復(fù)雜地層下聯(lián)絡(luò)通道加固技術(shù)的探討

中鐵隧道股份有限公司 康召澤

復(fù)雜地層下聯(lián)絡(luò)通道加固技術(shù)的探討

中鐵隧道股份有限公司 康召澤

在城市地下工程建設(shè)中，作為2條隧道的連接部分，聯(lián)絡(luò)通道的作用至關(guān)重要。但受施工條件的影響及限制，聯(lián)絡(luò)通道的加固處理一直是施工中的一個難題，特別是遇到復(fù)雜地層時，聯(lián)絡(luò)通道的加固處理就顯得尤為重要和關(guān)鍵。本文，筆者從深圳地鐵1#線延長段7標(biāo)的2#聯(lián)絡(luò)通道工程實(shí)例出發(fā)，著重闡述復(fù)雜地層條件下聯(lián)絡(luò)通道的加固處理技術(shù)，對于工程實(shí)際具有重要的指導(dǎo)作用。

一、工程概況

1.工程位置及范圍。2#聯(lián)絡(luò)通道位于坪洲站至西鄉(xiāng)站盾構(gòu)區(qū)間中部，在新湖路下方，設(shè)計(jì)里程為CK 30 + 821.91 m，通道寬3.7 m、高3.9 m、長6.3 m、埋深11.2 m，不含泵房。

2.工程水文地質(zhì)條件。該通道處上覆第四系全新統(tǒng)人工堆積層、海積層、海沖積層和殘積層，下伏加里東期混合花崗巖及燕山期花崗巖；從上至下依次為：7 m范圍內(nèi)為填土層、填石層，7 ～ 11 m為淤泥質(zhì)黏土，11 ～ 23 m為中粗沙層、礫沙層，23 m以下為黏土層。坪—西區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道埋深11.2 m，地層以沙層為主，經(jīng)抽芯檢查，發(fā)現(xiàn)該通道處地層互層明顯，情況復(fù)雜。

地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)，該通道區(qū)域的地下水位埋深2.1 ～ 4.5 m，水位高程0.36 ～ 2.37 m，水位變幅0.5 ～ 2.0 m。填土層、黏土層以及淤泥質(zhì)地層的滲透系數(shù)為0.001 ～ 0.500 m/d，屬弱透水性；海積中粗沙層、礫沙層和圓礫層為強(qiáng)透水性，滲透系數(shù)為20 ～ 100 m/d。該地段地下水的總徑流方向?yàn)橛蓶|北向西南。在該工程施工中，雖然已按招標(biāo)圖中要求的加固方案進(jìn)行處理，但還是出現(xiàn)了加固效果不佳的現(xiàn)象，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是當(dāng)?shù)貜?fù)雜的水文地質(zhì)條件。

二、原加固方案及變更后的處理方案

在招標(biāo)圖中，2#聯(lián)絡(luò)通道的加固處理設(shè)計(jì)為單管旋噴，考慮到地層的復(fù)雜性和工藝本身的特點(diǎn)，施工中增加了袖閥管注漿，但這種處理在中粗沙和礫沙層中的加固效果極差（開挖范圍內(nèi)）。專家分析，造成這種現(xiàn)象的主要原因在于當(dāng)?shù)靥厥獾乃暮凸こ痰刭|(zhì)條件。綜合考慮安全、工期等因素，且考慮到修改后的施工方案為原招標(biāo)方案的延續(xù)，因而后期提出變更施工方案。

1.原加固設(shè)計(jì)方案和加固情況。雖然已經(jīng)對2#聯(lián)絡(luò)通道的原加固招標(biāo)設(shè)計(jì)進(jìn)行了完善，但施工中還是出現(xiàn)了加固效果不佳的現(xiàn)象

（1）2#聯(lián)絡(luò)通道招標(biāo)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)情況。在招標(biāo)設(shè)計(jì)中，通道中心設(shè)計(jì)里程為CK30 + 821.91 m，加固形式為密排單管旋噴（Φ600 mm@450 mm）；在施工圖設(shè)計(jì)階段，通道位置維持原招標(biāo)設(shè)計(jì)不變，考慮到當(dāng)?shù)氐牡貙犹匦?，因而對招?biāo)設(shè)計(jì)進(jìn)行加強(qiáng)，將其改為密排單管旋噴（Φ450 mm@450 mm）+袖閥管注漿，加固范圍如圖1所示。

（2）2#聯(lián)絡(luò)通道原加固施工情況回顧。按施工圖設(shè)計(jì)方案加固，加固方式為單管旋噴+袖閥管注漿，單管旋噴注漿量為250 kg/m，壓密注漿量為400 kg/m。加固完成后檢查發(fā)現(xiàn)：7 ～ 12 m加固效果好，巖芯呈柱狀，連續(xù)性好；12 ～ 15 m加固效果較差，巖芯呈塊狀，局部無加固體；15 m以下為原狀地層，無加固體。爾后，又采用雙管和三管旋噴進(jìn)行試樁，但效果均達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

2.原變更施工方案的必要性。不管是從安全風(fēng)險方面考慮，還是從法律法規(guī)和合同約定方面考慮，都必須對原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行變更和完善。

（1）安全風(fēng)險方面。結(jié)合該線路中寶體公園站基坑開挖、寶—坪區(qū)間暗挖隧道、18標(biāo)暗挖隧道施工中出現(xiàn)的涌水、涌沙和塌方情況來看，2#聯(lián)絡(luò)通道在原加固狀態(tài)下，即使采用洞內(nèi)全斷面注漿，也無法保證達(dá)到安全開挖要求，無法完全避免涌水、涌沙的情況。

另外，該通道位于交通繁忙的新湖路下方，道路兩側(cè)為麻布村的樓房和商鋪。樓房高4 ～ 5層，距隧道邊線15 ～ 21 m。且隧道上方管線較多，有路燈線、雨水管、污水管、自來水管、煤氣管和電信光纜等。另外，西鄉(xiāng)街道管理所距左線隧道僅15 m，且大門正對2#聯(lián)絡(luò)通道。經(jīng)調(diào)查：西鄉(xiāng)街道管理所的建筑為人工挖孔樁基礎(chǔ)，深26 m，為摩擦樁；隧道南側(cè)為麻布村居民樓，高4層，也為摩擦樁，距隧道21 m。在這兩棟房屋后方和兩側(cè)，還有多棟居民樓，地面環(huán)境復(fù)雜。

在采用原施工設(shè)計(jì)方案加固之后，取芯結(jié)果證明未達(dá)到加固目標(biāo)，并且在右線挖孔樁取鉆桿過程中多次出現(xiàn)涌水、涌沙事故，最后不得不安放護(hù)筒才完成施工。這也進(jìn)一步證實(shí)了原設(shè)計(jì)方案的欠缺和當(dāng)?shù)氐叵滤呢S富?？扇绻麅H靠洞內(nèi)全斷面注漿，也難以控制風(fēng)險。在地表環(huán)境如此復(fù)雜的地段，如果出現(xiàn)不可控的涌水、涌沙，輕則地表塌陷、管線受損、建筑物開裂，重則將會破壞成型隧道，造成無法估量的損失。由此，也得出了只有先進(jìn)行降水施工才能滿足后續(xù)施工需要的結(jié)論。但在降水施工中，如果采用開放式降水，則不僅會因該通道地層的滲透系數(shù)較大而無法保證降水效果，而且可能導(dǎo)致附近建筑物出現(xiàn)不均勻沉降，最終造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，綜合考慮各方因素，最終確定采用連續(xù)墻帷幕式降水法。

（2）法律法規(guī)和合同方面。鑒于該聯(lián)絡(luò)通道特殊的地質(zhì)條件和采用原設(shè)計(jì)方案的實(shí)際加固效果，在目前的條件下，將無法保證施工安全，嚴(yán)重時可能危及施工人員的人身安全?！吨腥A人民共和國勞動合同法》第三十二條規(guī)定，“勞動者拒絕用人單位管理人員違章指揮、強(qiáng)令冒險作業(yè)的，不視為違反勞動合同……勞動者對危害生命安全和身體健康的勞動條件，有權(quán)對用人單位提出批評、檢舉和控告?！辫b于此，必須對原加固設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改和完善。

三、最終確定的加固方案

經(jīng)多方咨詢，并結(jié)合該工程的水文地質(zhì)條件，最終確定選用“地下連續(xù)墻止水帷幕＋深井降水”的加固施工方案。

通道圍護(hù)結(jié)構(gòu)為厚600 mm的地下連續(xù)墻，采用沖樁機(jī)配合槽壁機(jī)成槽，深入黏土層2 m。待2臺盾構(gòu)全部通過后，在通道輪廓兩側(cè)施工800 mm降水井，井底在通道底以下3 m。

四、場地分期與平面布置

受場地限制，該連續(xù)墻的施工分兩期進(jìn)行，一期主要施工原圍擋范圍內(nèi)可施工的連續(xù)墻，二期為一期施工剩余部分，場地分期圍擋。根據(jù)該工程的施工條件，將連續(xù)墻的施工分為三個階段。

1.第一階段。一期圍擋內(nèi)施工，包括導(dǎo)墻、泥漿池和連續(xù)墻的施工及路面恢復(fù)。

2.第二階段。在一期路面恢復(fù)并達(dá)到通車條件后，開始二期連續(xù)墻施工。在第一與第二階段施工過程中，當(dāng)澆筑好的混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%時，在連續(xù)墻施工接縫內(nèi)側(cè)鉆3個壓密注漿孔，然后通過壓密注漿進(jìn)行封堵，以加強(qiáng)止水效果。

3.第三階段。待2臺盾構(gòu)機(jī)全部通過通道后，先在洞內(nèi)對連續(xù)墻與管片縫隙注漿封堵，然后在新湖路中間占道并施工2口降水井，待達(dá)到降水條件后，再在洞內(nèi)進(jìn)行通道開挖工作。

五、結(jié)論

實(shí)踐證明，在聯(lián)絡(luò)通道施工中采用“地下連續(xù)墻止水帷幕＋深井降水”的加固方案，不僅是可行的，而且加固效果非常好。此項(xiàng)工藝的成功應(yīng)用，為城市地下工程聯(lián)絡(luò)通道的加固處理提供了一個參考依據(jù)，特別是為類似地層條件下的聯(lián)絡(luò)通道施工提供了經(jīng)驗(yàn)。