富水砂层盾构区间暗挖联络通道

富水砂层盾构区间暗挖联络通道

快速施工技术

申晓莉

（中铁二十局集团南方工程有限公司 广东深圳 518100）

摘要：富水砂层地质下进行暗挖隧道施工时，极易因地质原因造成隧道塌方、涌水、地表沉降及地下管线变形等安全事故，进而影响隧道施工进度。文章以西安地铁14号线尚贤路站～学府路站盾构区间暗挖联络通道施工为例，介绍了暗挖隧道在富水砂层条件下,采用洞内注浆加固及环形管片支撑既确保了洞门破除过程中成型隧道管片的安全，又能满足铺轨作业正常进行。同时在开挖过程中通过增加临时格栅拱架及垂直运输措施，安全、快速地完成了施工任务,为后续类似工程提供借鉴。

关键词：地铁盾构区间 富水砂层 暗挖联络通道 快速施工

1工程概况

西安地铁14号线尚贤路站～学府路站盾构区间3号联络通道埋深11.55m，长度15.80m，断面尺寸为3.80×4.57m，从上往下分布有杂填土、粉砂、中砂，地下水稳定水位埋深介于10.30～11.80m之间，联络通道洞身位于富水中砂层。联络通道主要施工支护参数见表1。

表1 联络通道支护参数

2联络通道施工工艺对比

常规联络通道施工时，管片支撑采用门型支撑架，预留人员、小型机具或盾构电瓶车通过门洞，无法满足后续铺轨工程施工。本文介绍的管片环形钢架支撑空间占用小，可满足铺轨作业施工；在开挖方面，为规避区间隧道与联络通道相接处顶部盲区开挖坍塌风险，此部位分两阶段开挖，第一阶段从洞门标高斜向上至设计拱顶呈坡度开挖，形成过渡段，第二阶段待初支贯通后再反向开挖过渡段至设计要求；在土方外运及材料倒运方面，为提高工效，同时规避从区间内倒运给其它工序带来的干扰问题，在联络通道进洞2m处施做垂直提升通道。以上集中创新措施对比常规施工方法，对于联络通道的施工工期及安全管控具有重要意义。

3主要施工技术

3.1施工工艺流程

架设管片临时支撑→联络通道地层预加固→垂直运输通道施工→降水施工→开挖侧管片切割拆除→超前小导管注浆→联络通道隧道开挖→喷射砼并搭设钢筋格栅完成初支→循环开挖、初支，完成整个通道→进洞处爬坡段临时支护拆除，循环开挖并进行永久初支至完成→通道初期支护背后注浆→防水层施工→通道二次衬砌施工→通道二次衬砌背后注浆→清理现场、完成通道施工。

3.2施工方法

3.2.1管片临时支撑施工

联络通道开挖洞门工序施工前对洞门中心里程前后4环管片进行临时支撑。此处采用环形钢架支撑，可满足铺轨作业及轨道车通行，规避交叉施工带来的影响。环形钢架采用I20b型号工字钢加工而成，共8环，间距1.5m，布设于洞门前后4环管片中心线处，纵向采用I10型号工字钢螺栓连接，环向间距2m。环形支撑安装好后，采用千斤顶施加预应力，每个千斤顶的压力预先设置为100kN。管片环形支撑示意图如图1所示。

图1 管片环形支撑示意图

3.2.2联络通道地层预加固

3.2.2.1洞身及其周边范围袖阀管注浆加固

联络通道采用洞内袖阀管注浆加固施工方法。管片环形支撑架设完成后，对联络通道土体采用袖阀管注浆预加固，加固范围隧道轮廓外3m。按300mm×300mm的布置间距，由右线向左线打设φ48的PVC袖阀管，袖阀管打设完成后对管内注设水泥浆-水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.5～1.5Mpa范围内。采用压力和注浆量双重对注浆进行控制，即当压力达到1.5Mpa或者注浆量达到设计值停止注浆。地层预加固示意图如图2所示。

图2 地层预加固示意图

3.2.2.2管片侧壁范围小导管注浆加固

对临近区间隧道管片侧壁范围采用φ50长度2m小导管进行水泥水玻璃双液浆注浆加固，加固范围以联络通道中心向两侧各8m，洞门以上1.5m范围，通过打开管片吊装孔进行小导管搭设并注浆。该措施的目的主要是在袖阀管注浆前在近隧道管片侧壁一侧形成止浆环，避免浆液回流。另外也可以对袖阀管注浆盲区，即隧道管片侧壁处进行有效加固，减小进洞开挖及反掏开挖拱顶塌方的风险。

3.2.3垂直运输通道施工

为加快联络通道施工，规避对轨道铺设、轨道车运行带来的风险，在联络通道开挖进洞2m处施做垂直运输通道，主要进行土方外运及材料吊装。垂直运输通道施工采用旋挖钻成孔，孔径1.2m，下放钢护筒至联络通道拱顶初支以下300mm，钢护筒壁厚10mm，直径1.0m，护筒高出地面500mm，安装完成后地面采用20工字钢固定防止下沉，护筒周边空隙采用C15混凝土回填密实。

3.2.4进洞处开挖及支护施工

首先对进洞处管片进行切割拆除，然后进行通道的开挖及支护。联络通道处的盾构隧道衬砌采用特殊环混凝土管片，在设计联络通道处相邻2环管片采用通缝拼装。切割前先在要切割的管片面上打眼，探明管片背侧土体的含水量，如发现水量较大，则应补充注浆封水。水量不大时，再进行切割。在管片切割时由技术人员沿管片上用墨线或油漆对切割线进行标识，切割时沿标识线，洞门开口示意图如图3所示。洞门破除采用φ100mm水钻成孔，钻孔互相咬合，先切除上半洞口的管片，再切除下半洞口的管片。（新增）

图3 洞门开口示意图

洞口段开挖风险较大，为保证施工安全，先打设超前小导管，然后从洞门标高斜向上至设计拱顶呈坡度开挖，并及时施做初支，形成临时初支过渡段，同时预埋注浆小导管。初支贯通后向预埋小导管内注浆，之后从反方向破除初支过渡段临时支护，开挖至设计要求并施做永久初支结构。开挖采用上下台阶法，其它初支施工及后期二衬施工采用常规方案，本文不再叙述。进洞处开挖及支护施工示意图如图4所示。

图4 进洞处开挖及支护施工

4过程控制措施

（1）注浆加固时，浆液采用水泥水玻璃浆液，体积比为1：1，水玻璃浓度为35Be，水泥浆水灰比为1：1，注浆压力0.6～1MPa。施工前先进行注浆试验，进一步确定注浆压力，扩散半径，浆液配比等参数。

（2）施工过程中应通过现场试验对注浆布孔方式、注浆参数及浆液配比进行调整，并在后续注浆施工中，根据现场情况进行调整，以确保注浆效果。

（3）注浆过程中要采取选定合理的凝结时间等措施防止堵管，同时注意对压力进行观察，若压力升高时要及时外抽芯管措施。

（4）加固完毕后，应对加固体进行检验，不合格者进行补充注浆。对于洞内加固存在的盲区，重新钻孔，调整角度，补充注浆。

（5）为保证管片侧壁处注浆加固效果，需对管片侧壁采取由联络通道中心向两侧逐环进行补注浆措施。

（6）补注浆后，要等强度达到要求后才可进行下一步作业。

（7）管片支撑钢架各支点与管片要紧密接触，且具有较高的刚度。

（8）为掌握注浆过程的管片位移情况，全过程进行管片变形观察和监控。

5结束语

从实际施工经验来看，在富水砂层中地铁区间暗挖联络通道采用常规的施工方案不仅周期长，而且对其它工序施工影响非常严重，最重要的是施工安全风险较大，极易发生安全事故。同时，从地层加固方面来看，该方法较常规旋喷桩加固来说对地面影响较小。

通过以上列举的工程实例，我们对该施工技术已熟练掌握，目前在西安地铁富水砂层地质条件下盾构区间暗挖联络通道施工方面已大范围采用，但在实际操作中还有诸多细节问题需要注意，还需进一步的研究，以确保效果更佳。

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