摘要：针对北京地铁14号线08标段右—北区间隧道在全断面砂卵石地层采用矿山法侧穿污水管线及凉水河河道所采用地施工技术进行了探讨研究。该技术可为类似工程施工提供参考。
关键词：地铁隧道；浅埋暗挖；矿山法；深孔注浆
1 工程概况
北京地铁14号线08标段暗挖区间隧道右线在K17+414.400—K17+830.806范围侧穿污水DN1750管线及凉水河河道均为一级风险源。
南侧平行于右线区间有一根Φ1750mm的污水管，距区间平面距离约为6.3m，距区间标准段平面距离约为8.0m,污水管覆土约为4.9m；
凉水河距区间平面距离约为10.6m，距区间标准段平面距离约为12.4m，河底深约6.5m，凉水河面顶宽54m，水面宽度约30m。
2 工程地质和水文地质情况
（1）工程地质
在建工程范围内的土层划分为人工堆积层，新近沉积层、第四纪沉积层以及第三沉积岩层4大类。区间隧道穿越的地层主要为⑤卵石—圆砾层、⑦卵石-圆砾层（见图一）。
（2）水文地质
根据该工程勘察钻孔中的水位测量结果，工程场区潜水水位标高为19.79～20.05m（埋深为24.20-24.40m）。结构处于潜水水位以上。
3 施工风险分析
3.1构筑物自身风险
(1)凉水河河岸以六棱砖砌+浆砌片石护坡为主，其厚度约30cm左右，河底无防水衬砌，局部底部做桨砌片石。凉水河上游汇水面积约110平方公里，全长58公里，流域面积629.7平方公里是北京南城地区的一条主要大河，同时又是一条多年用于排污的河道。它平时水深约1.0m,下暴雨时最大水深可达5m左右，具有暴涨暴跌的特性。
(2)Φ1750mm污水管90年代初投入运营，结构为企口式管涵。经过多年运营，局部地段可能存在渗漏水囊。
污水管线DN1750及凉水河河道均为一级风险源，施工过程中污水管线基础容易产生沉降差异，对构筑物自身稳定影响较大。污水管线及河道变形过大也极易造成管壁破裂或河道底部渗漏，易造成隧道拱顶及掌子面地层破松、坍塌的风险。如果暗挖施工地表沉降超标，容易造成管线变形，影响管线运行，严重时可能导致管线开裂，污水渗漏等安全事故。
3.2暗挖侧穿施工风险
右北区间暗挖隧道断面为6.378mm×6.468mm，根据试验段开挖情况可知，隧道拱部局部含有砂层，开挖断面地层自稳性一般，大断面暗挖施工存在小导管搭设困难。初期支护存在封闭不及时的现象，特别是地层变化及地层稳定性较差时，可能会导致拱顶塌陷，两帮收敛等施工风险。
3.3环境风险
北京市今年多次出现因降雨导致在建地铁周边污水管线暴裂、污水灌入在建基坑的情况。根据地质剖面图显示，污水管下及凉水河下方均为卵石层，暴雨季节河水倒灌污水管上下游压力增大极有可能造成污水管破裂，而围护桩桩间仅为10cm锚喷混凝土，不能起到阻水作用，桩间土在水流冲刷下流失造成污水灌入基坑、玉林南路塌陷，同时造成凉水河堤坝决口，大量河水灌入基坑，沿区间直接进入正在运营的北京南站，后果不堪想象。
4 侧穿构筑物施工技术
4.1 施工参数的选取
1）隧道开挖参数
暗挖开挖采用“台阶法”预留核心土施工，并加设临时仰拱。临时仰拱形式为：120a型钢+φ22@500mm纵向连接筋+φ6.5@150mm×150mm钢筋网，并喷射30cm厚C20混凝土。初支厚度为300mm，格栅钢架采用“8”字钢筋型式，钢筋间距加密至0.5m；施工过程中应加强对拱脚的处理，每侧各设置φ32×3.25mm锁脚锚管2根，长1.75m。
2)地层加固设计参数
采用深孔注浆工法对拱顶土层进行加固。深孔注浆范围为临时仰拱以上，开挖面外扩2m范围，注浆段每循环长度为10m，隧道开挖8m，钻孔间距需要根据该加固和开挖范围进行调整，保证浆液有效扩散。注浆参数：浆液采用WSS浆液，注浆压力1～2.5Mpa，扩散半径0.6～0.8m。
4.2 深孔注浆技术
1）施工工艺及原理（见图二）
2）深孔注浆施工
深孔注浆10m为一个循环，开挖8m，留2m作为下一循环的止浆墙。根据开挖揭露的加固效果来看，拱顶浆脉明显，并形成了加固拱，加固体强度较高，需要用炮锤进行破碎（见图7.8）。
5 构筑物沉降监测及反馈
5.1 构筑物物变形控制指标（见表1）
表1 构筑物沉降变形控制指标基准量
项目检测值
沉降 20
差异沉降10
水平沉降15
拱顶沉降10
5.2 构筑物沉降监测数据分析
暗挖施工过程中，右线先行开挖进尺，选取4个断面的沉降数据进行分析。综合考虑开始侧穿工况。
5.3 隧道拱顶沉降值监测数据分析
为密切关注隧道的沉降变形情况，侧穿构筑物物段将拱顶沉降监测点布设加密至5m一个点，选取其中1点观察开挖过后的拱顶变形情况。
从监测数据可以看出，拱顶沉降均在可控范围内，施工参数满足沉降控制要求；右线拱顶沉降在侧穿结束约7d后趋于稳定，左线由于二次扰动影响，沉降量稍微偏大。
6 结论
1）深孔注浆可有效加固隧道拱顶砂卵石地层，隧道下穿时对地面建筑物沉降变形影响较小；同时可减小建筑物的后期沉降。
2）深孔注浆在钻进及回退注浆过程中，钻孔与周边地层之间不会产生空隙，即不会出现塌孔等现象，浆液在压力作用下可以得到有效扩散。
3）根据开挖面观察发现，深孔注浆注浆孔之间浆脉可以彼此咬合，在隧道拱顶形成整体拱形防护体，隧道开挖时起到防止拱顶塌方的作用，从而减小了地面建筑物的沉降。
4）注浆改用WSS双浆液，加快了浆液的初凝时间，防止了浆液流动范围过大。
5）应严格按照设计图纸要求施工，确保格栅距离及格栅之间的有效连接，并及时进行背后回填注浆。
6）在条件允许的情况下，应适当加长试验段长度，确保下穿构筑物时注浆参数的稳定，使注浆加固效果更加明显。
参考文献
1]吴江滨，砂卵石地层隧道深孔预注浆试验研究[J].岩土工程技术，2009（6）：280-283.
论文作者:王令冲
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/10/9
标签：拱顶论文; 隧道论文; 污水论文; 注浆论文; 地层论文; 构筑物论文; 凉水论文; 《建筑学研究前沿》2019年12期论文;