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【摘 要】 本文通过某地铁工程案例对近距离穿越大型雨水方沟地铁隧道的施工进行分析，期望能更好的促进地铁隧道的安全施工。
【关键词】 近距离；雨水方沟；地铁隧道；施工技术
一、工程概况
某地铁设计里程范围为K9+312.601～K10+664.796，全长1352.195m，采用矿山法施工，衬砌形式为复合式衬砌，开挖宽度为6.2m，高度为6.5m。断面形式见图1。
右线隧道在K10+347.204～K10+399.418共52.2m范围下穿雨水方沟。雨水方沟宽4.0m，高2.0m，管顶距地面5.63m，管底距隧道拱顶2.7m（见图2）。该雨水方沟设计为一级风险源，砖混结构，结构厚度为300mm，经与产权单位调查了解，该方沟为新建工程，枯水期常年水位保持在0.3m，到雨季最大水位可充满整个方沟，区间下穿段方沟结构完整，无渗漏现象隧道穿越地层由上到下依次为杂填土、⑤层卵石、⑦层卵石雨水方沟位于⑤层卵石内，隧道位于⑦层卵石内，地下水隧道底板5m以下，不需要降水施工。
二、水文概况
1典型工程沿线地质条件本文作为研究对象的某地铁工程的水文地质条件较差，某些地方有深厚的②3粉砂层，支线吴中路沿线⑤2层深厚，都给工程建设带来困难。本工程地基土自上而下有以下特点：②3灰色砂质粉土厚度较大，富含地下水。⑤层土厚度大，土性复杂，自上而下⑤1-1灰色黏土层，厚3.0m左右；⑤1-2灰色粉质黏土层，厚13.0m左右，其下部夹大量粉土；⑤2层厚3.0m左右，地下水较丰富，为微承压水；⑤3层层顶埋深38.0m左右；⑤4层层顶预埋深40.0m左右，厚3.0m左右；⑥层缺失。各层土物理
特性如表1所示。总体来说，施工隧道所在的第④，⑤层灰色黏土层均属高含水量、高压缩性、土质软、地基承载力差、低渗透性的饱和黏性土，具有较高的灵敏度、明显的触变、受扰动后沉降大、稳定时间长等不利特性，并且广泛分布的透水砂层易产生涌水、流砂现象，应做好降水、截水措施，避免由于工程施工诱发地质灾害。
三、过大型雨水方沟地段的解决思路
大型雨水方沟地段困难的主要原因就在于岩层中地下水过于丰富，因此要想顺利的掘进通过大型雨水方沟地段，必须首先尽可能的封堵地下水的涌入、其次需在管片周围构筑稳固的止水带，使之形成密闭空腔，这样才能通过同步浆液填充盾尾环形空隙，并给予其凝固时间。使同步浆液能够成为隧道的防水屏障，并使管片与周围岩体一体化。
四、过大型雨水方沟地段的具体办法
基于以上思路、可将掘进分为三个阶段，即掘进前、掘进中、掘进后。三个阶段的防水、止水方法如下：
（一）掘进前的超前注浆
1、超前注浆原理：要保证可以正常掘进，必须尽可能封堵地下水的涌入，并使管片周围无补给水。因此须对掌子面开挖轮廓四周的围岩进行超前注浆止水处理，以尽量减少地下水涌入土仓。同时超前注浆也可保证掘进开始后无补给水进入已拼装成型的管片周围。
2、超前注浆方法：由于设计时，在中盾位置预留了6根Φ114mm的超前注浆孔。因此可通过这6个注浆孔，采用潜孔钻机打超前注浆孔，并利用注浆机进行超前注浆加固处理，保证在开挖外轮廓外形成一道止水环，达到止水目的，确保下一步掘进施工的正常进行。
3、超前注浆参数：采用潜孔钻通过6根预留注浆孔打设Φ108mm超前注浆孔，一次打孔长度为15m，安装Φ100mmPVC打孔注浆管，采用双液注浆机注入1：1水泥-水玻璃进行超前注浆止水处理，注浆压力达到设计值后停止注浆，待浆液凝固后恢复掘进，超前注浆止水长度暂定15米，实际注浆时根据超前注浆完成后止水效果和掘进过程中隧道涌水情况再行确定。
3、在进行超前注浆时，实验室根据现场试验来确定双液浆的凝胶时间，凝胶时间的选择不得超过2′，但也不宜小于30″。凝胶时间太长，达不到止水效果，凝胶时间太短，注浆管路容易堵塞。
4、注浆结束标准。注浆结束的标准为注浆压力达到设计值（0.5～0.6Mpa）后方可停止注浆。在超前注浆过程中，要注意观察注浆压力的变化，发现注浆压力明显比设计值高出许多时，应立即停止注浆。
5、对于已经进行超前注浆的孔，应检查注浆效果是否达到要求，对没有达到注浆效果的孔要及时补注。
现场超前注浆照片
（二）掘进中的参数控制及高分子聚合物的掺入
1、控制原理：为保证顺利通过大型雨水方沟地段，施工中应积极调整掘进参数，使之能够满足掘进要求。同时针对土仓中地下水较多的特点，可通过注入高分子材料来改良开挖后土体、改善开挖土体的流塑性、渗透性等，从而有效的防治螺旋机“喷涌”状况的发生。
2、参数控制要点：参数主要控制要点在于通过加快掘进速度、调整出碴量、注入高压空气等方式加大土仓土压，使土仓内土压力值大于静水压力和地层土压力之和，以减小地下水涌入土仓。同时出碴时应注意调整螺旋输送机转速，适当的减小出碴量，使切削的土体可以起到一定的阻水效果。
3、高分子聚合物的掺入：参数调整必须配合土体改良同步进行，这是因为尽管可以通过调整土压、增大土仓内切削土体量起到一定的平衡阻水作用，但由于砂岩中孔隙率较大（细砂成分少）、渗透性较好、受扰动后易水土分离、无法阻止地下水侵入。因此要满足掘进中封堵地下水涌入的要求，必须通过注入高分聚合物，来改善开挖土体的流塑性、渗透性。
（三）掘进后的聚氨酯及双液浆注入。
1、注浆思路：通过掘进前超前注浆及掘进中的参数调整，虽阻挡地下水涌入土仓造成掘进困难及“喷碴”，但无法阻止地下水涌入到成型管片与岩层之间的缝隙，稀释掘进时注入的同步浆液，造成管片上浮并侵入隧道。
因此、为保证隧道防水效果，有必要在掘进通过该段后，先灌注聚氨酯形成稳固的止水带，再通过双液浆的二次补注填充、密实管片与岩体之间缝隙。 最终凝结的浆液不但将作为施工隧道的第一道防水屏障，增强隧道的防水能力。也将为管片提供早期的稳定并使管片与周围岩体一体化，这有利于管片上浮的控制，并能确保区间隧道的最终稳定。
2、施工方法：详细的施工方法可参见前面的大型雨水方沟地段堵水施工方案，这里不再叙述。
（四）现场实例
目前某段已掘进水量大的地方，按照线路规格，掘进通过某地时将从雨水方沟左侧约25米处通过。该地段为典型的大型雨水方沟地段，下面就以掘进通过双碑水库为实例介绍在通过大型雨水方沟地段的施工方法。里程YCK41+400～YCK41+500.5隧道
1.双碑水库水文、地质情况
双碑水库水库面积12470m2，该水库目前蓄水，现水面高程为347.5m，水库到隧道底部水头高度27.3m。
该雨水方沟岩层地质主要以中风化砂岩和砂质泥岩为主，岩层间存在一定的裂隙。施工期间由于隧道施工等原因可能破坏岩体的完整性，加大原有裂隙，导致基岩裂隙贯通，成为输水通道，使水库积水涌入隧道，对隧道造成严重影响。
2.双碑水库与路线关系
左线将于ZDK41+421进入水库范围，至ZDK41+731离开水库范围。
右线将于YDK41+420进入水库范围，至YDK41+730离开水库范围。
左右线水库影响范围均为310m（注：此水库影响范围仅为预估，按水库前后各50m进行暂估，其实际影响范围以施工现场情况为准）。
3.过雨水方沟施工参数
（1）掘进前超前注浆：
①、注浆起讫点：掘进至ZDK41+421（YDK41+420）即开始超前注浆，至ZDK41+731（YDK41+730）停止注浆。
②、打孔深度：一次打孔长度为15m，并安装Φ100mmPVC打孔注浆管。因管片环宽1.5m，也即每隔10环即应进行一次超前注浆。
③、打孔点位：从中盾位置预留了6根Φ114mm的超前注浆孔开孔，并布设6根注浆管进行超前注浆。
④、注浆压力：超前注浆压力暂设定为0.5～0.6Mpa。
⑤、注浆结束标准：注浆结束的标准以压力为准，即注浆压力达到设计值（0.5～0.6Mpa）后即可停止注浆。
（2）掘进中参数控制：
①、土仓压力：在大型雨水方沟地段掘进施工过程中，土仓的压力要大于静水压力和地层土压压力之和。因此掘进施工过程中，为保证在掘进施工过程中不发生喷碴现象，螺旋输送机能够出碴流畅，因此土仓压力维持在0.8bar～1.0bar。
②、掘进速度：为配合加大土仓压力，掘进速度应控制在40mm/min以上。
③、出碴量：掘进时出碴量为控制到76m3～85m3（按矿车按17m3计/车，则每环出碴量为4.5～5车左右）。
④、同步浆液注入量：每环的同步注浆量控制在6～6.5m3左右。
⑤、高分子聚合物掺入：各种高分子聚合物性质不同，掺入量也不同。目前方案暂按选点的东莞生产的明洁高分子聚合物，掺入量暂按10m3～15m3/环考虑，并根据现场实际情况调整。
（3）掘进后聚氨酯及双液浆注入：
（五）质量保证措施
1、潜孔钻在打设注浆孔时，一定要沿着的超前注浆孔打设，防止在施工过程中发生卡钻现象。
2、所注浆液为双液浆，双液浆的配比要严格按照要求进行。
3、注浆压力达到设计值（0.5Mpa）后应停止注浆。
4、在超前注浆结束后，要待浆液凝固后在恢复掘进，防止没有凝固的浆液流入刀盘造成施工影响。
5、在注浆过程中，应加强对土仓压力等的监视，防止双液浆流失到土仓中。
五、结束语
本文通过对某地铁隧道近距离下穿大型雨水方沟施工顺利完成，在雨水方沟自身结构完整的前提下，有效的控制了土体沉降变形，避免了管线的破坏，施工中各项巡视、监测指标均满足规范要求，保证了安全、质量和工期。超前地质预报及监控量测技术在穿越施工中发挥了重要作用，充分体现了信息化施工的重要意义。整个穿越施工过程中，配备了精干的管理人员和优秀的施工队伍，全体施工人员高度重视，统一思想，过程中进行严格的安全质量控制，区间隧道成功的实现了穿越施工，为今后类似工程积累了一定经验。
参考文献：
[1]郑立钢.近距离穿越大型雨水方沟地铁隧道施工技术[J].山西建筑，2014，31：192-193.
[2]周松.大型泥水盾构近距离穿越运营地铁的扰动位移特性及施工风险研究[D].上海交通大学，2009.
[3]郭磊，方俊波.超浅埋、超近距离穿越运营地铁区间人行隧道施工技术[J].现代隧道技术，2001，02：34-39.
【关键词】 近距离；雨水方沟；地铁隧道；施工技术
一、工程概况
某地铁设计里程范围为K9+312.601～K10+664.796，全长1352.195m，采用矿山法施工，衬砌形式为复合式衬砌，开挖宽度为6.2m，高度为6.5m。断面形式见图1。
右线隧道在K10+347.204～K10+399.418共52.2m范围下穿雨水方沟。雨水方沟宽4.0m，高2.0m，管顶距地面5.63m，管底距隧道拱顶2.7m（见图2）。该雨水方沟设计为一级风险源，砖混结构，结构厚度为300mm，经与产权单位调查了解，该方沟为新建工程，枯水期常年水位保持在0.3m，到雨季最大水位可充满整个方沟，区间下穿段方沟结构完整，无渗漏现象隧道穿越地层由上到下依次为杂填土、⑤层卵石、⑦层卵石雨水方沟位于⑤层卵石内，隧道位于⑦层卵石内，地下水隧道底板5m以下，不需要降水施工。
二、水文概况
1典型工程沿线地质条件本文作为研究对象的某地铁工程的水文地质条件较差，某些地方有深厚的②3粉砂层，支线吴中路沿线⑤2层深厚，都给工程建设带来困难。本工程地基土自上而下有以下特点：②3灰色砂质粉土厚度较大，富含地下水。⑤层土厚度大，土性复杂，自上而下⑤1-1灰色黏土层，厚3.0m左右；⑤1-2灰色粉质黏土层，厚13.0m左右，其下部夹大量粉土；⑤2层厚3.0m左右，地下水较丰富，为微承压水；⑤3层层顶埋深38.0m左右；⑤4层层顶预埋深40.0m左右，厚3.0m左右；⑥层缺失。各层土物理
特性如表1所示。总体来说，施工隧道所在的第④，⑤层灰色黏土层均属高含水量、高压缩性、土质软、地基承载力差、低渗透性的饱和黏性土，具有较高的灵敏度、明显的触变、受扰动后沉降大、稳定时间长等不利特性，并且广泛分布的透水砂层易产生涌水、流砂现象，应做好降水、截水措施，避免由于工程施工诱发地质灾害。
三、过大型雨水方沟地段的解决思路
大型雨水方沟地段困难的主要原因就在于岩层中地下水过于丰富，因此要想顺利的掘进通过大型雨水方沟地段，必须首先尽可能的封堵地下水的涌入、其次需在管片周围构筑稳固的止水带，使之形成密闭空腔，这样才能通过同步浆液填充盾尾环形空隙，并给予其凝固时间。使同步浆液能够成为隧道的防水屏障，并使管片与周围岩体一体化。
四、过大型雨水方沟地段的具体办法
基于以上思路、可将掘进分为三个阶段，即掘进前、掘进中、掘进后。三个阶段的防水、止水方法如下：
（一）掘进前的超前注浆
1、超前注浆原理：要保证可以正常掘进，必须尽可能封堵地下水的涌入，并使管片周围无补给水。因此须对掌子面开挖轮廓四周的围岩进行超前注浆止水处理，以尽量减少地下水涌入土仓。同时超前注浆也可保证掘进开始后无补给水进入已拼装成型的管片周围。
2、超前注浆方法：由于设计时，在中盾位置预留了6根Φ114mm的超前注浆孔。因此可通过这6个注浆孔，采用潜孔钻机打超前注浆孔，并利用注浆机进行超前注浆加固处理，保证在开挖外轮廓外形成一道止水环，达到止水目的，确保下一步掘进施工的正常进行。
3、超前注浆参数：采用潜孔钻通过6根预留注浆孔打设Φ108mm超前注浆孔，一次打孔长度为15m，安装Φ100mmPVC打孔注浆管，采用双液注浆机注入1：1水泥-水玻璃进行超前注浆止水处理，注浆压力达到设计值后停止注浆，待浆液凝固后恢复掘进，超前注浆止水长度暂定15米，实际注浆时根据超前注浆完成后止水效果和掘进过程中隧道涌水情况再行确定。
3、在进行超前注浆时，实验室根据现场试验来确定双液浆的凝胶时间，凝胶时间的选择不得超过2′，但也不宜小于30″。凝胶时间太长，达不到止水效果，凝胶时间太短，注浆管路容易堵塞。
4、注浆结束标准。注浆结束的标准为注浆压力达到设计值（0.5～0.6Mpa）后方可停止注浆。在超前注浆过程中，要注意观察注浆压力的变化，发现注浆压力明显比设计值高出许多时，应立即停止注浆。
5、对于已经进行超前注浆的孔，应检查注浆效果是否达到要求，对没有达到注浆效果的孔要及时补注。
现场超前注浆照片
（二）掘进中的参数控制及高分子聚合物的掺入
1、控制原理：为保证顺利通过大型雨水方沟地段，施工中应积极调整掘进参数，使之能够满足掘进要求。同时针对土仓中地下水较多的特点，可通过注入高分子材料来改良开挖后土体、改善开挖土体的流塑性、渗透性等，从而有效的防治螺旋机“喷涌”状况的发生。
2、参数控制要点：参数主要控制要点在于通过加快掘进速度、调整出碴量、注入高压空气等方式加大土仓土压，使土仓内土压力值大于静水压力和地层土压力之和，以减小地下水涌入土仓。同时出碴时应注意调整螺旋输送机转速，适当的减小出碴量，使切削的土体可以起到一定的阻水效果。
3、高分子聚合物的掺入：参数调整必须配合土体改良同步进行，这是因为尽管可以通过调整土压、增大土仓内切削土体量起到一定的平衡阻水作用，但由于砂岩中孔隙率较大（细砂成分少）、渗透性较好、受扰动后易水土分离、无法阻止地下水侵入。因此要满足掘进中封堵地下水涌入的要求，必须通过注入高分聚合物，来改善开挖土体的流塑性、渗透性。
（三）掘进后的聚氨酯及双液浆注入。
1、注浆思路：通过掘进前超前注浆及掘进中的参数调整，虽阻挡地下水涌入土仓造成掘进困难及“喷碴”，但无法阻止地下水涌入到成型管片与岩层之间的缝隙，稀释掘进时注入的同步浆液，造成管片上浮并侵入隧道。
因此、为保证隧道防水效果，有必要在掘进通过该段后，先灌注聚氨酯形成稳固的止水带，再通过双液浆的二次补注填充、密实管片与岩体之间缝隙。 最终凝结的浆液不但将作为施工隧道的第一道防水屏障，增强隧道的防水能力。也将为管片提供早期的稳定并使管片与周围岩体一体化，这有利于管片上浮的控制，并能确保区间隧道的最终稳定。
2、施工方法：详细的施工方法可参见前面的大型雨水方沟地段堵水施工方案，这里不再叙述。
（四）现场实例
目前某段已掘进水量大的地方，按照线路规格，掘进通过某地时将从雨水方沟左侧约25米处通过。该地段为典型的大型雨水方沟地段，下面就以掘进通过双碑水库为实例介绍在通过大型雨水方沟地段的施工方法。里程YCK41+400～YCK41+500.5隧道
1.双碑水库水文、地质情况
双碑水库水库面积12470m2，该水库目前蓄水，现水面高程为347.5m，水库到隧道底部水头高度27.3m。
该雨水方沟岩层地质主要以中风化砂岩和砂质泥岩为主，岩层间存在一定的裂隙。施工期间由于隧道施工等原因可能破坏岩体的完整性，加大原有裂隙，导致基岩裂隙贯通，成为输水通道，使水库积水涌入隧道，对隧道造成严重影响。
2.双碑水库与路线关系
左线将于ZDK41+421进入水库范围，至ZDK41+731离开水库范围。
右线将于YDK41+420进入水库范围，至YDK41+730离开水库范围。
左右线水库影响范围均为310m（注：此水库影响范围仅为预估，按水库前后各50m进行暂估，其实际影响范围以施工现场情况为准）。
3.过雨水方沟施工参数
（1）掘进前超前注浆：
①、注浆起讫点：掘进至ZDK41+421（YDK41+420）即开始超前注浆，至ZDK41+731（YDK41+730）停止注浆。
②、打孔深度：一次打孔长度为15m，并安装Φ100mmPVC打孔注浆管。因管片环宽1.5m，也即每隔10环即应进行一次超前注浆。
③、打孔点位：从中盾位置预留了6根Φ114mm的超前注浆孔开孔，并布设6根注浆管进行超前注浆。
④、注浆压力：超前注浆压力暂设定为0.5～0.6Mpa。
⑤、注浆结束标准：注浆结束的标准以压力为准，即注浆压力达到设计值（0.5～0.6Mpa）后即可停止注浆。
（2）掘进中参数控制：
①、土仓压力：在大型雨水方沟地段掘进施工过程中，土仓的压力要大于静水压力和地层土压压力之和。因此掘进施工过程中，为保证在掘进施工过程中不发生喷碴现象，螺旋输送机能够出碴流畅，因此土仓压力维持在0.8bar～1.0bar。
②、掘进速度：为配合加大土仓压力，掘进速度应控制在40mm/min以上。
③、出碴量：掘进时出碴量为控制到76m3～85m3（按矿车按17m3计/车，则每环出碴量为4.5～5车左右）。
④、同步浆液注入量：每环的同步注浆量控制在6～6.5m3左右。
⑤、高分子聚合物掺入：各种高分子聚合物性质不同，掺入量也不同。目前方案暂按选点的东莞生产的明洁高分子聚合物，掺入量暂按10m3～15m3/环考虑，并根据现场实际情况调整。
（3）掘进后聚氨酯及双液浆注入：
（五）质量保证措施
1、潜孔钻在打设注浆孔时，一定要沿着的超前注浆孔打设，防止在施工过程中发生卡钻现象。
2、所注浆液为双液浆，双液浆的配比要严格按照要求进行。
3、注浆压力达到设计值（0.5Mpa）后应停止注浆。
4、在超前注浆结束后，要待浆液凝固后在恢复掘进，防止没有凝固的浆液流入刀盘造成施工影响。
5、在注浆过程中，应加强对土仓压力等的监视，防止双液浆流失到土仓中。
五、结束语
本文通过对某地铁隧道近距离下穿大型雨水方沟施工顺利完成，在雨水方沟自身结构完整的前提下，有效的控制了土体沉降变形，避免了管线的破坏，施工中各项巡视、监测指标均满足规范要求，保证了安全、质量和工期。超前地质预报及监控量测技术在穿越施工中发挥了重要作用，充分体现了信息化施工的重要意义。整个穿越施工过程中，配备了精干的管理人员和优秀的施工队伍，全体施工人员高度重视，统一思想，过程中进行严格的安全质量控制，区间隧道成功的实现了穿越施工，为今后类似工程积累了一定经验。
参考文献：
[1]郑立钢.近距离穿越大型雨水方沟地铁隧道施工技术[J].山西建筑，2014，31：192-193.
[2]周松.大型泥水盾构近距离穿越运营地铁的扰动位移特性及施工风险研究[D].上海交通大学，2009.
[3]郭磊，方俊波.超浅埋、超近距离穿越运营地铁区间人行隧道施工技术[J].现代隧道技术，2001，02：34-39.