杜婧媛1，魏思宸1，张泽宁2，于俊喜2
（1.中国铁道科学研究院集团有限公司 资产与建设管理处 100081；2.中铁电气化局集团北京建筑工程有限公司，北京 100039）
摘要：通过对电力顶管隧道穿南水北调东干渠工程全程监测，结合顶管作业特点及南水北调工程重要性，分析顶管施工对地面沉降，土体分层沉降、土体水平位移、地下水位、空隙水压力等数据的影响，判定对南水北调东干渠工程的安全影响，监测结果可谓类似工程提供参考。
关键词：顶管隧道；变形；监测
1工程概况
中国铁道科学研究院试验中心职工住宅及教育配套项目1#开闭站外电源工程拟建电力管线在东五环环铁北桥南侧东辅路穿越及并行南水北调东干渠输水隧洞。穿越交叉一处，并行段约324m。穿越处拟建电力管线以顶管方式上跨南水北调东干渠，与东干渠输水隧洞竖向结构净距为12.5m，与东干渠斜交角度为84°。并行段拟建电力管线采用明挖沟埋方式施工，与东干渠水平距离2-10m，竖向净距14.8-15.5m。
东干渠输水隧洞为重力流输水，一期工程采用一条内径4.6m，外径为6.0m钢筋混凝土双层衬砌结构，盾构法施工，目前东干渠一期工程已处于通水。东干渠横断面形式如图1。
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图1东干渠横断面
穿越交叉段电力管线在竖井间采用顶管方式上穿东干渠，顶管管材采用Φ1500钢筋混凝土管，顶管管底高程为28.35，覆土埋深约为4米。
穿越交叉区东干渠结构设计顶高程为15.9m，结构设计内底高程为10.6m，东干渠输水隧洞覆土厚17.5m；电力管线上穿东干渠，与东干渠隧道结构净距为12.5m。穿越交叉节点竖向相对位置关系如图2和图3所示。
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图2 穿越交叉区竖向位置关系
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图3 穿越交叉区竖向位置关系
2现场水文地质条件
场地土层岩性分布从上至下分述如下。
①杂填土：杂色。一般厚度为1~2m。
②粉土：黄褐~褐灰色，湿~饱和，中密,含云母，氧化铁、姜石、有机质。
③粉质粘土：褐黄~黄灰色，可塑，含云母，有机质。
④细中砂：灰~黄褐色，饱和，含长石、石英，局部含砾。分布层厚3~5m，局部夹有粉质粘土、粉土透镜体及圆砾透镜体。从北往南厚度逐渐加大。
⑤粉质粘土：褐黄色~灰色，可塑~硬塑，含云母，氧化铁、有机质。分布层厚17~18m，层底高程2~4m。夹有粉砂、细砂薄层透镜体、局部分布为粘质粉土、粘土。分布连续稳定，厚度大。
⑥中砂：灰黄~灰，饱和，密实，含云母、石英、长石，夹粉质粘土，局部含砾石，分布层厚6m，层底高程-2~-3m。底部局部分布有圆砾。分布连续稳定。
3监测方案
据《中国铁道科学研究院试验中心职工住宅及教育配套项目1#开闭站（含小区配电室）外电源工程并行及穿越南水北调东干渠工程设计安全影响评价报告》所提的建议，监测点布设要求在东干渠结构纵向上方布置沉降监测断面，断面间距不大于3米，每个监测断面布置不少于3个监测点。
针对新建结构并行段，以地下水位及地下孔隙水压力监测为主，每30米布设一组断面；并在对应南水北调干渠上方布设沉降监测点。
根据施工现场状况，在监测范围内沿隧洞纵向布置监测断面，具体布设如下：
沉降观测断面间距为3~5m，每断面设5~7个测点，纵向和横向共布置8个监测断面（详见图4）；
土体水平位移测孔布置在隧洞结构外侧1.5m范围，孔底低于隧洞结构底2m，共布置4个测孔；
土体分层沉降测孔布设于隧洞拱部位置，孔底距隧洞结构顶1.0m范围，共布置2个测孔。
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图4 周边地层变形监测断面
4 监测结果分析
4.1下穿段各监测项目累计变化数据汇总
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4.2下穿段典型测点数据变化趋势分析
（1）下穿段断面一（东端）地表沉降变化典型测点历时曲线图
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图5下穿南水北调隧道东侧周边地表沉降变化曲线图
（2）下穿段断面一（东端）地表沉降沉降槽历时曲线图
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图6下穿南水北调隧道断面一（东端）地表沉降槽曲线图
（3）下穿段断面二（西端）地表沉降变化典型测点历时曲线图
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图7下穿南水北调隧道断面二（西端）地表沉降变化曲线图
（4）下穿段断面二（西端）地表沉降沉降槽历时曲线图
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图8下穿南水北调隧道断面二（西端）地表沉降槽曲线图
（5）下穿段周边土体分层沉降测点典型测点历时曲线图
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图9下穿南水北调隧道周边地表分层沉降历时曲线图
（6）下穿段周边土体水平位移典型测点历时曲线图
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图10下穿南水北调隧道周边土体水平位移历时曲线图
电力隧道穿越南水北调隧道，该部位正好处于一条公路上方，公路上方车流量不大，但是在隧道穿越时对地面沉降还是造成了一定的影响，在隧道穿越过程中，地面沉降有明显发展，顶管穿越完成时累计值曾一度达到了设计控制值，但是在通过后及时对顶管隧道管道管周及时进行了回填注浆，对地层及时进行了加固，累计沉降值最终控制在2mm之内。周边土体分层沉降在穿越过程中，地面以下4米的位置沉降值最为明显，达到1mm左右，在地面5米以下的位置，沉降量较小，在通过后由于及时回填注浆的原因，沉降值有较小的回升，在后期稳定期间，沉降量最终控制在1mm之内。周边土体水平位移，根据图10可知，在3m到5m范围内土体水平位移波动明显，最终在稳定后均控制在2mm之内。
4.3分析总结
（1）电力管沟并行段开挖较浅，开挖周期较短，只扰动了地层表面，对于南水北调隧道影响较小。
（2）在进行下穿段施工时，受顶管施工扰动影响，顶管隧道上方地表发生了一定的沉降，顶进施工完成时层一度达到控制标准，顶进完成和管壁背后回填注浆等工序完成后地表沉降略有回升，最终稳定在了控制标准以内，达到了预先指定的控制目标。
（3）在进行并行段和下穿段施工时，南水北调东干渠运行平稳，未发现渗漏水情况，水位及孔隙水压力变化也较小。
5结 论
结合监测数据分析可知，由于电力顶管隧道在并行及穿越南水北调隧道上方的施工过程中，对地面沉降影响较小，土体分层沉降、土体水平位移、地下水位、空隙水压力等数据均显示周边地层及地下水文情况未发生较大变化。
综合分析，中国铁道科学研究院试验中心职工住宅及教育配套项目1#开闭站外电源工程拟建电力管线顶管隧道施工对东干渠的影响，处于安全可控状态。
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