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。
关键词： 软弱砂层,长距离,下穿既有暗渠,措施
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。
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。
由于东暗渠为雨污水混合渠，在遇到大雨时，暗渠内处于满水状态;如果挡水墙将暗渠全部封闭，势必会造成雨天泄洪不畅，致使雨水漫溢现象的发生;但是如果挡墙太矮，又起不到强制挡水约束其从导流管内排泄的目的。综上分析，挡墙的高度以高于刚性导流管20-30cm和不足暗渠净高一半为宜。因此挡水墙的高度选择为0.8m，这样既可以起到平常挡水约束水流自导流管内排泄，又尽可能的减小了大雨时对泄洪的影响。
考虑到挡墙的不密实性，不可避免的会有部分水渗入挡墙中间;加上和大雨漫过挡墙后，会有水存在两个挡墙之间，采取在后面挡墙附近安装两台污水泵以抽走残留水。刚性导流的长度共计350m。
3、洞内措施
3.1加强超前地质预报
采用打超前小导管和做探孔的方法进行超前地质探测，超前小导管是按照设计要求打设的注浆导管，目的是注浆加固地层和小范围探测前方地质，超前探孔探测是通过自制的洛阳铲在掌子面前方不同位置打孔，通过对铲头带出的土壤结构和包含物的辨别，判断前方地质情况和有无地下结构物情况;根据水文地质情况及地面调查判断附近污水(给水)管有无漏水现象及渗漏水的大小等。常见的洛阳铲呈半圆筒形，长20至40厘米，直径5至20厘米，装上有韧性的杆。探测孔呈梅花型布置，空间距为2m，每个探测孔深度为5m，每开挖2m对前方地质进行一次探测，要始终保持对前方地质3m的探测长度。
3.2 加强超前支护
超前支护对保证暗挖施工安全具有决定性意义。在进行东暗渠段施工时，采用加密超前导管，管长2.5m，环线间距由30cm变为10cm;每循环一排设，注液体固沙剂+纯水泥浆作加固地层处理。同时在开挖前全断面排设超前注浆管，梅花型布设，注浆管参数为φ32mm、管长L=2.5m、间距0.5*0.5m，每1.5米为一循环，注液体固沙剂+纯水泥浆加固正洞掌子面土体，防止正面土体遇水滑塌，排管中包含两根5m长的超前水囊探察管，每3米排设一次，注浆时每榀封闭掌子面，避免浆液从掌子面冒出，同时避免注浆压力太大造成掌子面塌方，注浆压力为0.2~0.3Mpa。拱顶砂层注浆以起到稳定拱顶砂层为注浆目的，因此注浆参数可根据现场实际情况及时进行调整。
3.3 暗渠下方地层补偿注浆
在进行暗渠附近的隧道开挖施工过程中，由于隧道距离暗渠较近，渗漏水较为严重，在施工过程中随着土体的开挖会引起地层内残留水的流失和土体应力释放，不可避免的会在土体间产生部分空隙，从而引起暗渠的不均匀沉降，造成暗渠开裂。为保证区间结构与暗渠施工安全，在区间结构与暗渠之间的土体径向打设打设2-3m的长注浆管进行地层补偿注浆，以补偿在开挖过程中暗渠下部土体产生的空隙。地层补偿注浆管每榀打设，注纯水泥浆。
3.4 加强初支背后回填注浆
及时回填注浆填充初支与土体之间的空隙，对于控制土体的变形沉降和初支结构由于基础扰动造成整体沉降极为有利。
初支背后回填注浆采用全方位回填方案，每3m设置一组回填注浆管，注浆管环向间距1.5m，采用Φ32钢管，钢管长度在1m～1.2m之间。回填注浆紧跟成环初支进行，每3m回填注浆一次，注浆采用纯水泥浆。注浆采用砂浆泵，施工过程中由于回填注浆要求紧跟初支结构进行且距离东暗渠较近，注浆时必须严格控制注浆压力在0.2～0.5Mpa之间，如浆液扩散效果不理想，可采取加密回填管的措施进行处理，不得提高注浆压力，防止结构和东暗渠变形。
根据施工沉降监测情况，回填注浆在施工过程中有可能需要反复进行，当开挖和回填注浆发生矛盾时，开挖施工给回填注浆让路。
3.5 加强监测量控
加强洞内和地表的监控量测工作，发现异常及时反馈，采取相应措施确保施工安全。根据施工监测情况如发现地表沉降较大，为保证行车安全和扩散地面车辆动载冲击对掌子面土体的影响，在沉降地面覆盖2cm厚的钢板。
四、结言
沈阳市地铁二号线一期土建工程第八合同段在施工作业人员的充分配合和支持下，通过项目部一年来坚持不懈的努力，基本解决了软弱砂层长距离下穿既有暗渠技术措施在城市地下暗挖隧道施工中存在的主要问题。超前支护质量得到了明显加强，沉降控制效果明显，最大累计沉降值为19mm，既有污水暗渠的渗漏水基本得到根治，施工掌子面稳定且基本无带水作业现象，区间隧道内初期支护表面无滴水现象，渗漏水面积占初支总面积的2-3%。通过采取洞内及既有暗渠内的各项技术措施，较为成功的解决了既有管线与初支施工之间构成的相互影响问题，一些措施和方法值得类似工程借鉴。
