天津沿海地区承压水层地铁过街通道顶管施工管控措施

天津沿海地区承压水层地铁过街通道顶管施工管控措施

王仁杰

天津市地下铁道集团有限公司  天津市河东区   300000

摘要：沿海地区地铁隧道施工面临着独特的挑战，如承力水层、高水压区以及渗水和塌方风险。本文概述了此类环境下顶管施工的综合管控措施，涵盖施工前、施工和施工后阶段，具体包括彻底的现场检查、专门的规划和设计、严格的材料质量控制以及有效的环境变化监测系统，此外定期维护和定期检查可确保顶管的长期完整性和安全性。

关键词：沿海地区；地铁过街通道；顶管施工；管控措施

引言

随着我国城市轨道交通事业的快速发展，为更好地服务客流，出入口过街通道下穿主干路、快速路、高速公路的案例越来越多，甚至包括沿海地区。由于水压变化和潜在的结构风险，在有压力含水层的沿海地区施工建设面临着巨大挑战，为了应对这些挑战，需要在整个项目生命周期中进行细致的规划、严格的质量控制和主动监控。

1 沿海地​​区地铁隧道施工面临的挑战

1.1 承压水层

沿海地区通常具有复杂的水文地质条件，包括地表下的承压水层，这些水层有时被称为含水层，可以对周围的结构（包括地铁隧道）施加巨大的压力。承压水层的存在，对隧道的稳定性和完整性构成威胁，增加了进水和潜在塌方的风险。为了应对这一挑战，在开始施工之前进行彻底的现场调查和水文地质评估至关重要。此外，可以采用专门的施工技术和材料，减轻压力水层的影响[1]。

1.2穿越高水压区域

在沿海地区，地铁隧道可能需要穿越水压异常高的区域，例如深水下通道或地下河。穿越这些高压区带来了重大工程挑战，必须在极端的静水力下保持隧道完整性。为了应对这一挑战，工程师可能会选择专门设计的隧道掘进方法来承受高水压环境。例如，盾构隧道利用防护盾来支撑隧道面，同时防止进水。此外，创新的施工技术，例如加压泥水盾构或压缩空气干预，可用于抵消隧道开挖期间的外部水压。此外，穿越高水压区时，周密的计划和精确的执行至关重要，能够进行实时压力监测的先进监测系统，可以提供对隧道和周围地质情况的宝贵见解，从而可以根据需要及时调整施工方法。

1.3 渗水和倒塌风险

由于沿海环境的动态特性，容易造成地铁隧道渗水的风险，这会损害结构完整性并导致潜在的倒塌。潮汐波动、风暴潮和地下水波动等因素，导致隧道容易进水。为了降低渗水和塌方的风险，必须在整个隧道结构（包括衬砌、接缝和入口）实施全面的防水措施。此外，持续的监测和维护计划对于及时发现和解决任何渗水迹象至关重要。

2地铁过街通道顶管施工的管控措施

2.1施工前阶段

（1）现场检查与评估。在沿海有压含水层地区进行地铁地铁过街通道顶管施工前，必须进行彻底的现场检查和评估。此阶段涉及收集有关施工现场的地质、水文和环境条件的重要信息。现场检查从详细的地质评估开始，了解土壤和岩层的成分。这涉及进行地质调查、钻孔和地球物理测试，从而确定潜在的挑战，例如不稳定的土壤条件或地质断层的存在。在沿海地区，特别关注海洋沉积物的影响，以及靠近易受侵蚀的地质构造的影响。另外，评估场地的水文特征对于确定是否存在加压含水层、地下水流模式和地下水位至关重要。水文研究有助于了解地下水运动的动态，并确定潜在的进水源。在沿海地区，必须考虑潮汐波动、波浪作用和风暴潮等因素，评估对施工现场施加的水压程度。

（2）海岸条件规划设计。设计能够承受加压含水层施加的高静水压力的结构至关重要。工程师采用适当的结构加固，例如钢筋混凝土或钢套管，以承受外部水压。此外，还采用膜系统或灌浆技术等防水措施，防止水进入地铁隧道；选择耐腐蚀材料和防护涂层，能够减轻沿海环境中盐水暴露的影响。不锈钢、玻璃纤维增​​强塑料和环氧涂层，通常用于增强地铁基础设施的耐用性，并最大限度地减少与腐蚀相关的维护成本；还要设计能够抵御风暴潮、潮汐波动和波浪作用等沿海灾害的弹性结构，这可能涉及将关键基础设施提升至洪水位以上、纳入防洪功能，以及设计强大排水系统确保在极端天气事件期间管理多余的水[2]。

2.2施工期间

（1）材料质量控制。加强对材料的质量控制，可以确保在施工中仅使用高质量、耐用的材料，从而提高地铁过街通道顶管的使用寿命和可靠性。具体的材料管控措施包含：定期对建筑材料进行测试，验证其符合设计规范和行业标准。混凝土、钢筋、防水膜和其他材料经过严格的测试，评估其强度、耐用性，以及对盐水腐蚀等环境因素的抵抗力；选择在提供优质材料方面拥有良好记录的信誉良好供应商，供应商资格认证流程涉及评估认证、制造流程和过去的绩效，确保供应链的可靠性和一致性。与值得信赖的供应商建立合作伙伴关系，可以最大限度地降低损害基础设施完整性的不合格材料的风险；还要进行现场检查，验证交付到施工现场的材料的质量。合格的检查员对材料进行目视检查、取样并进行测试，确保它们在纳入结构之前符合规定的标准。任何与质量要求的偏差都应得到及时解决，防止成品通道基础设施出现缺陷或故障[3]。

（2）环境变化监测系统。监测施工期间的环境变化，可以及早发现潜在危害并及时采取干预措施，以减轻项目和周围生态系统的风险。监测方面具体包括：安装地下水位传感器和压力计，可以连续监测地下水位和含水层压力。密切监测地下水位的任何波动或异常模式，以检测可能影响施工活动的潜在进水或静水压力变化；实施结构监测系统，有助于跟踪施工期间顶管的变形、运动和应力。倾斜计、应变仪和位移传感器，提供结构完整性的实时数据，从而可以采取主动措施来解决沉降、变形或结构不稳定等问题；部署气象站、空气质量监测仪、沉降传感器等环境传感器，有助于评估施工活动对周围环境的影响。监测温度、湿度、空气污染和沉降水平等参数，使项目管理人员能够采取缓解措施，最大限度地减少环境干扰并确保符合监管要求

[4]。

2.3施工后阶段

（1）定期维护。定期维护对于保持地铁过街通道顶管道功能和结构完整性至关重要。定期维护活动内容包括：进行例行清洁和目视检查，以识别变质、腐蚀或损坏的迹象，这样可以及时修复，并防止小问题升级为大问题；维护排水系统，确保正常运行并防止地铁立交桥顶部管道周围积水。清除排水沟中的碎片、沉积物和植被，有助于防止内涝和侵蚀；实施腐蚀保护措施，例如应用保护涂层或阴极保护系统，防止暴露于盐水或湿气的结构元件腐蚀。

（2）定期检查和维修。定期检查可以评估顶管状况，并确定任何维护或维修需求。具体包括：使用无损检测技术进行全面的结构评估，以评估混凝土、钢筋和防水系统的完整性；

根据检查结果制定维修计划，解决已发现的缺陷并确保符合安全标准。修复活动可能包括混凝土修复、裂缝密封和钢筋加固；实施生命周期管理策略，在地铁过街通道顶管的整个使用寿命内安排定期检查、维护活动和维修，这确保了基础设施的持续性能和使用寿命。

结语

总之，实施一系列综合管理控制措施，对于克服沿海地区承压含水层地铁过街通道顶管施工的挑战至关重要。通过优先考虑现场评估、稳健的规划和有效的监控，可以确保关键交通基础设施在沿海动态环境中的弹性和寿命。

参考文献：

[1]韩志超，亢景付，许杨健.滨海地铁工程的混凝土耐久性问题探讨[J].山西建筑，2020（06）：85-86.

[2]高丙丽，任建喜.地铁施工邻近管线安全风险评估研究[J].现代隧道技术，2020（03）：118-123.

[3]邵华，张子新.盾构近距离穿越施工对已运营隧道的扰动影响分析[J].岩土力学，2021（02）：45-46.

[4]何川，苏宗贤.地铁盾构隧道重叠下穿施工对上方已建隧道的影响[J].土木工程学报，2020（03）：92-95.