浅析地铁区间联络通道复合地层处理方法

浅析地铁区间联络通道复合地层处理方法

崔雪冬，苏亮

中交隧道工程局有限公司

摘要：本文介绍了城市轨道交通工程联络通道施工复合地层开挖过程中出现坍塌处理措施。当开挖掌子面失稳，为尽快控制地层不稳情况，先后选择对其进行洞门封堵，超前小导管进行注浆、对超前小导长度进行加长、数量进行加密，布置成型管棚状，最终使地层稳固，为联络通道开挖提供了条件。在施工中，探讨了施工方案、原因分析、处理思路、处理方法。通过合理总结分析施工中形成一套成熟技术经验，确保后续类似地质条件下联络通道施工的高效、安全和质量，以满足城市轨道交通工程的需求。

关键词：坍塌；加固；超前小导管注浆；排水；掌子面

引言

城市轨道交通工程是现代城市交通建设的重要组成部分，它不仅提供便捷的出行方式，还对城市的发展和生活质量产生深远影响。然而，实施这样的工程项目并非易事。为了确保工程的安全顺利进行和高质量的完成，施工过程技术管理至关重要。本文旨在探讨盾构法施工中区间联络通道矿山法开挖施工重难点技术问题，联络通道是设置在两条地铁隧道之间的一条横向通道，起到连通、排水、防火、消防等作用；由于受空间、造价、工期等条件因素限制，大部分采用矿山法施工少部分地区因地质原因采用冷冻法施工，由于盾构隧道设计线路的影响其地质情况也不太理想，在施工过程中容易发生坍塌，如果处理方法不当甚至会扩大影响范围，造成重大安全事故。本文总结分析施工过程中，联络通道矿山法开挖坍塌情况施工经验，为读者提供实用的指导和参考资料。

1工程概况

某市盾构区间设计一座长13m、宽3.9m联络通道，施工方法采用矿山法施工，联络通道整体埋深在25m，地面位置处于空地，附近无重要建筑物。

塌陷部位位于强风化泥质砂岩及粉质黏土层交界处，联络通道地质情况从上向下岩层布置为素填土、粉质黏土、强风化泥质砂岩、中风化泥质砂岩。强风化泥质砂岩已完全风化成半岩半土形状，岩石组织已完全破坏、岩芯呈碎块状、短柱状，锤击易碎，遇水易软化。

联络通道施工区域均无地表水源，本场地孔隙潜水主要赋存于素填土中;微承区水主要赋存于粉土中;浅部以风化裂隙水为主，深部以构造裂隙水为主。

坍塌部位地质坡面图如下：

图一：联络通道地层示意图

联络通道开挖出现出现问题：

（1）通道开挖面狭窄，开挖采用台阶法开挖，台阶长度2~3m。考虑到岩层强度不高，采用风镐破碎工艺进行开挖作业，必要时可采用劈裂棒与小型挖掘机进行作业。根据施工方案安排，联络通道从左线向右线开挖，开挖严格按照台阶预留核心土法施工，首次开挖进尺为1m，直接开挖至轮廓面。

（2）洞门开挖时，出现拱顶位置漏水、小块状掉落，随后出现坍塌，靠近洞门的拱顶上方出现深度为50cm孔洞，进而呈现扩大趋势，现场迅速组织工人对塌陷孔洞部位及洞门进行封堵。

（3）出现问题后，施工方立即组织对联络通道顶部局部坍塌原因进行分析，借鉴以往类似情况的处理措施进行了探讨，最终采取施作超前小导管形成管棚方式，再进行注单双液浆，调整超前小导管长度、调整导管加密间距，不稳定掌子面进行喷锚加固，预留透水盲管、注浆导管进行排水卸压，加固隧道围岩，提高开挖线拱部土体承载力。

最后联络通道克服施工困难历经15天顺利贯通，通过掌子面加固、超前导管调整、注浆工艺调整、施工工序紧密衔接解决该复杂地层技术难题。

2坍塌原因分析

通过对现场开挖取样、结合施工图、地勘图、施工方案综合比较分析，确定了本次发生坍塌的主要原因有以下几个方面：

（1）联络通道本身处于一种地质变化较大的地方，拱顶位置位于强风泥质砂岩，遇水易软化。

（2）盾构掘进时，引起此处地层变形，通过此处地层后，对原有的地层有所扰动，导致地层不稳。

（3）对地层变化的认知有误，地质勘察报告与现场开挖情况来看地层分部情况数据差别较大，导致洞口拱顶采用超前小导管注浆未达到理想的加固与止水效果。

（4）盾构机掘进过程中到达该联络通道施工地段未留渣样.渣样未与地勘、图纸做详细对比缺少提前研判，导致未能及时与设计单位、勘察单位洽商，作出必要变更，增加后续施工难度。

（5）洞门开挖前，拱顶管片超前注浆未考虑基岩裂隙水影响，注浆只是采取保守单液浆液止水，裂隙风化基岩没有很好加固。

（6）洞门开挖1m后拱顶地质出现遇水软化导致拱顶掌子面坍塌，未能及时引起重视，未做具体调查研究，及时与设计、勘察沟通进行措施变更，通过加密、加长注浆导管的形势进行加固封堵。

3塌陷处理措施

3.1处理思路

根据地质勘察报告结合现场开挖后实际坍塌情况，拱顶坍塌面地层处于全风化泥质砂岩且夹有泥沙，强风化泥质砂岩遇水软化形成流沙状，普通注浆方法并不能让掌子面固结，且上层地质也及其不稳定遇到注浆压力后加快坍塌速度，后续如若按照以前方案进行超前小导管注浆，可能会引起上方地层扰动，水泥浆不能对风化岩起到有效的加固作用，因此调整处理措施如下：

（1）对联络通道掌子面塌陷孔洞第一时间利用方木、棉被对掌子面整体封堵，喷锚加固；

（2）掌子面喷锚时进行泄水引流管、注浆管预留埋置；

（3）对联络通道坍塌掌子面进行注浆填充；

（4）洞门钢管片顶部开挖轮廓外边线施作超前小导管，由原设计3m调整为6m进行加密布置，加固形状为管棚状，注浆采用双液浆；

（5）后续严格按照此顺序循环渐进，不能中断，直至施工完成，同时加大对地表及拱顶沉降变形监控。

3.2注浆工艺调整

掌子面注浆方法优化，封堵时预埋的注浆管先进行双液浆注浆，待浆液初凝后不外流，再利用单液浆进行注浆，注浆过程中反复单双浆液调整注射，加强对洞口喷锚面的观察，防止注浆压力过大，洞门封堵面出现意外；浆液配合比如下：

灌浆浆液为水泥~水玻璃双液浆（C-S），水泥浆的比例（重量比）为C：W=1：1，水泥浆与水玻璃的比例为C：S（40Be'）=1：1，水泥采用P.O4.5普通硅酸盐水泥，水玻璃为40波美

3.3超前小导管注浆

在管片上沿着拱顶开挖外轮廓线施作6m长直径42mm超前小导管，成孔仰角控制在15度，间距布置10-20cm，形成管棚状，注浆采用双液浆，比例1:1，有效长度4.5m，梅花孔间距不大于15cm。

图二 超前小导管布置横剖图

3.4掌子面开挖

（1）开挖前准备好应急抢险物资和设备；

（2）隧道开挖过程中严格遵照"严注浆、管超前、强支护、短开挖、快封闭、勤测量"的浅埋暗挖法"十八字方针"原则进行施工和管理,

（3）联络通道开过程中，每前进0.5m，就进行超前小导管施工、超前小导管按照管棚形状进行施作，安装完成后进行双液浆注浆；

（4）开挖过程中如出现拱顶掌子面有小量掉块或有流水流沙情况，可能会导致掌子面不稳定随时二次坍塌风险，应立即挂网进行喷锚做临时支护，再增加超前小导管对掌子面土体进行加固，等到土体稳固后在进行开挖

（5）开挖完成后格栅钢架安装前在拱顶位置预埋一圈透水盲管，对顶部水进行引流，减少开挖过程中应顶部水压过大造成的影响

（6）开挖完成后应及时进行格栅钢架安装喷锚工作，尽早封闭成环。

4结论

联络通道现场施工要注意图纸、地勘及实际地质情况比较，发现问题及时与相关单位进行沟通采取工程变更，工程变更可能由于设计调整、技术难题或外部因素引起，需要及时协调和沟通各方利益，确保变更的顺利实施。问题解决涉及快速识别和解决施工过程中的技术、进度或资源方面的问题，要求互相紧密合作，共同找出解决方案。

施工工艺的制定涉及确定施工过程中的具体方法和步骤，考虑施工顺序、工序间的协调和资源利用等。制定施工工艺和质量标准需要综合考虑工程的特点、技术要求和相关规范，确保施工过程中的安全质量可控和可追溯。

参考文献：

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[2]地下铁道工程施工质量验收标准[两册]（GB50299-2018）

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