地铁隧道施工邻近地下管线沉降分析

刘汉启

摘要：现阶段，社会进步迅速，我国的地铁工程建设的发展也有了进步。隧道是相对于地面建筑有明显区别的地下结构，表现在其勘探、设计、施工 以及运营全寿命期间均处于地下应力场环境中。在施工中，随着隧道内长期承受固结应力的岩土体被挖除，岩土体受开挖影响进行应力重分布，由于岩土 体的流变效应，其变形和压力均随时间而发生变化。若是未受到约束，受扰动部分岩土体的位移会一直持续，直到隧道破环在顶部岩土体坍塌形成“塌落 拱”。

关键词：地铁隧道施工;邻近地下管线;沉降分析

引言

现代化背景下，为提升城市交通便捷性，应对地铁车站进行合理的施工 与优化，使其具有较为良好的外观和功能，提高城市美观性的同时，为群众 提供便捷服务。但在对车站进行施工建设时，难免对临近隧道产生影响，为 避免受到破坏，在施工时，应通过恰当的保护措施，提高施工的安全性。

1 地铁车站关键施工方法

1.1 梁结构施工技术

在地铁车站施工中，梁结构施工包括工程中边柱及扣拱等处的施工建 设。在地下空间施工时，为保持整体空间的稳定性，应提高对梁结构以及 框架结构的构建效果，避免影响地下正常的施工进程。在对梁柱结构进行 施工挖掘过程中，常用方法分为两种：①明挖法;②暗挖法。在挖掘的过 程中加强梁柱结构之间的横向连接，提升地下整体空间的稳定性，降低沉 降效果。在细粉砂地层环境中，进行梁柱结构的管理和加固时，需要使用 注浆补偿等方式，对结构进行加固，保障整体的施工效果。此外，在梁柱 结构支架应设置相应的连接作为支撑结构，加强梁柱之间的连接效果，使 用钢管柱进行栓接，利用方木等进行加固，使结构具有较强的抗变形能力，避免发生移动的情况，从而提升整体的建设效果。

1.2 防水施工技术

工程位于地下，并且空间较大，必然会受到地下水文情况的影响。在 施工前以及施工过程中应做好相应的防水工程建设，提高后续工程建设的 质量。为保障地铁车站的安全性，在防水施工过程中，首先，应对施工环 境进行详细探查，了解施工区域的实际水文情况，以便后续根据实际的水 文信息对工程进行设计，提高工程建设效率。其次，选择恰当的防水工程 建设。在施工过程中，应对基面进行处理和调整，确保待处理的工作面平 整且干净，将地下结构露出的钢筋等材料进行割除，并对表面进行处理，避免发生氧化。在处理层中进行封堵，将渗漏处进行处理，将防水砂浆作 为涂层，提高整体的防水效果。再根据不同区域的实际需求，选择相应的 防水技术进行处理，提升整体的防水工程效果。最后，对工程质量进行检 查，确保其实际的防水效果。

2 管线沉降分析

需要说明的是，管线沉降—时间关系图上斜率为正时表示管线发生向 下位移，斜率为负表示管线发生向上位移。（1）隧道开挖对管线沉降的影 响是有一定范围限制的，在开挖施工中，掌子面距离管线超过一定距离后 施工对管线沉降的影响可以忽略不计。在施工前 6 天管线沉降可以忽略不 计，其普遍沉降量均在 0.5mm 以内，只有国防军缆（PVC）沉降量稍大;其中给水管线、国防军缆、雨水管线、污水管线分别在距施工结束前 5 天、 4 天、3 天、3 天内沉降量基本保持不变。（2）在隧道开挖施工对邻近管线 沉降变化的时空效应中，隧道开挖的空间效应对上部管线沉降的影响程度 大于时间效应对上部管线沉降的影响。在 1、2 号导洞贯穿（第 18 日） 时，上部管线的沉降量为总沉降量的一半左右，给水、国防、雨水和污水管线 在 18 日的沉降量分别占总沉降量的 59%、54%、48%和 61%。（3） 管线沉 降速率与其下部的隧道截面宽度有关，沉降速率随截面宽度增加而增加。在隧道暗挖施工阶段，给水管线沉降速率在前 18 日为 0.207mm/d，后 9 日 沉降速率为 0.358mm/d，国防军缆和雨水管线前 18 日沉降速率分别为 0.282mm/d 和 0.217mm/d，后 9 日沉降速率分别为 0.532mm/d 和 0.549mm/d，且后 9 日管线沉降速率比前 18 日沉降速率快两倍左右。隧道开挖对邻近不 同条件（管径、材质、埋深、环境） 下的地下管线沉降影响是各不相同的，对各类管线沉降量监测数据取均值并绘制管线沉降量均值示意图，通过分 析得出规律如下：（1）刚度大的管线比刚度小的管线受影响程度小。因为 PVC 管材刚度远远小于砼管，在四种地下管线中，与给水、污水和雨水管 线（砼管）相比，國防军缆（PVC）的沉降量受隧道开挖影响最大，最大 沉降量可达 10.02mm。（2）在材料、环境相同的情况下，直径大的管线比 直径小的管线受影响程度小。污水管线和雨水管线底部到隧道顶部的距离 相近，上方路面均有车辆及人行荷载，但是污水管线最大沉降量均值为 4.40mm，雨水管线为 8.15mm，相差 1.85 倍。

3 综合管廊随盾构法地铁隧道协同建造方法

3.1 综合管廊与盾构法隧道共结构

将地铁隧道与综合管廊共同设置于大直径盾构隧道内，可以利用盾构 隧道内部空余空间、统筹考虑空间布局;无需考虑地下水的不利影响、避 免地铁与管廊分别施工时对周边环境的二次扰动，减少工程风险;简化单 独敷设时的施工组织，施工速度快、作业安全、工程造价低。但盾构隧道 埋置深度较大，不利于管廊支线以及通风口等附属结构的设置;共用结构 设计时，需结合管廊运营单位与轨道运营单位需求，合理划分运营管理界 面和费用，需同时满足二者人防、防灾需求;此外，盾构机施工具有局限 性，不适用于大漂石和硬岩地层中。

3.2 综合管廊邻近盾构法隧道

邻近盾构法隧道的管廊，常见形式有盾构法、暗挖法、明挖法管廊。1） 盾构法管廊邻近盾构法隧道盾构法管廊与盾构隧道存在旁穿、上穿和下穿 3 种位置关系，两者水平净距不宜小于 1 倍盾构外径，两者覆土厚度不宜 小于 1 倍盾构外径。施工过程中，隧道与管廊纵向间距应错开一定的安全 距离。管廊旁穿盾构隧道时无需考虑建设时序的问题;上穿盾构隧道时宜 先施工隧道，再施工管廊;下穿盾构隧道时宜先施工管廊，后施工隧道。2） 暗挖法管廊邻近盾构法隧道暗挖法管廊随地铁盾构隧道同步实施，相比明 挖法管廊占地面积小，对城市交通及周边环境的影响小;盾构隧道接收及 始发井可兼做暗挖法管廊的竖井横通道，减少工程费用。但暗挖法管廊造 价高、工期长、风险大，仅适用于无水条件下自稳性较好的对冲积黏土、 洪积黏土砂质土、砂、砂砾、卵石等地质。施工前应采用降水或者止水措 施对地下水进行处理。此外，暗挖法管廊对道路断面宽度要求较高，需具 备设置竖井横通道的条件;管顶埋深大，不利于管廊出支线以及通风口等 附属结构设置。暗挖法管廊与盾构隧道存在旁穿、上穿及下穿 3 种位置关 系，两者水平净距离不宜小于 1 倍盾构外径，隧道覆土不宜小于 1 倍盾构 外径，管廊覆土不宜小于 6m。施工过程中，隧道与管廊纵向应错开一定的 安全距离。此外，管廊旁穿盾构隧道时无需考虑建设时序的问题;管廊上 穿盾构隧道时宜先施工隧道后施工管廊;管廊下穿盾构隧道时宜先施工管 廊后施工隧道。

结语

综上所述，在对地铁车站施工的过程中，为增强对邻近地下隧道的保 护效果，应对施工区域的地质与水文情况进行详细的探究，并对其进行合 理的设计，制定相应的防水、防坍塌等支撑结构，提高整体的安全性和稳 定性，使地铁车站在施工过程中能够减少对周围环境的影响，保护地下隧 道，提高整体的施工效果。

参考文献：

[1]周建昆，李志宏.紧邻地铁隧道基坑工程对隧道变形影响的数值分析 [J].地下空间与工程学报，2010，6（S1）：1398-1403.