淺埋暗挖地鐵通道下穿風(fēng)險(xiǎn)源施工技術(shù)

董艷峰

（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島 266061）

0 引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，城市人口、車輛的不斷增多，交通擁堵問題越發(fā)嚴(yán)重，為了緩解交通壓力，城市公共交通開始發(fā)展地下空間。我國(guó)城市地鐵車站的特點(diǎn)，主體大部分布置于主干道十字交叉口處，出入口通道通常下穿主干道延伸至4 個(gè)象限內(nèi)，由于主干道交通壓力、場(chǎng)地限制等因素，淺埋暗挖工法使用得較頻繁，其具有對(duì)交通干擾小、造價(jià)低、構(gòu)筑物及管線遷改少等優(yōu)點(diǎn)，但是淺埋暗挖也存在自身風(fēng)險(xiǎn)源、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源。

該文以長(zhǎng)春地鐵東環(huán)路站1、2 號(hào)暗挖通道為例，東環(huán)路站2 號(hào)暗挖通道馬頭門鑿除后，在開挖1 號(hào)導(dǎo)洞時(shí)，掌子面突然沖破素混凝土封閉面，涌出黑色泥土，無法保證施工安全。經(jīng)過多方討論，確定對(duì)1、2 號(hào)暗挖通道增加超前加固措施。

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

東環(huán)城路站位于機(jī)場(chǎng)快速路與東四環(huán)路交叉口處，沿機(jī)場(chǎng)快速路方向布置，車站長(zhǎng)度為157 m，標(biāo)準(zhǔn)段面寬度為19.85 m，為地下雙層雙跨島式車站，主體結(jié)構(gòu)采用明挖、蓋挖法施工。附屬結(jié)構(gòu)由4 個(gè)出入口通道、2 組風(fēng)亭組成，其中1、2 號(hào)暗挖過吉林大路通道采用暗挖法施工，結(jié)構(gòu)均由鋼格柵+噴射混凝土+EVB 防水板+模筑鋼筋混凝土組成。超前支護(hù)均采用小導(dǎo)管超前注漿。暗挖通道與車站關(guān)系及位置如圖1 所示。

1.2 工程地質(zhì)及水文情況

根據(jù)《長(zhǎng)春地鐵二號(hào)線一期工程?hào)|環(huán)城路地鐵站巖土工程勘察報(bào)告》，勘察報(bào)告顯示此處存在3 層地下水，第1 層為表層孔隙潛水，第2 層為淺層微承壓水，第3 層為泥巖裂隙水，主要接受上部孔隙水徑流補(bǔ)給。

1.3 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源

1、2 號(hào)暗挖通道風(fēng)險(xiǎn)源概況：1、2 號(hào)暗挖通道拱頂與風(fēng)險(xiǎn)源管線距離均在1.5 m～3 m 且管線都在運(yùn)營(yíng)期，具體位置及風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)量如圖2、表1、表2 所示。

表1 1 號(hào)暗挖通道風(fēng)險(xiǎn)源統(tǒng)計(jì)表

表2 2 號(hào)暗挖通道風(fēng)險(xiǎn)源統(tǒng)計(jì)表

1.4 自身風(fēng)險(xiǎn)源

東環(huán)路站1、2 號(hào)暗挖通道下穿吉林大路下方，吉林大路車流量大，屬于市內(nèi)干道，且拱頂存在多條管線，通道初期支護(hù)側(cè)壁位于砂層內(nèi)，根據(jù)該站明挖施工經(jīng)驗(yàn)，砂層含水量豐富，且界面水難以降排徹底，常常出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，初期支護(hù)施工時(shí)一旦隧道側(cè)壁產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，將會(huì)導(dǎo)致拱頂土體失穩(wěn)定，引起地下管線破裂、市內(nèi)癱瘓。

2 施工方案與風(fēng)險(xiǎn)源保護(hù)措施

2.1 施工方案

暗挖通道采用CRD 法，分為4 導(dǎo)洞開挖。1）開挖前進(jìn)行降水施工，確保無水作業(yè)。2）對(duì)開挖面進(jìn)行超前小導(dǎo)管注加固，并同時(shí)對(duì)初期超前加固措施進(jìn)行加強(qiáng)，即對(duì)長(zhǎng)導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)注漿，長(zhǎng)管注漿結(jié)束后進(jìn)行短管補(bǔ)漿。3）開挖并檢查注漿加固效果，超前導(dǎo)管可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地層和注漿加固效果進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化，如果超前注漿效果較好，可不打設(shè)超前小導(dǎo)管。4）按要求每次循環(huán)開挖進(jìn)尺，及時(shí)架設(shè)鋼格柵并快速噴射混凝土。5）防水板+鋼筋混凝土的二次襯砌構(gòu)成。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)源保護(hù)措施

2.2.1 超前小導(dǎo)管注漿加固

針對(duì)暗挖出入口拱頂以上的管線，采取以下措施：1）開挖前采用內(nèi)外雙排超前小導(dǎo)管注漿措施，每榀格柵內(nèi)外側(cè)各設(shè)置一環(huán)，打設(shè)范圍為上層導(dǎo)洞拱部，注漿材料根據(jù)地層情況選取（擬采用單液漿）。2）沒有管線部位采用單排小導(dǎo)管打設(shè)，管長(zhǎng)2 m，外插角向上8°～15°，環(huán)向0.3 m、縱向0.5 m 布置。對(duì)下穿存在管線等風(fēng)險(xiǎn)源重點(diǎn)部位，采用雙排小導(dǎo)管打設(shè)，管長(zhǎng)3 m，外插角15°～30°，內(nèi)排管長(zhǎng)2 m，外插角8°～15°，內(nèi)外排環(huán)向每0.3 m 布置，縱向0.5 m 布置。注漿漿液根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地層選用，漿液配比根據(jù)試驗(yàn)確定參數(shù)，根據(jù)地質(zhì)條件控制好注漿壓力。注漿過程中時(shí)刻關(guān)注周邊降水井及管線井情況，防止外漏；注漿結(jié)束后立即把小導(dǎo)管和鋼架焊接在一起。注漿小導(dǎo)管結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示。

2.2.2 施工過程深孔注漿加固

施工過程對(duì)小導(dǎo)管超前加固措施進(jìn)行加強(qiáng)，即深孔注漿加固。加固方案為上層導(dǎo)洞斷面及開挖輪廓線以外2 m，首先進(jìn)行長(zhǎng)管預(yù)注漿，長(zhǎng)管注漿結(jié)束后進(jìn)行短管補(bǔ)充注漿[1]。注漿采用分段后退式注漿工藝，工藝重點(diǎn)檢查止?jié){塞，避免止?jié){塞損壞導(dǎo)致注漿效果不佳。注漿采取先外后內(nèi)的施工順序，保證注漿飽滿，防止?jié){液流失。深孔注漿前須提前設(shè)置止?jié){墻，厚度為300 mm，采用C20 噴射混凝土，并設(shè)雙層φ6.5@150×150 mm 鋼筋網(wǎng),并布設(shè)1 m×1 m 梅花形布置掛網(wǎng)鋼筋，鋼筋采用直徑22 mm，長(zhǎng)度約2 m，長(zhǎng)度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)止?jié){墻效果進(jìn)行調(diào)整。注漿8 h 后開挖，開挖長(zhǎng)度按循環(huán)進(jìn)尺，開挖應(yīng)保留一定長(zhǎng)度的掌子面止?jié){加固巖盤。進(jìn)行開挖前，依據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)鉆5～6 個(gè)超前探孔，以檢查加固效果及探明地下水發(fā)育情況。施工應(yīng)嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”，深孔注漿可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地層和注漿檢查效果進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化，如果超前注漿效果較好，可不打設(shè)超前小導(dǎo)管[2]。出入口兩側(cè)水井應(yīng)繼續(xù)將強(qiáng)降水工作，同時(shí)，應(yīng)注意超前加固避免注漿堵死降水井。施工中如果砂層存在漏水應(yīng)及時(shí)封堵及引排，重點(diǎn)處理好鋼格柵拱腳，避免積水使地基土擾動(dòng)，并及時(shí)進(jìn)行兩側(cè)砂層注漿加固，保證繼續(xù)施工時(shí)無水作業(yè)。深孔注漿加固剖面圖如圖4 所示[3]。

3 監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)控測(cè)量工作是暗挖段施工的一個(gè)重要組成部分，施工過程中必須加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，為保證暗挖段正常施工及施工精度，監(jiān)控量測(cè)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行加密、增加監(jiān)測(cè)頻率，確保工程安全可控。

3.1 地表沉降及管線沉降

控制標(biāo)準(zhǔn)：地表沉降控制在0.03 m 以內(nèi)，隆起控制在0.01 m 以內(nèi)平均速率為2 mm/d，最大速率為3 mm/d。

管線沉降有壓的控制在10 mm 以內(nèi)（影響管線有燃?xì)狻⑸纤?，無壓的控制在20 mm 以內(nèi)（影響管線有雨、污水），平均速率1 mm/d。

監(jiān)測(cè)頻率：暗挖段在施工期間一般1 次/d，如監(jiān)測(cè)項(xiàng)目異常加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率，必要時(shí)做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，二村完成以后頻率一般為1 次/3d，直到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定調(diào)整為1 次/月。

監(jiān)測(cè)設(shè)備：天寶dini03，精度±0.3 mm。

布設(shè)方法：用157 mm 口徑的水鉆鉆之軟土層，再用洛陽鏟掏到1.5 m～1.8 m 放入20 mm，然后螺紋鋼埋入10 cm～30 cm混凝土回填細(xì)沙加上鑄鐵護(hù)筒。

布設(shè)范圍：每10 m 范圍布設(shè)1 個(gè)斷面，每個(gè)斷面布設(shè)7 個(gè)沉降點(diǎn)。

3.2 拱頂沉降及凈空收斂

控制標(biāo)準(zhǔn)：拱頂沉降控制值0.03 m 平均速率2 mm/d，凈空收斂控制值0.02 m 平均速率1 mm/d。

監(jiān)測(cè)頻率：暗挖段在施工期間一般1 次/d，如監(jiān)測(cè)項(xiàng)目異常加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率，必要時(shí)做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，二村完成以后一般1 次/3d 直到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定調(diào)整為1 次/每月。

監(jiān)測(cè)設(shè)備：天寶dini03，精度±0.3 mm，凈空收斂?jī)x。

布設(shè)方法：在格柵架設(shè)時(shí)用14 mm 帶彎鉤膨脹螺絲與格柵直接焊接在一起然后噴射混凝土。

布設(shè)范圍：每10 m 范圍布設(shè)1 個(gè)斷面，每個(gè)導(dǎo)洞布設(shè)1 組，每個(gè)斷面與地表沉降同步。選取重點(diǎn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目實(shí)測(cè)值見表3。

表3 監(jiān)控量測(cè)實(shí)測(cè)表

4 效果分析

通過以上數(shù)據(jù)分析，可以看出超前小導(dǎo)管注漿加固結(jié)合拱部深孔注漿對(duì)控制管線等風(fēng)險(xiǎn)源沉降效果顯著，各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均未超出控制值，開挖過程中未發(fā)生涌水、涌砂和塌方等險(xiǎn)情，施工過程安全、質(zhì)量、進(jìn)度均處于可控狀態(tài)。

5 結(jié)語

長(zhǎng)春地鐵2 號(hào)線東環(huán)路站1、2 暗挖通道地處城市主干路，管線繁多、車流量較大，不具備地表注漿條件，管線改移與產(chǎn)權(quán)單位溝通難，遷改時(shí)間長(zhǎng)，工期壓力大等特點(diǎn)。該工程達(dá)到了不影響周邊環(huán)境的情況下控制管線沉降的目的，可以得出結(jié)論：采用CRD 工法結(jié)合超前小導(dǎo)管注漿加強(qiáng)措施，對(duì)構(gòu)筑物、管線沉降起到良好效果，降低砂層涌水、涌砂、塌方風(fēng)險(xiǎn)，確保施工過程中安全的要求，有一定的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)淺埋暗挖下穿風(fēng)險(xiǎn)源這類工程有一定的借鑒意義。