哈尔滨地铁集团有限公司 黑龙江哈尔滨 150080
摘要：以哈尔滨地铁浅埋暗挖隧道为工程背景，结合地质雷达超前地质预报技术，对近邻管线隧道进行了探测，通过后期掌子面开挖揭露情况，验证了超前预报的准确性。同时，针对管线渗漏诱发的地表塌陷问题，讨论了其处置措施，可为类似工程安全施工积累经验。
关键词：超前地质预报；地铁隧道；管线渗漏；地表坍塌
1引言
随着中国城市化进程的迅速发展，以城市轨道交通建设为主导的地下空间开发已进入高潮。由于城市地下空间特殊的地理位置和复杂的周边环境，不可避免地发生各种施工安全事故。其中，较为典型的就是由于管线渗漏引发的地面塌陷事故。在地铁隧道施工中，近邻管线由于老化、地层变形等因素影响，常常会出现渗漏水现象。如遇渗漏严重，管线周围地层处于饱和状态，土体软化严重，极大的降低自稳能力，相应的也增加了发生地层坍塌的风险[1]。如北京地铁熊猫环岛地铁站基坑坍塌；南京地铁汉中门至上海路路面坍塌，均与管线渗漏密切相关[2]。
针对管线渗漏前期采取物探进行合理辨识，以及恰当的渗漏或渗漏诱发事故治理措施来减轻工程损失是一个亟待解决的重大难题。因此，本文依托哈尔滨地铁某标段浅埋暗挖隧道，通过对前期物探结果分析和后期处置措施的整理，建议了一套管线渗漏探测及处置体系，对类似工程有一定参考价值。
2地质雷达探测原理[3-5]
地质雷达也称作探地雷达，是一种电磁波探测技术，它通过发射天线向掌子面前方发射电磁波，电磁波在不同介质岩性界面发生反射，反射波再被接收天线接收，两种介质相对介电常数相差越大，反射越强烈。接收天线接收反射波信号并将其数字化并记录在电脑中，通过处理数据得到地质雷达波图像；通过分析图像中电磁波能量振幅、反射频率以及波形同相轴等信息，结合现场环境判断掌子面前方不良地质体的类型、规模及分布情况，通过电磁波传播速度及传播时间确定其位置。地质雷达能较好的识别围岩岩性变化，因而能较好的识别出掌子面前方土体软弱带、断裂破碎带、空洞等不良地质体。雷达波对水和含水率高的介质的反射强烈，反射波强度大，雷达信号明显，因而能很好的预报隧道掌子面前方含水情况、地下水变化等不良地质特征。
3管线渗漏处治技术
地铁施工不可避免地扰动周围地层，在地层运动作用下，管线发生变形、渗漏或断裂。因而，管线渗漏处治措施可分为管线控制保护和诱发地层坍塌处理两个方面[1，6]。
3.1 管线控制保护
（1）减少对地层扰动。对于矿山法施工，施工中应严格执行“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”原则以控制地层沉降；对于盾构法施工，在始发试验段，通过信息化施工，结合工程经验，对主要盾构掘进参数，如土仓压力、千斤推力、掘进速度、注浆的材料和参数等，进行优化比选。
（2）增强地层抵抗变形的能力。注浆法是地层处理措施中最常用的方法。管线周围土体加固分为两大类：一是施工前对地下管线与施工区之间的土体进行注浆加固；二是工后的补偿跟踪注浆。其主要原理是增加地层的粘聚力和内摩擦角以减少地层的松动范围，控制地面沉降。注浆法操作比较简单，实际施工中分为地表注浆与洞内注浆两大类，特别是对于渗漏严重或对施工影响较为敏感的管线，可在地面预埋注浆管，依据监控量测结果实施跟踪注浆。
3.2管线渗漏诱发地层坍塌处理措施
一般来说，隧道开挖中即使出现坍塌，因受空间限制，坍塌量不大；但若处理不当，可能引起大面积地面塌陷，影响地面交通。坍塌处理的首要措施就是封闭开挖面，控制坍塌，接下来及时注入填充物，回填孔洞改善地层稳定性。
与此同时，也需注重对渗水的处理，疏导洞内积水，采用物探，人工挖探等手段找出渗漏点，对病态管线进行维护，或进行隔水措施，堵住水源，从根源上解决问题。即遵循“排水，找水，堵水”的原则。
4工程应用
4.1工程概况
本研究隧道是拟建哈尔滨地铁3号线中一浅埋暗挖区间隧道。隧道采用双线单洞马蹄形型断面，穿越地层为硬塑~软塑状粉质黏土，围岩分级综合确定为Ⅵ级。场地所处地貌单元为岗阜状高平原，区间底板埋置深度约16.0～25.9m，该场地孔隙潜水稳定水位埋深约39.1～44.5m，埋藏较深，对区间隧道开挖基本不会构成不良影响。勘察期间钻探发现存在上层滞水位于隧道结构底板埋深上部。
4.2地质雷达探测结果
在施工过程中采用地质雷达进行超前地质预报。仪器选用瑞典MALA公司生产的MALA PROEX型地质雷达，探测过程在掌子面下部、中部各布置一条垂直于隧道轴线走向的水平雷达测线。探测结果见图1。
根据所做地质雷达测线的雷达波谱可以看出，整体上来看反射电磁波较平稳，局部反射较为强烈，波幅出现震荡信号，高频波成分较多，同相轴局部不连续，未出现明显物性分界面，电磁波能量衰减整体较缓慢。
根据探测结果可以推测，该探测段以内的围岩以粉质粘土为主，呈软塑状，土体局部密实度较差，含水量较高。其中在前方1.5~15m段右部土体松软破碎，密实度较低，含水量较高，2~10m段中部土体较为破碎，少量含水，土体较松软湿润。
4.4 处理措施
（1）封闭开挖面。发生坍塌后首要处理措施就是及时封闭开挖面，对已经发生坍塌的掌子面抛掷钢筋网并喷射混凝土，用方木支撑封闭成环的初期支护，转移结构受力以控制坍塌。当洞壁两侧因软化发生严重变形向内挤出，有必要施做临时横撑限制变形进一步发生。
（2）加固地层。向地表形成的坍塌孔内回填干料并注入水泥浆。注浆完毕后待水泥浆充分硬化，采用物探、取芯法对注浆效果进行验证。当注浆密实度小于90%，或有明显的细小空洞，需进行补注浆加固。
（3）洞内排水。如遇管线渗漏水的情况，应及时进行疏导排水。否则洞内积水过多，会使土体软化，稳定性降低，严重甚至诱发发生大变形、塌方等施工安全事故。常规处理方法如，开挖面出现潮湿和渗流时，可预打入钢管导水引流。当洞内存在点滴出露，或成股流水时，应在洞内设置排水沟，有必要的话需要设置抽水机排出滞水。
（4）找出渗漏源头。采用物探，人工挖探等手段找出渗漏点，对病态管线进行维护，或进行隔水措施，堵住水源，从根源上解决问题。
（5）封堵渗漏通道。对于洞内形成的滴水、渗水，主要原因在于存在透水通道。即使在透水性较差的黏土中，由于存在含砂层或者天然结构面，也会存在透水情况。通常可采用深孔注浆，通过填充、渗透和挤密等方式，封堵透水通道，使土体抗变形能力增加，进而提高土层稳定性。
5结论
本文依托哈尔滨地铁浅埋暗挖地铁区间隧道，采用地质雷达探测对近邻管线隧道进行不良地质探测，推断了施工前方可能出现的管线渗漏情况，根据实际开挖揭露情况，验证了超前预报的准确性。同时，相应的提出了管线渗漏及渗漏诱发灾害的处置方案，控制了灾害带来的损害。结果表明，超前预报在管线保护和地层坍塌预防中取得了良好效果。出现不良情况反映时，应依据不同保护类型、不同施工方法，相应的采取预防和保护的措施。
参考文献：
[1]张成平，张顶立，王梦恕，等.城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制[J].岩土力学，2010，31（s1）：303-309.
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[3]赵宇.GPR 及 TSP 在隧道超前地质预报中的解译标志研究[D].成都理工大学，2009.
[4]李天斌，孟陆波，朱劲，等.隧道超前地质预报综合分析方法[J].岩石力学与工程学报，2009，28（12）：2429-2436.
[5]王明德.地质雷达在管线探测中的应用[J].工程地球物理学报，2009（s1）：65-68.
[6]顶立.城市地下工程施工诱发的安全事故及其控制[J].科技导报，2017，35（5）：31-37.
论文作者:龚英杰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/24
标签：管线论文; 地层论文; 隧道论文; 地质论文; 注浆论文; 措施论文; 超前论文; 《基层建设》2017年第32期论文;