于 唯 陈欢欢 洪 艳

(1.南京供电公司,江苏 南京 210000； 2.南京供电公司苏逸设计院,江苏 南京 210000； 3.河海大学岩土工程科学研究所,江苏 南京 210098)

下穿河道电缆隧道盾构施工对周边环境影响★

于 唯1陈欢欢2洪 艳3

(1.南京供电公司,江苏 南京 210000； 2.南京供电公司苏逸设计院,江苏 南京 210000； 3.河海大学岩土工程科学研究所,江苏 南京 210098)

电缆隧道盾构法施工在现代化城市建设中的使用愈发增多，盾构施工在复杂地质条件下会对周边环境产生一定影响，以南京市秦淮—滨南220 kV线路隧道施工盾构穿越工程为例，对盾构穿越秦淮河道时对周边土体变形进行监测分析，研究总结了下穿河道电缆隧道盾构施工对周边环境的影响规律。监测结果表明，小直径电缆隧道盾构施工在下穿河道时，河堤周边建筑物及土体在横向和纵向均有微小变形，施工结束后趋于稳定，且变形呈现上部变形大，下部变形小的特点，结论对类似工程施工有一定的借鉴意义。

盾构，电缆隧道，环境影响，河道，土体变形

0 引言

随着城市用电量的增加，城市电力电缆隧道的铺设日益增多。盾构法因其适应性强、机械化程度高、不影响地面活动等优势，在城市电缆隧道建设中得到了大量的应用[1,2]。但是盾构法施工是个动态开挖的过程，难免会对周边建筑及地层环境产生影响，尤其在下穿河道等地质情况特殊的地方[3]。

如今盾构法施工技术已经较为成熟，但针对电缆隧道等较小直径盾构施工，其在特殊地质条件下对周边环境的影响规律研究较少。Peck[4]结合隧道表面沉降槽的大量观测数据提出了呈正态分布的隧道施工阶段的地面沉降经验公式；Jenck等[5]运用三维软件FLAC3D对盾构施工和周边建筑进行了模拟，结果表明建筑物存在区域的地表沉降有着明显的变化；王立峰、袁海平等利用有限差分软件发现盾构下穿施工对周边环境影响较大[6,7];Lee Y J[8]用模型试验结合数值模拟研究了隧道开挖对邻近桩基础的影响。

本文将结合秦淮—滨南220 kV线路盾构穿越工程，研究总结下穿河道电缆隧道盾构施工对周边环境的影响规律，为今后特殊地层条件下盾构施工提供参考以减少其对周边环境的影响。

1 工程概况

秦淮—滨南220 kV线路盾构穿越工程位于秦淮新河大胜关桥东南75 m处，秦淮新河采用浆砌片石护坡，河水受潮汐影响，深度为5 m～6 m，盾构法施工长度1 750 m,隧道内径3 000 mm，隧道外径3 500 mm，管片厚度为250 mm，宽度1 000 mm，如图1所示。

现场土层，上部地基土主要由第四系全新统冲积成因的粉质黏土夹粉土、淤泥质粉质黏土夹粉土、粉质黏土夹粉砂、粉砂夹粉质黏土、粉砂、粉细砂等组成，下部为上更新统冲洪积成因的中粗砂混砾石，底部基岩为白垩系下白垩统沉积岩泥质砂岩。地表一般分布一定厚度人工堆积成因的杂填土和素填土。各土层具体力学参数见表1。

表1 各土层物理力学参数

本工程隧道盾构涉水段306 m，从2017年4月22日南岸开始到4月30日到达北岸，盾构穿越秦淮新河共耗时9 d，平均每日盾构进度约为34 m。隧道纵坡为0.512%，下穿秦淮新河时，纵断面按离秦淮新河河底最近距离不得小于7 m控制；其余段按10 m布置。其中，4号盾构井、5号盾构井分别距河口线约620 m，74 m，在河道管理线外。

2 周边环境竖向变形分析

盾构掘进是一个动态开挖过程，为了观测盾构期间周边环境的竖向变化规律，需对地表建筑、管线及地下土层变化情况进行沉降观测分析。

2.1周边建筑、管线沉降变形分析

为观测盾构对周边建筑竖向变形影响情况，在秦淮新河北岸、秦淮新河南岸河堤的盾构影响范围内的道路、地表及管线每隔20 m左右布设1个沉降变形观测点，累计布设126个沉降观测点。取5条南岸代表行的区域平均沉降曲线如图2所示。

由图2可以发现，在盾构施工穿越秦淮新河期间，秦淮新河南岸大堤地表建筑物及管线各点每日平均沉降变化速率约为-0.02 mm/d～-0.375 mm/d，地表的总沉降量很小，表现为最大值6.88 mm位于盾构正上方的公路边，最小值4.36 mm。截至2017年4月30日，盾构施工完成，各点的沉降量观测表现为沉降的趋势且沉降速率明显变缓，平均每日变化量下降到了-0.05 mm/d～-0.16 mm/d。

2.2土体分层沉降分析

为观测土体深层的沉降变化规律，在秦淮新河北岸、秦淮新河南岸河堤的盾构影响范围内的道路、地表每隔20 m左右布设1个土体分层沉降观测点，累计布设16个沉降观测点。磁环1～磁环8，从地表均匀分布置地下16 m处。经观测得到平均土层深层沉降变化如图3所示。

从分层观测数据分析可以看出：从4月21日盾构穿越秦淮新河施工开始，分层沉降速率增大，之后分层沉降速率有所减小并趋于稳定。秦淮新河南岸平均分层累计沉降最大值(第一个磁环)为-4.70 mm，最小值(最底层磁环)为-1.35 mm。

秦淮新河南岸区域内分层沉降管随着时间的推移，分层沉降显现出上部沉降大，下部沉降小的趋势，随着深度的增长，其分层沉降不断减少，土体压缩也表现出表层压缩量大，越往深处土层压缩量越小，分层沉降变化规律符合土层沉降的变化规律。

3 周边环境水平向变形分析

3.1深层水平位移分析

用测斜仪通过测量预先埋置于周边道路或外侧土体中的特别套管的变形，从而获得盾构周边区域和外侧土体在不同深度的各点随着盾构前进开挖深度的不断加深不同深度的水平位移的发展变化情况。沿支护结构长边中部或每隔10 m～15 m左右布设1个测点。共计布设24个测斜孔，取堤岸平均深层水平位移量绘制变化曲线如图4所示。

从图4可以看出，盾构期间堤岸深层水平位移的最大变化速率为1.72 mm，最大累计深层水平位移值为12.50 mm。总体来看受工程施工的影响，深层水平位移变化量呈现先增加后逐渐放缓的变化情况，说明该区域受施工影响较强烈。整个盾构施工过程中，测斜管上部水平位移最大，测斜管最底部基本无位移。

3.2秦淮河大堤的水平位移分析

盾构穿越秦淮新河河堤期间，在河堤临河边平台及河堤边马路两边共计布设18个水平位移监测点。盾构掘进期间，南岸地表水平位移变化情况如图5所示。

秦淮新河南岸区域表层水平位移监测点的水平位移随着盾构施工的进行，逐渐变化，从盾构施工开始，水平位移变化所测值会有所上升，盾构结束后总体区域内水平位移变化值呈现下降趋势。秦淮新河南岸平均表层水平位移变化速率为0.01 mm/d～0.04 mm/d，截至2017年5月7日秦淮新河南岸影响区域范围内表层水平位移变化值最大为0.43 mm，最小为0.29 mm。

4 结语

小直径电缆隧道盾构施工在下穿河道时，对周边环境影响规律如下：

1)盾构掘进期间，河堤周边建筑有微小沉降，施工结束后趋于稳定；土体分层沉降显现出上部沉降大，下部沉降小的趋势，随着深度的增长，其分层沉降不断减少，土体压缩也表现出表层压缩量大，越往深处土层压缩量越小，分层沉降变化规律符合土层沉降的变化规律。

2)下穿河道盾构施工期间，河岸土体水平位移变化量呈现先增加后逐渐放缓的变化情况，且地表水平向变形较大，深层土体水平变化较小。

[1] 胡雄玉.盾构隧道穿越河道施工对桥梁基础的影响分析[J].铁道建筑,2013(1):49-51.

[2] 王先章.粉质地层条件下盾构隧道下穿河道施工技术[J].山西建筑,2015，41(3):167-168.

[3] 张啸辰,王春晖.地铁盾构施工对周边环境影响的研究[J].低温建筑技术,2013,35(7):116-118.

[4] Peck R B. Deep excavations and tunnelling in soft ground[J]. Proc.int.conf.on Smfe,1969(8):225-290.

[5] Jenck O, Dias D.3-D finite difference analysis of the interaction between concrete building and shallow tunnelling[J]. Géotechnique,2004,54(8):519-528.

[6] 王立峰.盾构施工对桩基的影响及桩基近邻度划分[J].岩土力学,2014,35(S2):319-324.

[7] 袁海平,王 斌,朱大勇,等.盾构近距侧穿高架桥桩的施工力学行为研究[J].岩石力学与工程学报,2014,33(7):1457-1464.

[8] Lee Y J, Bassett R H. Influence zones for 2D pile-soil-tunnelling interaction based on model test and numerical analysis[J]. Tunnelling & Underground Space Technology,2007,22(3):325-342.

Analysisofinfluenceonsurroundingenvironmentfromtunnelshieldconstructionunderrivercourse★

YuWei1ChenHuanhuan2HongYan3

(1.NanjingPowerSupplyCompany,Nanjing210000,China; 2.SuyiDesignInstitute,NanjingPowerSupplyCompany,Nanjing210000,China; 3.GeotechnicalEngineeringAcademy,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)

The shield tunneling method is increasingly used in the construction of modern cities. Shield tunneling construction will inevitably affect the surrounding environment in special geological conditions. In this paper, combined with the Qinhuai-Binnan 220 kV shield tunneling crossing project, the deformation of surrounding environment was observed and analyzed, the influence law of shield tunneling on surrounding environment was summarized. The monitoring results shows that, the surrounding buildings and soil in the riverbank have small deformation in both transverse and longitudinal direction, and then tend to be stable after the construction, the deformation is characterized by large upper deformation and small lower deformation. The conclusion has certain reference significance to similar project.

shield tunneling method, cable tunnel, environmental influence, river channel, soil deformation

1009-6825(2017)32-0141-03

2017-09-03

★:江苏省研究生科研与实践创新计划项目(SJCX17_0144)、中央高校基本科研业务费专项资金资助(2017B770X14)

于 唯(1986- )，男，工程师; 陈欢欢(1984- )，男，工程师; 洪 艳(1994- )，女,在读硕士

U455

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