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摘要：结合深圳福强路-沙嘴路人行地下通道施工案例，分析研究暗挖通道下穿市政管网安全风险及应对措施，通过超前地质预报掌握暗挖通道掌子面水文地质情况，结合地质雷达扫描了解市政管网现场实际分布，分析管线变形机理，对于空间受限施工环境，优化管棚施工方案为加密小导管注浆，为确保近距离下穿承插式雨水管安全，優化CRD法为六步开挖法，减少对管线影响，确保工程安全顺利实施。
关键词：暗挖通道;超前地质预报;地质雷达扫描;加密小导管;六步开挖法
1 概述
随着城市交通的建设，已从传统的地面交通延伸拓展至地下及空中，在城市繁华闹市区，地下通道有着明显优势，而恰恰这个区域是地下管线的密集区，修建地下通道不可避免会对管线产生影响，严重时导致管线变形过大而破坏，对周边居民生活、生产产生严重影响。地下通道的施工对临近地下管线的影响是个难点问题，尤其是浅埋暗挖通道。
解决此问题的关键是施工前准确预测管线的变形和应力，综合考虑管线的使用功能、埋设年代、材质、构造、接头形式等多方面因素，借助已有控制标准对管线安全性作出评价，以便在施工中作出合理的施工方案和应对措施。
2 施工重难点
地下管线是城市的生命线，肩负着城市给水、排水、供气、供电、通讯等工作，在城市建设和发展中发挥着越来越重要的作用。地下浅埋暗挖通道施工势必对地下错综复杂的管线造成影响，加之城区建设的复杂性，建设年代久远，造成管线资料严重缺失，如何在施工前准确掌握施工区域地下管线的埋深、走向等重要参数对施工管线安全极其重要，也是组织地下浅埋暗挖通道施工的重难点。
3 施工技术研究
结合福强路-沙嘴路人行地下通道工程施工进行研究，该工程位于深圳市福田区沙头街道沙嘴社区范围（上沙片区）内，位于福强路与沙嘴路“十”字路口下，通道呈“工”字型布置，路口每个象限均布置出入口，且有1处连接通道与地铁上沙站C出入口相连。通道下穿路口的主通道和次通道均采用暗挖施工，其余采用明挖法施工。
该工程地处繁华路口，车流繁忙，需连续下穿密布市政管线;通道顶部覆土厚度仅为3m左右，土层含水量大，围岩自稳性差，极易造成管线变形破坏。
3.1 总体施工技术
根据现场实际情况，总体施工分为三个阶段，一是前期准备阶段，主要对地质情况及管线变形机理进行研究，掌握现场一手资料;二是实施阶段，主要针对管线破坏机理采取针对性施工技术措施，确保施工过程安全;三是通过过程监控量测数据分析各类管线变形机理，总结施工控制技术。
3.2 超前地质预报及地下管线变形机理研究
3.2.1 超前地质预报
为确保通道施工安全，避免地下水发育地段突水、突泥的发生，防止地表水、地下水流失，进而对地下管线造成破坏，需对通道掌子面地质情况进行准确的预测预报，本工程主要采用地质雷达进行超前地质预报。经过超前地质预报，在开挖后对地质条件再次认知，通过对比反馈信息和分析，逐步提高对围岩的预报判断的准确性。
工作程序参见下图。
原理及方法：地质雷达将高频电磁波以宽频带短脉冲波形式，由地面天线T送入目标体，经地下地层或目标体反射回地面，由另一天线R所接收。脉冲波形成需要的时间计算如下式1：
当地下介质中的波速v为已知时，可根据测得的t，由（1）是式求得目标体的深度Z。
速度v的确定通常通过介电常数与数度的经验公式（2）确定：
通常把一种介质的介电常数与空气的介电常数的比称为相对介电常数。相对介电常数的范围为1（空气）至81（水）。下表3.2.1-1为工程勘察中常见介质的相对介电常数。
地质雷达的探测深度与精度，除了与测量的参数（中心频率、时窗、采样点、测点频率、测点间距和发射接收天线间距）R选择有关。还与实际工作时雷达参数（系统增益、可程序窗、可程序样间隔、可程序叠加次数等）的选择有关。为减少干扰信号降低信噪比的程度，本工程探测工作采用了100MHz屏蔽天线。测试原理及探测方法见表3.2.1-2。
地质雷达主要利用宽带高频时域电磁脉冲波的反射探测目的体。
由公式，雷达根据测得的雷达波走时，自动求出反射物的深度z的范围。
数据处理：探地雷达数据处理包括预处理（标记和桩号修正、添加标题、标识等）和处理分析，其处理流程如图3.2.1-2所示。
3.2.2 地下管线变形机理
地下通道与管线的相互作用包括：地下管线对土体的锚固作用和土体对地下管线的反作用两个方面。
地下通道开挖过程会引起通道周围一定范围内土体应力变化，在应力调整过程中，引起周围土体的变形或破坏，随开挖其影响范围逐渐扩大;土体变形由下至上，当土体变形传递到地下管线处时，会在地下管线中产生附加应力和弯矩，进而引起地下管线变形，同时地下管线对土体的锚固作用将限制土体变形;管线变形大小主要取决于土体和管线的相对刚度以及土体变形。
当通道掘进方向平行于管线方向时，影响主要表现在土体对管线的轴向拉压作用;当掘进方向垂直于管线方向时，影响主要表现在土体纵向位移引起的管线弯曲应力增大及变形。图3.2.2-1反映了地下管线受通道施工影响的变化，图3.2.2-2表示在管线下方进行隧道开挖所引起的管线上的弯矩变化。
3.3 暗挖通道近距离下穿管线施工
根据通道地质情况及周边管线勘察结果显示，在通道南北两侧上方分别存在一根DN1000和一根DN600雨水管，两雨水管均为承插型雨水管，单节长度仅为2.5m，与暗挖初支结构净距仅为420mm和334mm。
受空间限制，原设计管棚无法实施，同时，雨水管为承插型雨水管，极易导致开挖过程中，管线突然失稳而坍塌，故采取加密小导管和六步开挖法施工方法。 3.3.1 加密超前小导管施工
对两雨水管下部前后1.5m范围内，施做双排加密型超前小导管，超前小导管采用Φ42厚度3.5mm的无缝钢花管，布置于上半断面的外周，小导管环距35cm，长1.5m，纵距0.5m，管内压注水泥水玻璃双液浆。注浆初拟参数为：水灰比1：1;水玻璃浓度20Be，注浆压力0.2～0.5MPa。超前小导管注浆加固范围为开挖轮廓线外至雨水管底部之间地层。施工参数根据注浆试验参数进行调整。
3.3.2 六步开挖法
为防止开挖过程中雨水管发生坍塌风险，将雨水管前后约1.5m区域，上半断面由原来2个开挖导洞，调整为4个开挖导洞。则最大开挖净宽为2.237m，小于2.5m，确保暗挖施工安全。
开挖顺序如下图3.3.2-1所示，分别按开挖1至开挖6的顺序完成超前支护及注浆、土方开挖、初支钢架安装、挂网喷射混凝土、封闭掌子面等工艺流程，每个导洞错开2～3m。
3.4 监测结果分析
为了掌控开挖期间雨水管的变形情况，根据监测数据结果及时调整施工参数，确保下穿管线变形可控并总结下穿市政雨水管的一般变形规律。本工程每3m布置一个监测点对通道中心向两侧延伸18m区域的DN600和DN1000雨水管进行施工监测。
监测结果如图3.4-1和图3.4-2所示，DN600管最大沉降26mm，DN1000管最大沉降18mm。
通過对各点最大沉降监测曲线可知，管线沉降曲线呈二次抛物线;管线距通道越近，开挖对管线影响越大;管线刚度越小，管线沉降越大，沉降变化率越大。
3.5 地下管线保护措施
根据本工程施工经验和监测变形规律，为保护周边地下管线安全，需采取相应控制措施。
（1）施工准备期需详细了解掌握施工区域周边地下管线分布情况及类型，具体内容包括：管线种类（包括管线用途、材质、断面大小和接头型式等）、管线走向、管线埋置深度、管线离暗挖通道中心的距离等;地下管线所在道路的地面人流和交通情况，以便制定适合的测点埋设和测设方案。
（2）根据相应规范确定管线容许最大变形值，对通道地质情况进行超前地质预报，根据实际地质情况采取对应施工工法，确保管线变形在规范允许范围内。
（3）采用实时监控量测手段，对周边地下管线进行实时监测，及时纠偏，调整施工参数。
（4）必要时预先对地下管线周围土体进行加固或对地下管线采取必要的加固措施，确保施工期地下管线安全使用。
4 结束语
福强路-沙嘴路人行地下通道工程现已安全贯通，在施工过程中通过前期地质雷达扫描及管线变形分析，过程监控量测等技术手段，施工过程中优化调整施工方案，运用加密小导管及六步开挖法等施工技术，各项指标均控制在规范允许范围内，得以验证措施方案的正确有效性，确保了高风险浅埋暗挖通道顺利贯通，对类似浅埋暗挖通道施工起到了一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]福强路-沙嘴路人行地下通道主体工程明挖段主体结构及暗挖段结构施工图，深圳：深圳市市政设计研究院有限公司，2016.
[2]吴江斌.超前地质预报在隧道工程中的应用[J].工程地质学报，2003.
[3]袁明生.陈建平.姚阳.谢建波.地质法在隧道超前地质预报中的作用探讨.现代隧道技术.2008
[4]GB/T 50448-2015 水泥基灌浆材料应用技术规范.中国建筑工业出版社.2015 北京
作者简介：赵刚，1975年6月15日出生，男，汉族，湖南常德安乡，研究生，高级工程师，市政土建。
关键词：暗挖通道;超前地质预报;地质雷达扫描;加密小导管;六步开挖法
1 概述
随着城市交通的建设，已从传统的地面交通延伸拓展至地下及空中，在城市繁华闹市区，地下通道有着明显优势，而恰恰这个区域是地下管线的密集区，修建地下通道不可避免会对管线产生影响，严重时导致管线变形过大而破坏，对周边居民生活、生产产生严重影响。地下通道的施工对临近地下管线的影响是个难点问题，尤其是浅埋暗挖通道。
解决此问题的关键是施工前准确预测管线的变形和应力，综合考虑管线的使用功能、埋设年代、材质、构造、接头形式等多方面因素，借助已有控制标准对管线安全性作出评价，以便在施工中作出合理的施工方案和应对措施。
2 施工重难点
地下管线是城市的生命线，肩负着城市给水、排水、供气、供电、通讯等工作，在城市建设和发展中发挥着越来越重要的作用。地下浅埋暗挖通道施工势必对地下错综复杂的管线造成影响，加之城区建设的复杂性，建设年代久远，造成管线资料严重缺失，如何在施工前准确掌握施工区域地下管线的埋深、走向等重要参数对施工管线安全极其重要，也是组织地下浅埋暗挖通道施工的重难点。
3 施工技术研究
结合福强路-沙嘴路人行地下通道工程施工进行研究，该工程位于深圳市福田区沙头街道沙嘴社区范围（上沙片区）内，位于福强路与沙嘴路“十”字路口下，通道呈“工”字型布置，路口每个象限均布置出入口，且有1处连接通道与地铁上沙站C出入口相连。通道下穿路口的主通道和次通道均采用暗挖施工，其余采用明挖法施工。
该工程地处繁华路口，车流繁忙，需连续下穿密布市政管线;通道顶部覆土厚度仅为3m左右，土层含水量大，围岩自稳性差，极易造成管线变形破坏。
3.1 总体施工技术
根据现场实际情况，总体施工分为三个阶段，一是前期准备阶段，主要对地质情况及管线变形机理进行研究，掌握现场一手资料;二是实施阶段，主要针对管线破坏机理采取针对性施工技术措施，确保施工过程安全;三是通过过程监控量测数据分析各类管线变形机理，总结施工控制技术。
3.2 超前地质预报及地下管线变形机理研究
3.2.1 超前地质预报
为确保通道施工安全，避免地下水发育地段突水、突泥的发生，防止地表水、地下水流失，进而对地下管线造成破坏，需对通道掌子面地质情况进行准确的预测预报，本工程主要采用地质雷达进行超前地质预报。经过超前地质预报，在开挖后对地质条件再次认知，通过对比反馈信息和分析，逐步提高对围岩的预报判断的准确性。
工作程序参见下图。
原理及方法：地质雷达将高频电磁波以宽频带短脉冲波形式，由地面天线T送入目标体，经地下地层或目标体反射回地面，由另一天线R所接收。脉冲波形成需要的时间计算如下式1：
当地下介质中的波速v为已知时，可根据测得的t，由（1）是式求得目标体的深度Z。
速度v的确定通常通过介电常数与数度的经验公式（2）确定：
通常把一种介质的介电常数与空气的介电常数的比称为相对介电常数。相对介电常数的范围为1（空气）至81（水）。下表3.2.1-1为工程勘察中常见介质的相对介电常数。
地质雷达的探测深度与精度，除了与测量的参数（中心频率、时窗、采样点、测点频率、测点间距和发射接收天线间距）R选择有关。还与实际工作时雷达参数（系统增益、可程序窗、可程序样间隔、可程序叠加次数等）的选择有关。为减少干扰信号降低信噪比的程度，本工程探测工作采用了100MHz屏蔽天线。测试原理及探测方法见表3.2.1-2。
地质雷达主要利用宽带高频时域电磁脉冲波的反射探测目的体。
由公式，雷达根据测得的雷达波走时，自动求出反射物的深度z的范围。
数据处理：探地雷达数据处理包括预处理（标记和桩号修正、添加标题、标识等）和处理分析，其处理流程如图3.2.1-2所示。
3.2.2 地下管线变形机理
地下通道与管线的相互作用包括：地下管线对土体的锚固作用和土体对地下管线的反作用两个方面。
地下通道开挖过程会引起通道周围一定范围内土体应力变化，在应力调整过程中，引起周围土体的变形或破坏，随开挖其影响范围逐渐扩大;土体变形由下至上，当土体变形传递到地下管线处时，会在地下管线中产生附加应力和弯矩，进而引起地下管线变形，同时地下管线对土体的锚固作用将限制土体变形;管线变形大小主要取决于土体和管线的相对刚度以及土体变形。
当通道掘进方向平行于管线方向时，影响主要表现在土体对管线的轴向拉压作用;当掘进方向垂直于管线方向时，影响主要表现在土体纵向位移引起的管线弯曲应力增大及变形。图3.2.2-1反映了地下管线受通道施工影响的变化，图3.2.2-2表示在管线下方进行隧道开挖所引起的管线上的弯矩变化。
3.3 暗挖通道近距离下穿管线施工
根据通道地质情况及周边管线勘察结果显示，在通道南北两侧上方分别存在一根DN1000和一根DN600雨水管，两雨水管均为承插型雨水管，单节长度仅为2.5m，与暗挖初支结构净距仅为420mm和334mm。
受空间限制，原设计管棚无法实施，同时，雨水管为承插型雨水管，极易导致开挖过程中，管线突然失稳而坍塌，故采取加密小导管和六步开挖法施工方法。 3.3.1 加密超前小导管施工
对两雨水管下部前后1.5m范围内，施做双排加密型超前小导管，超前小导管采用Φ42厚度3.5mm的无缝钢花管，布置于上半断面的外周，小导管环距35cm，长1.5m，纵距0.5m，管内压注水泥水玻璃双液浆。注浆初拟参数为：水灰比1：1;水玻璃浓度20Be，注浆压力0.2～0.5MPa。超前小导管注浆加固范围为开挖轮廓线外至雨水管底部之间地层。施工参数根据注浆试验参数进行调整。
3.3.2 六步开挖法
为防止开挖过程中雨水管发生坍塌风险，将雨水管前后约1.5m区域，上半断面由原来2个开挖导洞，调整为4个开挖导洞。则最大开挖净宽为2.237m，小于2.5m，确保暗挖施工安全。
开挖顺序如下图3.3.2-1所示，分别按开挖1至开挖6的顺序完成超前支护及注浆、土方开挖、初支钢架安装、挂网喷射混凝土、封闭掌子面等工艺流程，每个导洞错开2～3m。
3.4 监测结果分析
为了掌控开挖期间雨水管的变形情况，根据监测数据结果及时调整施工参数，确保下穿管线变形可控并总结下穿市政雨水管的一般变形规律。本工程每3m布置一个监测点对通道中心向两侧延伸18m区域的DN600和DN1000雨水管进行施工监测。
监测结果如图3.4-1和图3.4-2所示，DN600管最大沉降26mm，DN1000管最大沉降18mm。
通過对各点最大沉降监测曲线可知，管线沉降曲线呈二次抛物线;管线距通道越近，开挖对管线影响越大;管线刚度越小，管线沉降越大，沉降变化率越大。
3.5 地下管线保护措施
根据本工程施工经验和监测变形规律，为保护周边地下管线安全，需采取相应控制措施。
（1）施工准备期需详细了解掌握施工区域周边地下管线分布情况及类型，具体内容包括：管线种类（包括管线用途、材质、断面大小和接头型式等）、管线走向、管线埋置深度、管线离暗挖通道中心的距离等;地下管线所在道路的地面人流和交通情况，以便制定适合的测点埋设和测设方案。
（2）根据相应规范确定管线容许最大变形值，对通道地质情况进行超前地质预报，根据实际地质情况采取对应施工工法，确保管线变形在规范允许范围内。
（3）采用实时监控量测手段，对周边地下管线进行实时监测，及时纠偏，调整施工参数。
（4）必要时预先对地下管线周围土体进行加固或对地下管线采取必要的加固措施，确保施工期地下管线安全使用。
4 结束语
福强路-沙嘴路人行地下通道工程现已安全贯通，在施工过程中通过前期地质雷达扫描及管线变形分析，过程监控量测等技术手段，施工过程中优化调整施工方案，运用加密小导管及六步开挖法等施工技术，各项指标均控制在规范允许范围内，得以验证措施方案的正确有效性，确保了高风险浅埋暗挖通道顺利贯通，对类似浅埋暗挖通道施工起到了一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]福强路-沙嘴路人行地下通道主体工程明挖段主体结构及暗挖段结构施工图，深圳：深圳市市政设计研究院有限公司，2016.
[2]吴江斌.超前地质预报在隧道工程中的应用[J].工程地质学报，2003.
[3]袁明生.陈建平.姚阳.谢建波.地质法在隧道超前地质预报中的作用探讨.现代隧道技术.2008
[4]GB/T 50448-2015 水泥基灌浆材料应用技术规范.中国建筑工业出版社.2015 北京
作者简介：赵刚，1975年6月15日出生，男，汉族，湖南常德安乡，研究生，高级工程师，市政土建。