亢广明
北京城建道桥建设集团有限公司 北京 北京市 100000
摘要：如今，基于我国现代社会经济发展背景下，地铁工程项目在人们日常出行中发挥着越来越重要的作用，与人们日常出行效率与安全之间有着非常密切的联系。在地铁工程项目施工过程中，需要实施相应的开挖工作，这不可避免会对周边管线产生一定的影响，这也是目前地铁工程项目施工中所面临的重点问题。本文结合地铁工程案例，对地铁暗挖施工对管线产生的影响进行了深入分析，对于上中存在的风险因素进行充分考虑，在对有关管线安全性评价标准充分利用的基础上，对地下管线安全性进行深入分析，并根据实际情况提出了一些有效的管线保护措施，希望能为相关人员提供合理的参考依据。
关键词：地铁工程；风险；开挖；地下管线；保护措施
对于城市市中区而言，特别是在建筑集中以及地下管线复杂的城市中心地区，在对地下工程进行修筑的过程中，经常会导致地面沉降问题的产生，而这些问题的出现将会直接影响到周边安全性。因此，在施工工作开展之前，对于现场工作人员而言，一定要对地铁工程沿线管线构造、型式、年代以及使用状况等信息全面了解，在采取数值分析以及试验的基础上，对地面沉降问题进行准确预测。另外，在开展相应的施工工作时，需要对整个测量过程进行实时监控，根据评价标准进行准确判定，通过这种方式可以针对 地铁工程开挖对地下管线带来的影响问题，制定出有效的解决方案与措施。
1、工程案例分析
1.1地理位置与工程规模分析
北京地铁4号线与10号线黄庄站，其位置处于海淀区中关村大街与知春路、海淀南路的十字交叉路口处，属于两项交叉换乘的车站。其中10号线黄庄车站的位置在知春路大街道路下、横跨中关村大街，车站整体长度如下图1所示。
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图1 北京地铁4号线与10号线黄庄站平面图
该车站在主体双层暗挖段，在具体的施工过程中，主要是应用到暗挖逆作法来进行，也就是将洞桩法与柱洞法之间进行了有效结合，在开挖工作实施中，主要是分为上下4导洞进行开挖，其中对下导洞进行开挖时，主要是采取的中隔壁法进行开挖，上导洞使用CRD法进行施工。结合实际情况可以了解到，在知春路站地下分布了非常多的管线，主要包括煤气管线与上下水管线等类型，其管线信息如下表1所示。
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表1 10号线黄庄站管线资料统计表
1.2工程与水文地质条件分析
对于上导洞拱顶所埋设的深度进行测量，其深度在7m左右。首先，基于南侧上导洞进行分析，从拱顶一直到下层，其土质分别为黏土层、粉土层、粉质黏土层、粉土层、粉细砂层、卵石圆砾层等几种形式，拱底处于卵石圆砾层的上方。从北侧角度上进行分析，导洞从拱顶向下，土层分别为粉质黏土层、粉土层、卵石圆砾层、中粗砂层、卵石圆砾层，其中拱底主要是在卵石圆砾的上方。
对于下导洞拱顶所埋设的深度进行测量，其深度在18m左右，从南侧角度上进行分析，下导洞从拱顶向下，其土层分别为中粗砂层、卵石层、粉土层、中粗砂土层以及卵石层等，其中拱底主要是在卵石层与中粗砂层的上方。从北侧角度上进行分析，下导洞从拱顶下下，土层分别为中粗砂层、卵石层、粉质黏土层、细中砂层、中粗砂层、卵石层等，其中拱底主要是在卵石层的上方。
10号地铁在实际的开挖过程中，其暗挖地质土层主要涉及到了粉土、中粗砂以及卵石等几个部分共同组合而成，其中，局部分部了透镜体，上层存在滞水与潜水问题，从而对地铁土地暗挖施工工作开展形成了一定的阻碍。
2、地铁施工监控量测分析
针对地铁管线断面地表沉降进行深入分析，其观测点分布情况如下图2所示。其中，对于地表观测点而言，彼此之间的距离控制为10m，在每一个断面中，分别布置3个测点。
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图2 横断面测点示意图
结合常见的监测断面DBCJ 10-5地表沉降监测数据进行分析，在具体的沉降过程中，其时态曲线如下图3所示。根据下图中所显示的内容进行分析，测点DBCJ 10-5位置是在10号线没有施工的车站中拱上方，在不存在两侧导洞上方的测点为DBCJ 10-5-1与DBCJ 10-5-3两种形式，这两种形式主要是受到单边导洞开挖施工工作的影响，同时与最后导洞施工之间也存在一定的联系。其中，导洞1开挖至DBCJ 10-5断面，导洞2开挖在没有开挖到该断面的情况下，点DBCJ 10-5-2的沉降速度要低于DBCJ 10-5-3，但是超出了DBCJ 10-5-1与的沉降速度。在导洞2开挖到该断面的时候，点DBCJ 10-5-2的沉降速度低于DBCJ 10-5-1的沉降速度，但是超出了DBCJ 10-5-2的沉降速度。在所有的导洞全部通过该断面以后，两点之间的累计沉降值相似，同时在沉降速度上具有一致性，由此可以看出，群洞效应与沉降之间有着密切的联系。
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图3 10号线西端DBCJ 10-5断面地表沉降曲线
3、数值模拟计算
在实际的计算过程中，因为降水情况下会导致地表沉降问题的产生，在对有效应力分析法应用的基础上，通过弹塑性渗流-应力耦合模型，完成相应的分析工作。因为在隧道开挖过程中，会导致地表下沉问题的产生，通过对总应力分析法的应用，对开挖过程中所形成的弹塑性进行深入分析。针对于钢架与锚杆而言，主要是应用了等效方法来完成相应的模拟工作，在初期支护与临时结构施工过程中，主要是应用能承受轴弯性能的空间参壳单元来完成相应的模拟工作，在二次初砌与围岩施工过程中，主要是严格遵守有限变形理想弹塑性本构关系与空间等参实体单元来完成模拟操作。其计算参数与施工工作参数图下表2所示。
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表2 土层与计算参数
在对FLAC-3D模式应用的基础上，对黄庄站10号线施工过程中监测断面DBCJ-10-5的地表沉降数值进行准确模拟。结合下图4中的相关内容进行分析，主要体现出的是4导洞开挖工作结束之后，其地面沉降所形成的槽曲图。其中4导洞开挖工作结束之后，其最大沉降值为57mm。结合下表3中的计算结果进行分析，与检测数据之间进行准确比对，可以看出两个方面具有一致性。为了促进后续各项工作可以实现顺利开展，可以在对该计算模型使用的基础上，对后期工序进行有效模拟。结合下图5中的相关内容进行分析，在施工工作完成之后，所体现出的地表沉降槽变化曲线，其中，最大沉降值为94mm。
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4、地铁暗挖施工管线保护措施
4.1 对上水、中水管线的保护措施
4.1.1 施工过程中的管线保护与处理方法
在地铁暗挖施工过程中，为了保证暗挖段全断面可以实现良好的注浆效果，这就需要在开挖过程中，采取有效的措施提升超前支护与初期支出工作水平，对变形与结构上方土体的下沉量进行合理控制，并保证在第一时间内开展初支背后注浆工作，从而才能为初支背后的密实度提供良好的基础保障。
4.1.2 对监控量测与量测数据进行分析
针对于管线的上方路面以及暗挖隧道的内部，需要完成对监控量测点的设置工作，在沿管线没三米的位置与街头位置处，需要对沉降观测点进行合理设置。对量测的频率进行严格控制，保证将监测频率控制在一天两次，如果在监测过程中发现异常现象，需要增加监测频率。除了沉降观测与位移观测等比较常见的形式之外，需要对周边土体的含水量变化情况进行观测，同时对支护结构水的渗透变化情况进行全面了解。
一定要保证在第一时间内对相关数据进行了解，在对数据变化情况全面掌握的基础上，对管线的沉降值、安全度以及水的渗漏量等进行深入分析与判定，通过分析结果可以对施工现场起到非常重要的指导作用，从而为后期施工调查工作开展奠定良好的基础条件，从而在每一道施工过程中，都能将其控制在合理的范围之内。
4.2 对燃气管线的保护方法
首先，在对燃气管线制定相应的保护处理方案时，与上水管线相比具有一致性，都需要采取措施来提升暗挖段全断面的注浆效果，在暗挖过程中，提升超前支护与初期支护质量，同时对围岩变形与结构上方土体下沉量进行合理控制，在第一时间内进行初支背后注浆插操作，从而保证支护背后能满足一定的密实度，并及时对量测数据进行监控与分析；第二，在实际的施工过程中，需要由燃气公司对燃气管线开展相应的监控工作，主要是针对燃气的渗漏情况开展全面的检测与量测等工作，在发现存在异常问题时，一定要在第一时间内采取有效的措施进行解决。
4.3 对雨水、污水管线的保护措施
4.3.1 施工过程中的管线保护与处理措施
在实际的暗挖施工过程中，针对雨水与污水管线采取保护措施，与上水管线施工过程中的保护措施具有一致性。
4.3.2 加强监控量测与量测数据分析
针对于管线的上方路面以及暗挖隧道的内部，需要完成对监控量测点的设置工作，在沿管线没三米的位置与街头位置处，需要对沉降观测点进行合理设置。对量测的频率进行严格控制，保证将监测频率控制在一天两次，如果在监测过程中发现异常现象，需要增加监测频率。
4.3.3 防渗漏处理
通常情况下，对于雨水管与污水管而言，其管径都比较大，一般都是在1000mm以上，因此，在对防渗漏处理技术进行选择的过程中，首先需要完成对管道内部的清理工作，主要是将管道内部存在的垃圾进行清除，然后在管壁涂抹一层沥青防水层，从管道内部穿过通风管软塑料管，通过粘结或者是固定的形式，将软塑料管与砼管内部形成一层防渗漏层，通过这种方式可以降低水管渗漏程度。
4.4 地表沉降控制措施
在地铁10号线黄庄车站沉降预测工作中，需要在对该站施工实际状况全面了解的基础上，制定出完善的沉降控制措施、管线加强措施以及预案加强施工措施等。首先，对享有的施工工艺进行完善，有效避免沉降问题的产生。将施工准备与施工组织工作进行全面落实，同时对施工工作进行不断优化，将开挖初期支护工作进行全面落实，采取回填注浆工艺，在第一时间内填充初支与土体间孔隙。其次，对地表空洞与水集中的区域进行处理，结合空洞探测结果，对地表空洞与雨水异常区进行有效处理，尤其在开挖施工工作开展之前，需要将前期处理工作进行全面落实，通过这种方式来提升土体本身的密实度，从而有效防止沉降问题的产生。在地表对车站结构施工范围内，需要开展注浆加固处理工作，从而可以在更大程度上提升地层的密实性。在对车站中拱进行开挖的过程中，因为在中拱导洞内向两边导洞内软化区域设置了注浆钢花管，所以需要对地层土体采取相应的加固与填充措施。针对管线周边存在的空洞，需要完成超前注浆加固处理工作，在地洞内斜上方设置注浆钢花管，同时对管线下方与周边软土体采取加固处理措施，从而促进地层本身的抗变形能力能实现明显提升。如果是在必要的情况下，需要在导洞的内部安装径向注浆管，通过对轮廊外进行开挖，可以形成加固圈。
4.5 管线沉降控制预案
在对施工措施进行选择的过程中，还需要做好相应的应急预案工作，从而才能保证施工管线安全性。项目管理处与管线产权单位之间应该加强沟通交流工作，对现场实际情况进行调查与了解，如果发现存在异常问题时，一定要及时采取措施进行处理。对管线的阀门控制进行明确，如果发现存在异常问题时，应该在最快的时间内将管线供给进行切断。
5、结语：
综上所述，在地铁暗挖施工过程中，因为会对管线带来一定的破坏问题，这就需要根据实际情况采取有效的保护措施，从而有效保证施工现场安全性。
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