹次高壓燃?xì)夤鼙Ｗo(hù)措施。

布菌侵犯血液系統(tǒng)時(shí)表現(xiàn)為白細(xì)胞減少、血小板降低和貧血。血小板減少癥是布菌感染血液系統(tǒng)最常見的并發(fā)癥。血小板減少癥的原因尚不清楚，可能與脾功能亢進(jìn)、血管炎、骨髓抑制、自身免疫性溶血和血小板破壞有關(guān)。Demir等[44]對(duì)48例布病血液異?；颊吖撬杌顧z結(jié)果分析，吞噬細(xì)胞的吞噬作用、骨髓中肉芽腫形成和脾功能亢進(jìn)可能是導(dǎo)致布菌血液病的主要原因。

4 管線保護(hù)措施

4.1 充分調(diào)查地質(zhì)情況

針對(duì)區(qū)域地形起伏大、地質(zhì)情況復(fù)雜的特點(diǎn)，采取了高密度地質(zhì)補(bǔ)勘，最終鉆孔平均間距＜20 m，局部加密到10 m左右，并結(jié)合洞內(nèi)超前鉆、地質(zhì)雷達(dá)掃描等措施，詳細(xì)了解了區(qū)域地質(zhì)情況。

4.2 加強(qiáng)管線沉降監(jiān)測及通報(bào)

原設(shè)計(jì)管線沉降監(jiān)測布點(diǎn)間距為15 m，要求測點(diǎn)采取管箍或其它方式附著于管線上。因前期管線業(yè)主極力反對(duì)管旁開挖作業(yè)及布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)際操作中只能測量管線正上方地面沉降數(shù)據(jù)作為參考?？紤]到地面沉降與管線沉降具不可比擬性，為準(zhǔn)確測量管線沉降數(shù)據(jù)，經(jīng)多次協(xié)調(diào)，管線業(yè)主最終同意在燃?xì)夤苌喜荚O(shè)沉降監(jiān)測點(diǎn)。

為給布點(diǎn)及監(jiān)測作業(yè)提供工作面，同時(shí)為確保管線安全，采取了人工挖孔方樁施作操作井，作業(yè)全程由管線業(yè)主監(jiān)控。測點(diǎn)采用玻璃膠黏結(jié)在管壁上，避免損傷防腐層。井口設(shè)蓋防墜物砸損管線。

另外，從設(shè)計(jì)上加密了監(jiān)測布點(diǎn)范圍及監(jiān)測頻率，即測點(diǎn)間距縮小為10 m，將沿管線200 m范圍納入監(jiān)測范圍，監(jiān)測頻率加密為一天兩次。每次監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時(shí)均及時(shí)通報(bào)各方，監(jiān)測報(bào)表定期抄送相關(guān)單位，確保信息及時(shí)、準(zhǔn)確，為管線保護(hù)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及施工提供參考。

4.3 管線上方削土卸載

考慮到次高壓燃?xì)夤芙ǔ珊笠蚝笃诘缆肥┕?，在其上覆土綠化，目前埋深約4～5 m，覆土荷載可能已造成管線變形及應(yīng)力集中，隧道開挖失水后，管線繼續(xù)沉降必然導(dǎo)致應(yīng)力疊加，恐造成焊接口開裂泄漏。為確保安全，采取了削土卸載措施，即將管線正上方覆土挖除至管頂上1 m，降低覆土荷載，對(duì)挖土形成的基坑采取臨時(shí)支護(hù)及排水措施。待隧道安全貫通，完成襯砌，管線沉降穩(wěn)定且經(jīng)檢測安全后回填。管線削土卸載措施示意參見圖3。

圖3 燃?xì)夤艿理敳客练介_挖橫斷面圖(單位:mm)

4.4 地面旋噴分艙止水帷幕

根據(jù)補(bǔ)勘資料，該段隧道地表淺層為人工填石及礫砂層，局部分布1～2 m厚有機(jī)質(zhì)黏土及礫質(zhì)粉質(zhì)黏土層，往下為全～強(qiáng)風(fēng)化粗?；◢弾r，次高壓燃?xì)夤芘c隧道斜交部位還分布一斷層破碎帶，上層潛水與裂隙水連通。在隧道開挖失水后地層沉降大，為確保地下管線安全，經(jīng)各方商議，采取了地面旋噴分艙止水帷幕方案，即外圍施作高壓旋噴樁形成帷幕隔水艙，艙內(nèi)有機(jī)質(zhì)黏土和礫質(zhì)粉質(zhì)黏土層缺失及薄弱部位施以點(diǎn)陣式深層袖閥管注漿，隧道洞內(nèi)輔以超前及徑向注漿，形成帷幕體。

4.4.1 高壓旋噴樁止水帷幕墻設(shè)計(jì)

帷幕墻由3排φ500高壓旋噴樁組成，單排樁間距0.35 m，排距0.375 m。止水帷幕墻底深入中風(fēng)化巖面以下0.5 m，當(dāng)中風(fēng)化巖位于隧道底板5 m以下時(shí)，止水帷幕墻底深入隧道底板下5 m，樁頂旋噴至地下常水位線以上2 m。為避免止水帷幕施工損壞地下管線，止水帷幕與地下管線相交部位留缺口，與管線凈距保持2 m，缺口部位采取深孔袖閥管注漿封閉。旋噴樁完成后，采取鉆孔抽芯檢測。地面旋噴樁分艙止水帷幕設(shè)計(jì)參見圖4和圖5。

圖4 地面旋噴樁分艙止水帷幕平面布置(單位:m)

4.4.2 隧頂深層袖閥管注漿注漿

圖5 地面旋噴樁分艙止水帷幕橫斷面(單位:mm;高程單位:m)

完成地面旋噴樁止水帷幕艙后，為防止地下水通過相對(duì)隔水層有機(jī)質(zhì)黏土及礫質(zhì)粉質(zhì)黏土層缺失部位涌入隧道，同時(shí)，亦為改善隧頂土層物理力學(xué)性能，填充地層失水造成的空洞，在地面進(jìn)行點(diǎn)陣式深層袖閥管注漿，間距1.2 m×1.2 m，梅花形布置;袖閥管注漿成孔直徑 φ90，管直徑50 mm、壁厚3.5 mm，套殼料養(yǎng)護(hù)期 5～7 d，設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度 0.3 ～0.5 MPa，每次上提長度為 30 ～50 cm，注漿壓力 0.5 ～1.5 MPa，袖閥管注漿擴(kuò)散半徑1.5 m;注漿材料采用水泥—水玻璃雙液漿，水泥與水玻璃體積比 1∶0.5，水泥漿水灰比 1∶1，水玻璃濃度為30～35 B'e，水玻璃模數(shù)2.4，可根據(jù)現(xiàn)場注漿試驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

4.4.3 加強(qiáng)隧道洞內(nèi)注漿

作為堵水設(shè)計(jì)的一個(gè)環(huán)節(jié)，增加了掌子面上斷面部分注漿，改進(jìn)了超前小導(dǎo)管注漿，加強(qiáng)了隧道徑向注漿。

上斷面注漿采用長短管相結(jié)合;長管注漿采用φ50×3.5，L=5 m 鋼花管，每3 m 一個(gè)循環(huán)，止?jié){墻厚2 m，長管注漿遺留的空隙由短管彌補(bǔ);短管采用φ42×3.5，L=3 m鋼花管，注漿花管間距500 mm，交圈咬合300 mm。掌子面注漿加固設(shè)計(jì)參見圖6。

圖6 掌子面注漿加固設(shè)計(jì)(單位:mm)

將原設(shè)計(jì)超前小導(dǎo)管搭接長度調(diào)整為2 m，拱部150°范圍調(diào)整為長短管形式，即3 m與6 m長短導(dǎo)管交錯(cuò)布置，擴(kuò)大漿液擴(kuò)散范圍，超前加固地層。

結(jié)合工程實(shí)際，將隧道原設(shè)計(jì)φ22邊墻錨桿變更為φ42×3.5邊墻錨管，長度和間距不變，通過錨管沿隧道開挖輪廓徑向注漿，隧頂滲漏水部位參照邊墻施作錨管徑向注漿。

以上注漿材料均采用水泥—水玻璃雙液漿;水泥選用32.5普通硅酸鹽水泥;水玻璃選用出廠濃度35～45 B'e，相對(duì)密度為 1.42 ～1.45，模數(shù)為 2.4 ～2.8的水玻璃原液;緩凝劑選用磷酸氫二鈉。漿液配比為

水灰比(W/C):濃漿 0.5∶1，0.6∶1，0.8∶1。

稀漿 1∶1，1.25∶1，1.5∶1。

水玻璃稀釋濃度:9～10 B'e。

雙液體積比(水泥漿/水玻璃):1∶0.5 ～1∶0.7

緩凝劑:磷酸氫二鈉加入量，為水泥重量的1% ～3%。凝結(jié)時(shí)間:一般地段為3 min，富水地段為1～2 min。

漿液配比根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際靈活調(diào)整，總體原則為:在涌水量大的破碎帶、砂土層，采用濃漿快凝，確保漿液不被稀釋，具良好填充性;在殘積土層、裂隙發(fā)育地層，涌水量較小時(shí)，采用稀漿，確保漿液有效擴(kuò)散。

注漿順序?yàn)橛上露稀⒂衫锵蛲?，即層層“抬水”方式，將水堵至固結(jié)圈外，阻止水流動(dòng)。注漿為鉆一孔注一孔，注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為注漿壓力逐步升高達(dá)到設(shè)計(jì)終壓1.5 MPa持續(xù)10 min以上。每一循環(huán)注漿結(jié)束后，采用鉆孔取芯及涌水量測定進(jìn)行效果評(píng)定，結(jié)石體強(qiáng)度按 R7＞(4.0～4.5)MPa控制，注漿后滲漏水量要求小于注漿前10%以下。注漿結(jié)束達(dá)不到上述標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采取補(bǔ)充注漿方式解決。

4.5 管旁深孔袖閥管注漿

為了防止隧道開挖失水導(dǎo)致管線繼續(xù)下沉，采取了在管線兩側(cè)2 m禁止開挖線旁施作地面深孔袖閥管注漿，袖閥管孔距2 m，深度同旋噴樁止水帷幕，注漿參數(shù)同隧頂深層袖閥管注漿，漿液擴(kuò)散半徑為2 m。

通過管線兩側(cè)深孔袖閥管注漿，形成柱狀支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)漿液的擴(kuò)散填充了因地下水流失形成的土體孔隙，隔斷了地下水通道，改善了土體物理性能，對(duì)管線的繼續(xù)沉降起到非常好的控制作用。

4.6 加強(qiáng)隧道支護(hù)

考慮到補(bǔ)充勘察后地質(zhì)情況與之前有所差異，斷層破碎帶地質(zhì)復(fù)雜，地面管線保護(hù)要求高，施工風(fēng)險(xiǎn)大，將原設(shè)計(jì)格柵鋼架變更為I25a工字型鋼鋼架，同時(shí)，將與燃?xì)夤芷矫嬷睾系牡谝谎h(huán)超前大管棚變更為φ159×8型，增加剛度，防止坍方。

5 結(jié)論

1)削土卸載能一定程度降低地下管道覆土荷載，降低應(yīng)力集中，減少管道破損開裂風(fēng)險(xiǎn)。

2)本工程在管線附近實(shí)施了高密度補(bǔ)勘，探明了地質(zhì)情況，為相關(guān)措施選定奠定了基礎(chǔ)。

3)地面分艙止水帷幕 +隧頂深層袖閥管注漿+隧道洞內(nèi)注漿能形成止水帷幕體，使隧道與地下水隔離開來，有效防止因地下水流失造成管線大沉降;同時(shí)，在隧道周邊形成一定層厚的結(jié)石殼，對(duì)隧道開挖穩(wěn)定起到改善作用。

4)在止水帷幕缺口實(shí)施的深層袖閥管注漿相互咬合形成幕墻結(jié)構(gòu)，起到隔水作用。

5)本工程進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘察，充分利用隧頂薄層弱透水層，僅對(duì)其薄弱及缺失部位進(jìn)行了地面深層袖閥管注漿，實(shí)際運(yùn)用中若地質(zhì)情況較差或不明，建議采取保守方案，艙內(nèi)滿布深層袖閥管注漿。

6)管旁深孔袖閥管注漿能有效填充地下土體孔隙及空洞，改善土體物理力學(xué)性能，降低失水沉降的風(fēng)險(xiǎn)。

7)結(jié)合工程地質(zhì)變化，實(shí)際工況及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，確保了開挖施工及支護(hù)結(jié)構(gòu)安全，采取措施消除隧道塌方可能。

8)國內(nèi)目前還沒有一套權(quán)威的地下管線允許沉降標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際操作中因事故風(fēng)險(xiǎn)及責(zé)任重大，各方利益難平衡，很難形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)識(shí)，需要盡快從行業(yè)及國家層面完善相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

［1］ 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)．GB 50299—1999 地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］．北京:中國計(jì)劃出版社，1999．

［2］ 向衛(wèi)國，徐玉勝，江輝煌，等．隧道施工引起地下管線變形的安全評(píng)估［J］．鐵道建筑，2010(7):70-72．

［3］ 鮑永亮，鄭士振，唐建忠，等．地鐵盾構(gòu)施工監(jiān)測技術(shù)［J］．鐵道建筑，2009(5):44-47．

［4］ 孫勝臣．地鐵施工中既有管線綜合保護(hù)技術(shù)［J］．鐵道建筑，2009(4):58-60．