地鐵隧道施工鄰近地下管線沉降分析

劉漢啟

摘要：現階段，社會進步迅速，我國的地鐵工程建設的發展也有了進步。隧道是相對于地面建筑有明顯區別的地下結構，表現在其勘探、設計、施工 以及運營全壽命期間均處于地下應力場環境中。在施工中，隨著隧道內長期承受固結應力的巖土體被挖除，巖土體受開挖影響進行應力重分布，由于巖土 體的流變效應，其變形和壓力均隨時間而發生變化。若是未受到約束，受擾動部分巖土體的位移會一直持續，直到隧道破環在頂部巖土體坍塌形成“塌落 拱”。

關鍵詞：地鐵隧道施工;鄰近地下管線;沉降分析

引言

現代化背景下，為提升城市交通便捷性，應對地鐵車站進行合理的施工 與優化，使其具有較為良好的外觀和功能，提高城市美觀性的同時，為群眾 提供便捷服務。但在對車站進行施工建設時，難免對臨近隧道產生影響，為 避免受到破壞，在施工時，應通過恰當的保護措施，提高施工的安全性。

1 地鐵車站關鍵施工方法

1.1 梁結構施工技術

在地鐵車站施工中，梁結構施工包括工程中邊柱及扣拱等處的施工建 設。在地下空間施工時，為保持整體空間的穩定性，應提高對梁結構以及 框架結構的構建效果，避免影響地下正常的施工進程。在對梁柱結構進行 施工挖掘過程中，常用方法分為兩種：①明挖法;②暗挖法。在挖掘的過 程中加強梁柱結構之間的橫向連接，提升地下整體空間的穩定性，降低沉 降效果。在細粉砂地層環境中，進行梁柱結構的管理和加固時，需要使用 注漿補償等方式，對結構進行加固，保障整體的施工效果。此外，在梁柱 結構支架應設置相應的連接作為支撐結構，加強梁柱之間的連接效果，使 用鋼管柱進行栓接，利用方木等進行加固，使結構具有較強的抗變形能力，避免發生移動的情況，從而提升整體的建設效果。

1.2 防水施工技術

工程位于地下，并且空間較大，必然會受到地下水文情況的影響。在 施工前以及施工過程中應做好相應的防水工程建設，提高后續工程建設的 質量。為保障地鐵車站的安全性，在防水施工過程中，首先，應對施工環 境進行詳細探查，了解施工區域的實際水文情況，以便后續根據實際的水 文信息對工程進行設計，提高工程建設效率。其次，選擇恰當的防水工程 建設。在施工過程中，應對基面進行處理和調整，確保待處理的工作面平 整且干凈，將地下結構露出的鋼筋等材料進行割除，并對表面進行處理，避免發生氧化。在處理層中進行封堵，將滲漏處進行處理，將防水砂漿作 為涂層，提高整體的防水效果。再根據不同區域的實際需求，選擇相應的 防水技術進行處理，提升整體的防水工程效果。最后，對工程質量進行檢 查，確保其實際的防水效果。

2 管線沉降分析

需要說明的是，管線沉降—時間關系圖上斜率為正時表示管線發生向?下位移，斜率為負表示管線發生向上位移。（1）隧道開挖對管線沉降的影?響是有一定范圍限制的，在開挖施工中，掌子面距離管線超過一定距離后?施工對管線沉降的影響可以忽略不計。在施工前 6 天管線沉降可以忽略不?計，其普遍沉降量均在 0.5mm 以內，只有國防軍纜（PVC）沉降量稍大;其中給水管線、國防軍纜、雨水管線、污水管線分別在距施工結束前 5 天、 4 天、3 天、3 天內沉降量基本保持不變。（2）在隧道開挖施工對鄰近管線?沉降變化的時空效應中，隧道開挖的空間效應對上部管線沉降的影響程度?大于時間效應對上部管線沉降的影響。在 1、2 號導洞貫穿（第 18 日） 時，上部管線的沉降量為總沉降量的一半左右，給水、國防、雨水和污水管線?在 18 日的沉降量分別占總沉降量的 59%、54%、48%和 61%。（3） 管線沉?降速率與其下部的隧道截面寬度有關，沉降速率隨截面寬度增加而增加。在隧道暗挖施工階段，給水管線沉降速率在前 18 日為 0.207mm/d，后 9 日?沉降速率為 0.358mm/d，國防軍纜和雨水管線前 18 日沉降速率分別為?0.282mm/d 和 0.217mm/d，后 9 日沉降速率分別為 0.532mm/d 和 0.549mm/d，且后 9 日管線沉降速率比前 18 日沉降速率快兩倍左右。隧道開挖對鄰近不?同條件（管徑、材質、埋深、環境） 下的地下管線沉降影響是各不相同的，對各類管線沉降量監測數據取均值并繪制管線沉降量均值示意圖，通過分 析得出規律如下：（1）剛度大的管線比剛度小的管線受影響程度小。因為 PVC 管材剛度遠遠小于砼管，在四種地下管線中，與給水、污水和雨水管 線（砼管）相比，國防軍纜（PVC）的沉降量受隧道開挖影響最大，最大 沉降量可達 10.02mm。（2）在材料、環境相同的情況下，直徑大的管線比 直徑小的管線受影響程度小。污水管線和雨水管線底部到隧道頂部的距離 相近，上方路面均有車輛及人行荷載，但是污水管線最大沉降量均值為 4.40mm，雨水管線為 8.15mm，相差 1.85 倍。

3 綜合管廊隨盾構法地鐵隧道協同建造方法

3.1 綜合管廊與盾構法隧道共結構

將地鐵隧道與綜合管廊共同設置于大直徑盾構隧道內，可以利用盾構 隧道內部空余空間、統籌考慮空間布局;無需考慮地下水的不利影響、避 免地鐵與管廊分別施工時對周邊環境的二次擾動，減少工程風險;簡化單 獨敷設時的施工組織，施工速度快、作業安全、工程造價低。但盾構隧道 埋置深度較大，不利于管廊支線以及通風口等附屬結構的設置;共用結構 設計時，需結合管廊運營單位與軌道運營單位需求，合理劃分運營管理界 面和費用，需同時滿足二者人防、防災需求;此外，盾構機施工具有局限 性，不適用于大漂石和硬巖地層中。

3.2 綜合管廊鄰近盾構法隧道

鄰近盾構法隧道的管廊，常見形式有盾構法、暗挖法、明挖法管廊。1） 盾構法管廊鄰近盾構法隧道盾構法管廊與盾構隧道存在旁穿、上穿和下穿?3 種位置關系，兩者水平凈距不宜小于 1 倍盾構外徑，兩者覆土厚度不宜?小于 1 倍盾構外徑。施工過程中，隧道與管廊縱向間距應錯開一定的安全?距離。管廊旁穿盾構隧道時無需考慮建設時序的問題;上穿盾構隧道時宜?先施工隧道，再施工管廊;下穿盾構隧道時宜先施工管廊，后施工隧道。2） 暗挖法管廊鄰近盾構法隧道暗挖法管廊隨地鐵盾構隧道同步實施，相比明?挖法管廊占地面積小，對城市交通及周邊環境的影響小;盾構隧道接收及?始發井可兼做暗挖法管廊的豎井橫通道，減少工程費用。但暗挖法管廊造?價高、工期長、風險大，僅適用于無水條件下自穩性較好的對沖積黏土、?洪積黏土砂質土、砂、砂礫、卵石等地質。施工前應采用降水或者止水措?施對地下水進行處理。此外，暗挖法管廊對道路斷面寬度要求較高，需具?備設置豎井橫通道的條件;管頂埋深大，不利于管廊出支線以及通風口等?附屬結構設置。暗挖法管廊與盾構隧道存在旁穿、上穿及下穿 3 種位置關?系，兩者水平凈距離不宜小于 1 倍盾構外徑，隧道覆土不宜小于 1 倍盾構?外徑，管廊覆土不宜小于 6m。施工過程中，隧道與管廊縱向應錯開一定的?安全距離。此外，管廊旁穿盾構隧道時無需考慮建設時序的問題;管廊上?穿盾構隧道時宜先施工隧道后施工管廊;管廊下穿盾構隧道時宜先施工管?廊后施工隧道。

結語

綜上所述，在對地鐵車站施工的過程中，為增強對鄰近地下隧道的保 護效果，應對施工區域的地質與水文情況進行詳細的探究，并對其進行合 理的設計，制定相應的防水、防坍塌等支撐結構，提高整體的安全性和穩 定性，使地鐵車站在施工過程中能夠減少對周圍環境的影響，保護地下隧 道，提高整體的施工效果。

參考文獻：

[1]周建昆，李志宏.緊鄰地鐵隧道基坑工程對隧道變形影響的數值分析 [J].地下空間與工程學報，2010，6（S1）：1398-1403.