佛山地铁二号线隧道施工地面涌水涌砂监控量测分析

鲍乐乐

(中交城投建设有限公司 广东 佛山 519000)

一、前言

佛山地铁2号线一期工程湖(涌站)绿(岛湖站)区间西起湖涌站东至绿岛湖站，左右线采用盾构法分别施工，区间设计全长1935m，湖绿区间右线隧道盾构机从绿岛湖站始发，原计划在湖涌站接收，但在掘进至905环附近时发生“2.7事故”，盾构机废弃。

湖绿区间右线隧道施工过程中先后经历2018年“2.7”透水坍塌重大事故及2019年“6.16”隧道漏水事件。“2.7”事故后，项目决定采用“部分改线”方案对隧道进行修复：湖绿区间右线隧道改从湖涌站始发，由西向东沿原设计线路向东行进330m，随后增大曲线半径从南侧绕过事发地继续行进776m接入既有右线隧道，在接入既有隧道处施工盾构机接收井及部分明挖区间接收盾构机并使新施工隧道与既有隧道连通。既有右线隧道在事故中被泥土淤积，在“部分改线”盾构机掘进过程中，施工人员从东侧的绿岛湖站向隧道内清淤至接收井，至此全部右线隧道修复完成。在这个方案实施途中，“6.16”事件使该方案失效。经专家组论证，最终决定采用“整体改线”方案修复湖绿区间右线隧道：在既有绿岛湖站南侧新施工一处盾构机接收井，盾构机从湖涌站始发，绿岛湖站接收，重新施工整条隧道。

图1 湖绿区间示意图

“6.16”事件发生在联络通道施工过程中，湖绿区间1号联络通道设计采用冷冻法加固，矿山法开挖，在施工冷冻管过程中，作业人员从左线隧道向右线隧道钻孔，在已经钻破右线隧道的情况下错误操作抽出钻杆，致使大量水土从钻孔涌入隧道，作业人员尝试封堵洞口但最终失败，继而采取了向隧道内回灌水减少地表进一步沉降的方式进行抢险处置。

二、工程概况

湖绿区间线路纵断面为V形坡，最大坡度为27‰，线路埋深15.4m～35.5m，隧道顶覆土8.7m～26.53m，隧道的平面曲线最小曲率半径为550m。湖绿区间右线“整体改线”隧道采用泥水平衡式盾构机施工(原隧道采用土压平衡式盾构机施工)，圆形断面，装配式钢筋混凝土单层衬砌，管片内径6000 mm，外径6700 mm，厚度350 mm，管片幅宽1500 mm，管片衬砌环采用错缝拼装，每环包括3个标准块、2个邻接块和1个封顶块组成(与原隧道保持一致)。

湖绿区间右线隧道施工范围内临近110kV高压铁塔、高压燃气管线、佛山一环高架桥、澳边涌河流、弘德路小桥，沿线施工范围地下管线较多，重要管线为一根φ325mm中压燃气管，埋深1.65m，该燃气管与隧道平行敷设，局部与隧道交叉。

湖绿区间地质情况复杂，存在深厚富水粉砂层，该地层临近强透水的中粗砂层，埋深较深(30.5m)且具有承压水，区间隧道主要穿行于淤泥质粉细砂<2-2>、淤泥质土<2-1B>、粉细砂<3-1>、圆砾<3-4>地层，局部通过<7-2>强风化泥质砂岩、砂岩，区间地表水及地下水系丰富。

“整体改线”隧道需要侧穿原“2.7”事故的塌陷区，距“2.7”事故的水平距离约19.2m，需侧穿“6.16”事件隧道漏水点，距漏水点的水平距离约为8.6m，“2.7”事故及“6.16”事件均对地层进行了较大挠动，可能给新隧道施工带来不确定影响，盾构施工条件较为复杂。

三、监测内容

本盾构区间施工第三方监测工作包括管片位移监测及周边环境监测。管片位移监测包括管片水平、竖向位移及净空收敛监测等。周边环境监测主要包括隧道周边地表、建(构)筑物及地下管线监测及现场安全巡视。

根据地表沉降曲线Peck公式(如图2)和相关规范及设计文件要求，确定了隧道施工主次要影响区域，其中隧道最大埋深处对应主要影响区为隧道中心线两侧各12.8m，次要影响区为线路中心线两侧各12.8m～32m范围，可能影响区为线路中心线两侧各32m～50m范围。根据监测方案，在隧道上方线路中心线方向每间隔10m左右设置一个纵向地表沉降监测点，每50m左右设置一个横向地表沉降监测断面，断面上约有10个横向监测点，重要管线、构筑物等分别单独布设监测点。监测范围控制在开挖面前约50m范围至开挖面后100m范围，根据距离开挖面近远控制监测点观测频次高低。

图2 Peck公式示意图

根据工程自身风险及工程周边环境风险，将监测点分为一、二两级，依据不同的监测等级设置不同的监测频次。当监测数据异常或者变化速率较大，地表、管线或建(构)筑物发生较大沉降，地表出现突发沉降或裂缝等情况时应加强监测并报告相关单位。

表1 监测点等级划分

当连续3个监测周期平均变形速率在0.05mm/d～0.1mm/d以下时，一般认为沉降稳定，停止该测点监测。

四、现场情况

由于湖绿区间工程条件复杂，曾发生重大事故及影响较大事件，工程建设各相关方对盾构施工安全均高度重视。1月31日，盾构机右前方30环位置地面出现涌水涌砂现象，监测组随即通知各参建方，并开始对此处地表进行加密监测，有关各方立即开始查找原因。

涌水涌砂位置距离刀盘较远(50m)，位于可能影响区，泥水平衡式盾构机泥浆压力在涌水涌砂时未发生变化，且地表涌水是清水而非泥浆，初步判断可能是供水管道破裂造成地面涌水涌砂，与盾构施工无关。后经自来水公司确认，涌水涌砂确系供水管道爆裂所致。

图3 地面涌水涌砂位置示意图

图4 现场安全巡查照片

五、数据分析及结论

虽非盾构施工造成地面涌水涌砂，对路面涌水涌砂位置进行了加密监测点布置(图5)，持续监测地面位移数据变化(表2、图6)，防止地面坍塌对道路交通安全造成影响。

图5 涌水涌砂地面加密监测点布设图

2月1日～2月4日，地表加密监测点累计变化量最大值1.17mm，附近供水管累计变化量最大值-0.15mm，隧道洞内沉降量最大值0.32mm，洞内收敛变化量最大值-1.18mm。截止2月19日，地表加密监测点累计变化量最大值-3.68mm，附近供水管累计变化量最大值-2.48mm，隧道洞内沉降量最大值-0.70mm，洞内收敛变化量最大值-0.83mm。受新冠疫情影响，湖绿区间右线隧道盾构机2月1日起停止施工，地表加密监测点及隧道洞内沉降近三个周期变化速率最大值0.1mm/d，可认为涌水涌砂处地表沉降稳定，此次涌水涌砂对盾构施工无影响。

表2 加密监测数据表/mm(2月1日至4日)

注：“-”表示位移沉降

图6 加密监测点曲线图