富水地段地鐵隧道結(jié)構(gòu)技術(shù)研究

【摘要】隨著城市的深度發(fā)展，地鐵具有高效而又合理利用空間的優(yōu)勢(shì)，使得各地的地鐵建設(shè)如火如荼，而對(duì)富水地段地鐵隧道結(jié)構(gòu)技術(shù)研究則就成為地鐵施工建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵。本文主要介紹了成都地鐵1號(hào)線升仙湖站——火車(chē)站這一標(biāo)段隧道施工方法和措施，成功解決了富水地段地鐵隧道線路施工技術(shù)難題。

【關(guān)鍵詞】地鐵隧道；富水地段；施工方法

1、成都地鐵1號(hào)線工程實(shí)例研究

成都地鐵1號(hào)線起點(diǎn)站動(dòng)物園，終點(diǎn)站華陽(yáng)兩江寺，整個(gè)線路長(zhǎng)約27千米。整個(gè)成都地鐵1期工程，具體是指地鐵1號(hào)線中的一小部分，從紅花堰站到世紀(jì)廣場(chǎng)站，整個(gè)線路長(zhǎng)約15千米。本文研究對(duì)象主要是指成都地鐵1號(hào)線升仙湖站——火車(chē)站這一標(biāo)段隧道施工技術(shù)，這一區(qū)間線路全長(zhǎng)4755.972米。工程所通過(guò)的地段主要是人工填筑土層，包括可塑粘土、粉土、粉質(zhì)粘土等，地下部分是卵石層，卵石直徑在4到9厘米左右，有的超過(guò)12厘米，同時(shí)，還有一小部分的漂石，直徑約不小于20厘米，含量約為80%左右；下面是白堊系上統(tǒng)灌口在泥巖，深約14至30米，南面的基巖埋藏的比較淺。地鐵1號(hào)線施工范圍內(nèi)的地下水系是第4系孔隙潛水以及基巖隙水2類(lèi)。其中，孔隙潛水一般埋于砂卵石的地層，這一層的地下水位淺，水量多，滲透系數(shù)為K=10-20m/d，主要通過(guò)降水、地表河流等補(bǔ)償；同時(shí)基巖隙水主要在泥巖風(fēng)化裂隙帶里面，含水層比較厚約為20米，滲透系數(shù)為K=0.3～1.2m/d，這種水不發(fā)育，條件不好，補(bǔ)給源主要是大多是孔隙潛水。

2、區(qū)間隧道施工的技術(shù)難點(diǎn)探析

2.1隧道環(huán)境條件復(fù)雜

本工程位于四川省安監(jiān)局、經(jīng)委大樓、成都軍區(qū)第二招待所、338信箱招待所等建筑下方，隧道結(jié)構(gòu)兩側(cè)管線、建筑密集分布，交通量非常大。并且全部處于隧道施工振動(dòng)的范圍以?xún)?nèi)。因此，必須對(duì)隧道施工進(jìn)行嚴(yán)格控制，不能威脅到周邊管線、建筑物的安全。但是這一區(qū)間隧道地層地基比較軟弱，對(duì)于控制變形振動(dòng)非常的有難度。

2.2圍巖軟弱容易擾動(dòng)并且穩(wěn)定性非常差

區(qū)間隧道在施工過(guò)程中穿越的地層主要為第四系殘積層的砂質(zhì)粘性土、礫質(zhì)粘性土，部分地段地段是海沖擊砂層，地層非常軟弱。區(qū)間隧道施工開(kāi)始后，在自重力的影響下周邊圍巖會(huì)出現(xiàn)一定程度的松弛變形，甚至出現(xiàn)變形坍塌。另外，因?yàn)榈叵滤臐B透失去一定程度的穩(wěn)定性，給施工造成嚴(yán)重困難，尤其是形成流塑狀態(tài)后會(huì)很容易注入隧道內(nèi)出現(xiàn)在坍塌涌泥，給隧道施工及地上周邊建筑帶來(lái)嚴(yán)重威脅。因此，在區(qū)間地鐵的施工過(guò)程中，一定要特別注意杜絕出現(xiàn)大的變形坍塌。

3、區(qū)間地鐵隧道主要施工方法研究

根據(jù)成都地鐵1號(hào)線升仙湖站——火車(chē)站這一標(biāo)段隧道的地質(zhì)條件及地下水情況，對(duì)這一區(qū)間隧道，主要采取了長(zhǎng)臺(tái)階法實(shí)施施工，上臺(tái)階用弧形開(kāi)挖留核心土的辦法進(jìn)行施工組織。在開(kāi)挖前，先對(duì)開(kāi)挖的結(jié)構(gòu)主體進(jìn)行超前降排水來(lái)降低地下水位。

3.1關(guān)于上臺(tái)階施工工程

上臺(tái)階施工過(guò)程中為進(jìn)一步降低對(duì)周邊圍巖的干擾，使用了人工開(kāi)挖法，主要借助人工風(fēng)鎬等工具進(jìn)行挖掘，先對(duì)拱部開(kāi)挖，留下核心土層，然后再對(duì)核心土進(jìn)行開(kāi)挖。一般臺(tái)階的長(zhǎng)度控制在5到10米，開(kāi)挖土方用人工裝車(chē)的方式運(yùn)到下臺(tái)階。隧道上臺(tái)階的開(kāi)挖循環(huán)心一般控制在1米左右，一旦開(kāi)挖完成必須馬上實(shí)施初期的支護(hù)作業(yè)。

3.2關(guān)于下臺(tái)階開(kāi)挖和支護(hù)工程

下臺(tái)階開(kāi)挖主要使用了人工開(kāi)挖與機(jī)械開(kāi)挖相結(jié)合的方式，機(jī)械開(kāi)挖主要借助DH55—V型號(hào)的挖掘機(jī)。在具體施工過(guò)程中，首先使用機(jī)械對(duì)中央土體進(jìn)行開(kāi)挖，兩側(cè)要留出30到60厘米的輪廓，實(shí)施人工開(kāi)挖與修整，要確保開(kāi)挖輪廓線的協(xié)調(diào)，要把對(duì)墻體的擾動(dòng)降到最低。 對(duì)于隧道下臺(tái)階進(jìn)行施工開(kāi)挖的循環(huán)尺度要控制在1米左右，一旦開(kāi)挖成功后，馬上實(shí)施支護(hù)作業(yè)，立即對(duì)成環(huán)進(jìn)行封閉。特別是在實(shí)施開(kāi)挖施工過(guò)程中，要確保不能超循環(huán)進(jìn)尺開(kāi)挖，以確保工程安全。

3.4關(guān)于隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工要點(diǎn)

一是對(duì)于支護(hù)參數(shù)。區(qū)間隧道在初期支護(hù)的施工中要使用噴錨構(gòu)筑的辦法實(shí)施施工，在不同的地質(zhì)地段要使用不同的支護(hù)參數(shù)。二是對(duì)于支護(hù)施工。超前管棚。成都地鐵1號(hào)線區(qū)間隧道在富水砂層地段是使用了ф76毫米管棚超前支護(hù)。主要采用XY—100型液壓鉆機(jī)成孔，再傅用鉆機(jī)把ф70毫米鋼管插入成孔內(nèi)。其中的管棚主要使用了分節(jié)組裝絲扣聯(lián)結(jié)，在每一段的長(zhǎng)度約5米左右。管棚的長(zhǎng)度約為11米，安裝于拱部1600范圍之內(nèi)，環(huán)向間距一般約45厘米。管棚搭建施工后，使用HFV—5D型雙液注漿泵用跳一注一后退的方式把水泥—水玻璃雙液漿注入。漿液水灰比例約為8：10，水玻璃玻的美度約為35到40Be’，注漿壓力一般約為0.6到0.8MPa，24小時(shí)后再實(shí)施開(kāi)挖。

4、隧道施工關(guān)鍵技術(shù)策略探析

成都地鐵1號(hào)線升仙湖站——火車(chē)站這一標(biāo)段隧道施工中使用了超前小導(dǎo)管注漿、超前排水和施工監(jiān)測(cè)等，確保了結(jié)構(gòu)物安全和施工的關(guān)鍵技術(shù)。

4.1超前注漿固結(jié)地層

區(qū)間隧道穿越地段地下水豐富。設(shè)計(jì)時(shí)使用了聲ф30毫米超前小導(dǎo)管超前注漿固結(jié)地層，對(duì)地下水進(jìn)行封堵。小導(dǎo)管長(zhǎng)4米，在一般地段布置在開(kāi)挖輪廓線外拱部1200范圍以?xún)?nèi)，砂層富水地段使用ф80毫米管棚以及ф30毫米的小導(dǎo)管一起實(shí)施注漿來(lái)加固地層，同時(shí)，按照1×l米的距離在開(kāi)挖面上臺(tái)階進(jìn)行布置，注漿時(shí)要使用KBY—50/70和HFV—5D雙液注漿機(jī)進(jìn)行注漿作業(yè)，注漿壓力管棚控制在0.7MPa左右，小導(dǎo)管控制在1.0MPa。注漿采用由下至上的方式進(jìn)行后退施工，然后從兩側(cè)逐步往中間靠攏，最后完成地鐵拱頂?shù)淖{作業(yè)。

4.2預(yù)先引排地下水

成都區(qū)間隧道由于復(fù)雜的周邊環(huán)境給施工帶來(lái)極大的困難。結(jié)合實(shí)際狀況最終選取了內(nèi)部提前排水以及隧道內(nèi)降水相結(jié)合的措施，確保了施工的安全進(jìn)行。一是對(duì)隧道超前排水。管道內(nèi)的地下水排引經(jīng)排水管道直接吸出。ф108毫米鋼花管使用了地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，同時(shí)把管道推入孔內(nèi)，仰角一般采用20左右，對(duì)鋼管進(jìn)行分段組裝的方式，每段長(zhǎng)約5米，同樣采用絲扣連接方式，在兩側(cè)分別布置1個(gè)，并且隨著開(kāi)挖的進(jìn)程適時(shí)拆除。二是對(duì)隧道降水。位于第四系殘積砂質(zhì)粘土地段，因?yàn)榈貙訚B透性不好，使用超前引排水的具體效果并不突出，實(shí)施開(kāi)挖施工時(shí)，地下水比較大，為確保工程的順利進(jìn)行，通常使用ф50毫米輕型井點(diǎn)降水的方式。井點(diǎn)在下臺(tái)階開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行地段布置，井點(diǎn)斜插角度約300左右，垂直深度約3米。三是對(duì)隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)。成都1號(hào)線隧道區(qū)間埋設(shè)較淺，施工容易對(duì)周邊產(chǎn)生大的擾動(dòng)，尤其是地上地表的沉降對(duì)路面交通和兩側(cè)管線產(chǎn)生了較大的影響。為確保施工的順利，在具體過(guò)程中必須加強(qiáng)施工的監(jiān)測(cè)工作，實(shí)施信息化戰(zhàn)略；另外，實(shí)施監(jiān)測(cè)信息動(dòng)態(tài)化能夠保證及時(shí)了解到圍巖、支護(hù)結(jié)構(gòu)、施工參數(shù)、支護(hù)參數(shù)等因素的變動(dòng)情況，確保施工安全。一般而言，區(qū)間隧道施工監(jiān)測(cè)的主要任務(wù)就是對(duì)地表沉降、隧道拱頂下沉、凈空收斂、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、支護(hù)內(nèi)力等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)監(jiān)測(cè)信息及時(shí)分析整理，以對(duì)施工作出明確準(zhǔn)確的指導(dǎo)。

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