地铁区间管片与道床沉降应对措施及原因分析

宋 鑫

（中铁十七局集团上海轨道交通工程有限公司，上海 200120）

0 引言

随着国内地铁建设的不断推进，土质问题及运营过程中地铁周边不断增加的房产项目、市政项目对地铁周边土体的扰动，会使已运营的地铁区间的地铁隧道结构发生整体或局部沉降。尤其当沉降量较大时，将可能造成隧道结构产生裂缝、破损、变形等病害。这些病害会影响附着在隧道结构上的设备，尤其是异常沉降对轨道的影响将不利于行车安全，因此很有必要对隧道异常沉降的问题及其处理措施进行探讨、总结。

1 工程背景

苏州轨道交通4号线及其支线某标段两条盾构区间（溪～文区间、文～天区间）在地铁正式运营约2个月后，经隧道巡查发现，两条区间局部道床与管片间产生了不同程度的分离沉降，具体情况如下。溪～文区间：左线右侧485环～498环处（13环）、右线左侧487环～497环处（10环）隧道道床与管片产生裂缝，长约25m。经现场踏勘，裂缝区域为区间联络通道兼泵房所在位置，该处隧道埋深约为18.7m～19.4m，隧道所在土层为④1、⑤1粉质黏土。

文～天区间：右线右侧158环～218环处（60环），长约72m。道床与管片离缝最大达到了15mm。经地面现场踏勘，在地铁运营期间，产生裂缝区间的地面新增大面积的堆土，堆土高度比原地面高出约6m～8m，此处区间设计埋深约为12.0m～12.8m，隧道所在土层为③2粉质黏土、③3粉土夹粉质黏土、⑤1粉质黏土、⑤2粉土夹粉质黏土。

两区间道床与管片间分离的裂缝图片见图1和图2。

图1 溪～文区间裂缝图

图2 文～天区间裂缝图

两区间道床与管片间裂缝大小及具体分布见表1。

表1 区间道床与管片间裂缝大小及具体分布表

2 道床与管片分离沉降原因分析及应对措施

2.1 溪～文区间

因该区间分离沉降区域为区间联络通道兼泵房所在位置，经过技术人员组织专家现场踏勘、查看，初步认定该处道床与管片分离沉降是由联络通道沉降所致，处理方案为对联络通道范围内左右线管片进行注浆加固。

初步处理方案确定后，按照方案分两次（两次注浆时间间隔3周，每次注浆持续时间10d，注浆频率1次/d）对左右线联络通道处五环管片采用P.O42.5进行注浆加固，注浆孔采用靠近旁通道侧管片二次注浆孔。注浆至压力增大注不进去为止。各注浆孔注浆量如下。1#孔注浆6次，累计注浆为（水泥量）2.5t；2#孔注浆4次，累计注浆为（水泥量）1.55t；3#孔注浆6次，累计注浆为（水泥量）2.2t；4#孔注浆3次，累计注浆为（水泥量）1.3t；5#孔注浆3次，累计注浆为（水泥量）1.4t。

2.2 文～天区间

对该区间分离沉降区域组织专家及相关人员进行现场查看分析，在排除各种环境因素影响后，认为该处道床与管片产生的分离沉降是由区间隧道上方额外覆土所致，覆土范围与区间位置关系详见图3。

图3 文～天区间覆土与隧道位置关系图

初步原因核实后，积极联系业主单位，通过与周边街道管委会沟通协调，堆土方于分离沉降产生1月后进行了初步清理，清理范围为隧道正上方，清理高度为3m～4m。第一次清理7d后又组织人员机械对土方进行了第二次清理，清理范围为文～天区间右线边线外20m。经现场标高复核，清理后堆土高度比原地面高约0.6m～1.6m。

3 区间监测

3.1 监测点布置

在完成溪～文区间旁通道处注浆加固及文～天区间覆土清理后，为验证相关措施的处理效果，制定了专项监测方案，监测项目包括道床沉降监测、管片变形及沉降监测、道床变形缝沉降监测。

其中，在文～天区间共布置50个沉降观测点，其中道床沉降点17个，管片沉降点17，道床变形缝沉降点16个，道床、管片每5环设置一个沉降点，道床变形缝两侧每边各设一个沉降点。同理，在溪～文区间的分离沉降范围共布设沉降观测点10个，观测点布设如图4所示。

图4 监测布点平剖面图

3.2 区间沉降观测结果分析

在完成相应监测点布设、初始高程量测后，对溪～文区间在后续2个月内累计进行了32次监测数据采集（2d/次），通过对监测数据进行分析发现区间除了第1次～第3次观测数据上下浮动较大外，后续29次观测每次间隔变量基本在0.5mm之内，沉降变形最大点累计沉降量2.04mm。文～天区间自第二次清理堆土完成后，后续1个月时间内累计采集监测数据18次，每次间隔变量基本在0.3mm之内，沉降变形最大点累计沉降量1.85mm。

从监测数据判断，两条区间沉降区域沉降变形已趋于稳定。

3.3 区间管片变形监测结果分析

此外还对离缝最大处管片变形进行了测量，以轨面标高处隧道净宽进行校核，设计净宽值为4.158m，选取离缝处最大位置进行测量，通过测距仪测量隧道变形最大为0.5mm，满足相关规范要求，管片变形监测数据如表2所示。在完成两条区间监测数据采集一周后，召集了相关单位及专家对区间沉降趋势进行专家认证，通过数据分析及现场踏勘，与会人员一致认为两区间沉降已趋于稳定，可进行下步填充施工。

表2 管片变形监测数据表

4 区间道床与管片间分离缝隙处理

4.1 分离缝隙填充方案选择及要点控制

根据参与现场踏勘专家的意见，拟对道床与管片间分离缝隙填充注浆处理，并制定了相关缝隙注浆填充方案。

根据方案，缝隙注浆填充要点如下。

在道床与管片间隙填充注浆前，将对道床进行垂直取孔，探测道床与管片具体间隙。缝隙为5mm以下的在道床轨道垫片边取孔，取孔深度为548mm、深入管片30mm；缝隙为3mm～15mm的在道床中间取孔，取孔深度为709mm、深入管片30mm，取孔位置如图5和图6所示。对5mm以下缝隙，在道床取孔后观测有无缝隙，若无缝隙直接在道床边缝隙处灌浆，若有缝隙则在孔中注浆；对3mm～15mm的缝隙，在道床取孔后观测有无缝隙，有缝隙则在孔中注浆，无缝隙则在道床轨道垫片边再取孔观察，判定注浆情况。

图5 道床中部取孔位置（单位：mm）4.1.2 注浆孔的布置

图6 道床边取孔位置（根据缝位置）（单位：mm）

注浆孔布置原则根据探孔情况设置，保证浆液能填充满整个间隙，每隔一环布置一个注浆孔，注浆孔可根据现场注浆情况进行局部的平面位置的调整。

注浆只需将间隙填充满即可，因此注浆压力不宜过大，以不大于0.4MPa为准，如果注浆压力过大，可多开孔，减小注浆孔的距离，以达到填充间隙的效果。此次注浆完成后，后期将不太好进行注浆，因此，注浆必须一次到位，不留死角，注浆必须饱满。

注浆拟采用两种浆（单液浆和双液浆）。单液浆为P.O42.5水泥浆，水泥浆水灰比为1∶1；双液浆为水泥浆+水玻璃+氯化钙，质量比为1∶0.025∶0.002。取孔后首先配置双液浆注浆，若双液浆出现注浆压力大注不进去的情况，则采用单液浆注浆。缝隙灌注直接采用单液浆。

4.2 缝隙填充实施过程

根据施工注浆方案，首先进行道床开孔，在离缝侧道床轨道垫片边取孔。文～溪区间左线右侧在486环、491环、495环、498环处开孔（4孔），右线左侧在488环、492环、495环、498环处开孔（4孔）。文～天右线在164环、169环、174环、179环、184环、189环、194环、199环、205环、210环、214环处开孔（11孔），道床注浆管埋设见图7。

图7 注浆管埋设示意图

在注浆过程中，由于使用双液浆易发生堵管现象，因此后改为使用注浆管注射水泥浆，适当加大稠度，按（水泥：水）1.2∶1配置，注浆孔注浆如图8所示。

图8 注浆孔注浆

4.3 注浆后期监测及效果评价

在完成两条区间管片与道床裂缝注浆填充后一个月内，共进行了6次道床及管片沉降观测，除注浆完成第二天监测数据较注浆前两区间道床局部存在上浮（最大2.3mm）外，管片测量数据基本无变化，后续监测数据均基本无变化。后期经与运营沉降点联合监测进行长达半年的持续观测得知，溪～文区间及文～天区间道床与管片离缝处未出现新裂缝。

5 结语

隧道的异常沉降是城市地铁在长期运营期间不可避免的病害之一，为确保线路运行安全，必须予以重视。该文通过对苏州市某已运营隧道道床与管片受外力影响而产生的分离沉降进行研究和分析，以实际监测数据为支撑，提出相应的应对措施，整治效果良好，可为类似工程施工问题提供参考。