软弱砂层长距离下穿既有暗渠技术措施的应用
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摘要：文章叙述了沈阳地铁二号线第八合同段将既有管线防渗处理和隧道内采用的多项技术措施应用与城市地下暗挖隧道初期支护施工过程中，重点解决既有管线与初支施工之间构成的相互影响问题，为今后城市地下暗挖隧道初期支护中的类似问题提供指导性意义。
Abstract: this paper describes the shenyang metro line 2 at the eighth contract section will both pipeline seepage prevention and tunnel in the many technical measures and application of urban underground type tunnel primary support construction process, focus on both line and a construction at the beginning of a mutual influence between, for the future urban underground type tunnel primary support of similar problems and provide guidance significance.
Keywords: weak sand; Long distance; Wear both trough; measures
中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一、工程概况
沈阳市地铁二号线一期土建工程第八合同段市府广场站－青年大街站区间（以下简称市－青区间）全长1204.555双线米，采用浅埋暗挖法施工，区间正线断面结构形式多达10种，且断面变化频繁。其线路基本位于青年大街下方，道路两侧为现有企事业单位、学校、商铺和住宅。而青年大街为沈阳主要交通干道，路面交通量大。线路地下管网密集，主要沿青年大街分布，包括给水、电信、电力、热力、煤气、排污等。其中包括两条断面较大的污水渠，沿线路走向并与线路多次平面交叉，尺寸分别为2.00x1.50m和2.4x1.68m，基底竖直方向距结构拱顶2.4～12m。
市－青区间正线地层以砂砾石层为主，在埋深2－12m范围内存在一个松散的中粗砂层，自稳性较差，松散砂层涵盖整个市－青区间所有断面拱部及其拱顶覆土。
二、 既有暗渠现状分析
东、西暗渠基本位于隧道上方，并与区间正线多次交叉，根据设计图纸及现场踏勘结果并结合沈阳市排水处档案资料，东、西暗渠管底埋深在3米左右位于区间结构上方2.4～8米处（埋设最近处为市－青区间1号竖井横通道），污水管渠管底坡度比较平缓在3‰左右；东、西暗渠为1955年沿青年大街修建，流向为自北向南。目前东暗渠在使用过程中，东暗渠中现在水位高度在0.3米左右流速一般，部分已有渗漏水现象存在。西暗渠目前没有进行使用，但是在雨季青年大街西侧的雨水将通过西暗渠进行排放。经分析软弱砂层长距离下穿既有暗渠施工主要存在以下重大风险：
1、软弱砂卵石地层施工对超前支护要求高，超前支护参数及浆液控制难度大，稍有疏忽，极易发生掌子面坍塌现象；
2、软弱砂卵石地层施工沉降控制难度大，极易出现隧道上方管线因沉降过大而导致开裂现象，从而造成更大的安全隐患；
3、既有排水管线使用年限均较长，管线自身强度较低，抗沉降性能较底，均不同程度的存在渗漏水现象，对隧道的安全施工存在较大影响；
4、既有排水管线均具有单一性，一旦发生管线破裂而引起的隧道掌子面坍塌事故，引流或截留极为困难，很可能出现短时期内对隧道掌子面的连续冲刷，引起灾难性事故。
三、下穿既有暗渠施工技术措施
在进行市－青区间正线施工过程中，保证既有东、西暗渠的结构安全是核心目标，是制定施工方案和技术措施的出发点。主要目的在于尽量减少施工沉降对东暗渠的影响及减少暗渠自身渗漏水对施工的影响两个方面。
在施工中的主要技术包括洞内及洞外两个方面。洞内主要技术措施采用加强超前地质预报、超前支护及初支背后回填注浆等方面来减少施工沉降对东暗渠的影响；洞外主要技术措施采用对东暗渠进行防渗处理和暗渠内增设刚性导流管的方式来减少东暗渠自身渗漏水对施工的影响和防止灾难性事故的出现。
1、处理措施范围
既有暗渠内处理措施的范围根据一般污水管线对周边环境的影响确定如下：位于区间正线正上方5m范围以内的东暗渠采用隧道内＋既有暗渠内技术措施进行处理；位于区间正线正上方5m范围以外的东暗渠只采用隧道内技术措施进行处理。根据此项进行划分，市－青区间共有880m需要采用隧道内＋既有暗渠内技术措施进行处理。
2、既有暗渠内处理措施
2.1 既有暗渠防渗处理
综合考虑各个方面因素，本着以减少东暗渠对区间暗挖施工影响为主的主导思想，拟对东暗渠采取防渗处理的方式为采用高强度防腐蚀特种帆布材料＋角钢刚性骨架的形式进行。
由于东暗渠使用时间长，且主要以污水排放为主，因此在铺设帆布前先对暗渠底部的淤泥进行处理，以保证防水帆布的顺利施作和工作性能。在淤泥清理和暗渠内铺设临时导流管完毕后，在基本无水作业的暗渠内铺设防水帆布，特种防水帆布采用定制长度、宽度，一次铺设成型，帆布的沿暗渠流向方向的两端采用粘扣＋防水胶连接，防水帆布与暗渠壁的连接采用角钢＋膨胀螺栓连接。由于既有暗渠为矩形断面，为保证特种防水帆布与既有暗渠结构的密贴性，确保既有暗渠内的污水通过特种防水帆布形成的排水通道进行排放，在特种防水帆布铺设完成后采用角钢骨架对特种防水帆布进行固定。角钢骨架为矩形断面，四边分别位于矩形暗渠的四个角，沿暗渠流向设置，每个角钢骨架的间距为15－20m，刚性骨架采用洞外制作洞内连接的方式固定，角钢之间采用螺栓连接，角钢与暗渠的连接采用膨胀螺栓连接。
既有暗渠防渗处理示意图
2.2 刚性导流管施做
根据以上风险分析，既有暗渠的最大的施工风险在于：东暗渠渗漏水引起隧道掌子面失稳，隧道坍塌造成地层沉降过大会导致暗渠破裂，污水自破裂口下灌隧道后，便会造成地面沉陷、管线破裂的灾难事故。而进行防渗处理后的东暗渠自身强度并没有因为防渗处理而加强，一旦东暗渠因掌子面失稳出现破裂口，暗渠防渗自身属于柔性结构，其强度不足以抵抗暗渠内流水的压力，防渗特种帆布极易被暗渠内流水拉裂，为保证线及道路的正常运营和通行，我项目部有针对性的采取如下双保险的技术措施：在暗渠内壁铺设特种防水帆布对暗渠进行防渗处理后，在隧道掌子面施工范围内根据暗渠内水流量，采用2－3根Φ500钢管对暗渠内的污水进行导流（仅导流区间隧道正下方穿越的既有暗渠段），以保证东暗渠内的污水通过刚性导流管流动，从而形成一个刚性通道，防止隧道发生坍塌事故造成暗渠破裂时污水下灌。
导流钢管采用Φ500钢管，每节2.0m长，钢管的连接方式采用法兰盘连接，法兰盘之间加垫橡胶垫片。刚性导流管安装完毕且并列安装于底板后，在其前后分别用沙袋砌筑挡水墙，前面的挡墙将污水挡住，强制约束污水自导流管内下泄，后面挡墙防止水自导流管流出后回流。这样在两道挡墙中间便形成了无水区域，提高了隧道下穿时的安全系数。