提高聯(lián)絡(luò)通道工程質(zhì)量的探索

李 斌

上海申通地鐵集團有限公司 上海 200000

1 工程概況

1.1 工程簡介及周邊環(huán)境

本工程項目位于上海市普陀區(qū)大渡河路沿線，地下各類新舊管線阡陌交錯，地面為架空30KV高壓線，周邊環(huán)境十分復(fù)雜。聯(lián)絡(luò)通道施工期間進出料口放在15號線大渡河路站北側(cè)上行線，該車站位于大渡河路與金沙江路十字口，毗鄰既有13號線地鐵車站，車流量及人流量巨大，材料、設(shè)備進出極為不便。場內(nèi)三家施工單位共用僅有的一條基坑邊南北向單行狹窄施工便道，施工協(xié)調(diào)難度高。

聯(lián)絡(luò)通道及泵房處區(qū)間隧道上、下行線里程分別為SK28+596.033、XK28+596.019，盾構(gòu)隧道中心距離為13m，標(biāo)高為-19m，埋深為23m。采用凍結(jié)法地基加固處理，類礦山法開挖技術(shù)。初期結(jié)構(gòu)支護采用型鋼架結(jié)合噴射C25素混凝土，二次襯砌采用現(xiàn)澆C40鋼筋混凝土作為聯(lián)絡(luò)通道及泵房永久結(jié)構(gòu)。

1.2 地質(zhì)情況

聯(lián)絡(luò)通道及泵房工程處土質(zhì)從上至下分別為：⑤1-1層灰色粘土、⑤1-2層灰色粉質(zhì)粘土、⑥暗綠~草黃色粉質(zhì)粘土（土層滲透系數(shù)為1.0×10-6cm/s）。⑦1-2層灰黃~灰色砂質(zhì)粉土層（土層滲透系數(shù)為7.0×10-4cm/s）。該項目場地狹小受限，工期緊張，并且端頭井距離隧道洞口約50m，工程作業(yè)環(huán)境十分惡劣。

2 質(zhì)量問題及原因分析及對策措施

2.1 二次加固注漿

2.1.1 質(zhì)量問題

1）凍結(jié)孔開孔漏水漏砂比較嚴重。

2）混凝土管片表面出現(xiàn)脫落，邊角碎裂及其他裂縫等現(xiàn)象。

3）混凝土管片監(jiān)測出現(xiàn)收斂、上浮或下浮情況嚴重。

4）管片注漿完成封孔，一段時間后出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。

2.1.2 技術(shù)、工藝原因分析

1）二次注漿的水灰比不符合要求。

2）對靠近旁通道鋼管片兩側(cè)的二次注漿不飽滿，對滲水通道沒有形成有效的封堵。

3）二次注漿量與壓力施工參數(shù)指標(biāo)控制不嚴，致使管片受力過大，管片損壞。

4）注漿的孔位不對稱或注漿不連續(xù)，致使管片受力不均，產(chǎn)生局部位移。

5）封孔的混凝土漿液發(fā)生收縮變形，形成新的滲漏水通道。

2.1.3 對策措施

1）查閱地質(zhì)詳勘報告，隧道結(jié)構(gòu)管片施工時的施工記錄，確認土層是否與勘探報告一致，盾構(gòu)施工期間出渣量、土壓力、同步注漿量及壓力是否出現(xiàn)異?，F(xiàn)象？相關(guān)原因是否與土層與詳勘不一致有關(guān)？

2）根據(jù)復(fù)核的該范圍內(nèi)地質(zhì)實際情況，進一步優(yōu)化二次孔位分布情況、單孔注漿量、注漿次數(shù)及水灰比等。

3）復(fù)核注漿設(shè)備上的管路壓力表是否顯示有效？拌漿桶的拌漿方量是否正確？更換因使用時間過長，清理不干凈導(dǎo)致管徑變小的管路，以及儲存方量變少的拌漿桶。

4）對混凝土管片的開孔位置以及注漿順序進行優(yōu)化，減少對管片受力的不均勻擾動。

5）封孔采用雙液漿或微膨脹水泥，減少混凝土水化凝固后的收縮變形。

2.2 鉆孔施工

2.2.1 質(zhì)量問題

1）鉆孔孔位水平位置及俯仰角偏離，甚至侵入結(jié)構(gòu)開挖施工輪廓范圍。

2）鉆孔過程中發(fā)生涌水涌砂，地層水土流失嚴重，監(jiān)測隧道管片及地面發(fā)生比較大的沉降變形。

3）打壓實驗不滿足設(shè)計規(guī)范要求。

4）封孔位置滲漏水現(xiàn)象嚴重。

2.2.2 原因分析

1）鉆孔孔位測量及復(fù)核存在問題，與作業(yè)班組的交底產(chǎn)生偏差。

2）孔口管及孔口裝置安裝不嚴密，當(dāng)發(fā)生涌水涌砂現(xiàn)象后，沒有及時進行地層補償注漿。

3）鉆進時冷凍管焊接不符合要求，焊縫不飽滿密閉。

2.2.3 對策措施

1）通過從地面控制點引入坐標(biāo)點分別到隧道上下行線，以及以一側(cè)坐標(biāo)點復(fù)核對側(cè)坐標(biāo)的形式，精確定位各個凍結(jié)孔相對坐標(biāo)、方位、傾角及長度。

2）孔口管安裝時，孔口管的傾角與方位必須由專業(yè)分包放樣，總包、監(jiān)理單位至少兩次現(xiàn)場復(fù)核確認無誤，然后才能固定牢靠，并采取措施保證開孔、成孔精度。

3）凍結(jié)孔開孔前，先在布孔范圍內(nèi)上下左右四周打探孔，確保管片壁后注漿加固效果良好，無漏水、漏泥砂等異常現(xiàn)象。

4）凍結(jié)孔施工分為兩次開孔，首次開孔不穿透管片（預(yù)留約50~70mm），待孔口管及其密封止水裝置安裝牢固后，然后再進行第二次開孔。

5）鉆孔過程中，應(yīng)注意觀察水土流失的體積是否與施工凍結(jié)孔占用的體積相符。如流失過大，應(yīng)通過孔口管及管片進行補償注漿。

6）對進場的凍結(jié)管，使用前應(yīng)進行質(zhì)量檢查。對接頭焊縫應(yīng)責(zé)任到人，同一根管線由同一個完成，并做好焊接記錄。

7）對試壓不合格的凍結(jié)管，在地層條件允許下，可拔出重新焊接打壓。如實際情況不允許，采用小一級的套管或補孔進行處理。

2.3 結(jié)構(gòu)施工

2.3.1 質(zhì)量問題

1）初期支護素混凝土噴射質(zhì)量效果不佳。

2）二襯結(jié)構(gòu)混凝土表面不平整，出現(xiàn)蜂窩麻面，甚至松散脫落、孔洞、爛根等現(xiàn)象。

3）混凝土出現(xiàn)裂縫滲漏水或某點滲漏水。

4）混凝土結(jié)構(gòu)強度達不到設(shè)計要求。

2.3.2 原因分析

1）混凝土的原材料（水泥、粉煤灰、砂等）質(zhì)量不滿足相關(guān)要求，混凝土配合比不合理，噴射混凝土實際操作過程不規(guī)范。

2）模板表面存在污染，沒有進行清理，脫模劑質(zhì)量不佳。板裝安模時固定不牢固，模板間拼縫錯臺、不順直平整。

3）混凝土運輸時間過長，兩次間隔時間過大，二次倒運等導(dǎo)致混凝土水份流失、散失過大或已開始初凝。

4）結(jié)構(gòu)混凝土拆模時間過早，承重結(jié)構(gòu)的收縮徐變?nèi)栽诎l(fā)育，表面養(yǎng)護不到位，出現(xiàn)表面裂縫及貫穿裂縫。

2.3.3 對策措施

1）素混凝土原材料、配合比應(yīng)現(xiàn)場實驗，符合要求后再進行初期支護試噴。

2）現(xiàn)場混凝土拌制時，協(xié)調(diào)好噴射機械工作壓力和流量，以及料束與噴面之間的夾角。

3）二襯結(jié)構(gòu)施工時，充分計入混凝土從拌合站到澆筑入模時的初凝時間，添加必要的緩凝劑。

4）協(xié)調(diào)好地面及現(xiàn)場的施工通道，減少不必要的混凝土等待時間。

5）延長模板拆模時間，特別是拱頂?shù)瘸兄亟Y(jié)構(gòu)的混凝土，同期做好曬水養(yǎng)護。

2.4 填充注漿和融沉注漿

2.4.1 質(zhì)量問題

1）注漿材料不符合要求。

2）類似二次注漿質(zhì)量問題。

2.4.2 原因分析

1）由于注漿時間較長，袋裝混凝土過期已失去效果。

2）注漿孔注漿順序不合理。

3）注漿量及注漿壓力控制不嚴格。

2.4.3 對策措施

1）根據(jù)充填注漿和融沉注漿的時間安排，以及前期注漿時水泥用量，合理配備水泥用量。盡量采購新生產(chǎn)水泥，禁止將需用水泥一次性堆積在旁通道作業(yè)面。

2）加強地面、隧道旁通道前后管片、以及結(jié)構(gòu)混凝土沉降點監(jiān)測，適時指導(dǎo)融沉注漿孔位置。

3）其他對策同二次注漿。

3 操作要點或關(guān)鍵控制點

3.1 二次注漿、充填注漿及融沉注漿

混凝土管片上的預(yù)留注漿孔開孔按梅花型布置。采用單液注漿的形式，水灰比0.8：1，壓力控制在0.4MPa，注漿量1m3。注漿壓力和注漿量根據(jù)實際情況可以進行微調(diào)，其中封頂塊應(yīng)特別注意，切忌因壓力或注漿量過大，導(dǎo)致管片碎裂。壁后二次注漿是聯(lián)絡(luò)通道施工的第一道安全保障。將管片外的土體補強，能夠減少開挖時對土體產(chǎn)生的擾動。同時，能將管片與土體之間，以及土體內(nèi)的縫隙進一步填充，封堵滲水通道。對控制地面沉降、管片上下浮動，以及降低鉆孔和開挖的風(fēng)險，都有比較大的作用。注漿時應(yīng)做好施工記錄，不要遺漏孔位，確保施工質(zhì)量。完成后應(yīng)將開孔后的注漿孔使用雙液漿封堵，做好現(xiàn)場標(biāo)記。

充填注漿與融沉注漿的主要目的，是將前期施工時襯砌背后的空洞及縫隙充填飽滿，補償因凍土融解造成的體積收縮，以達到地表沉降控制在允許范圍內(nèi)。充填注漿與融沉注漿，應(yīng)從注漿量、注漿壓力、地面沉降監(jiān)測效果控制。

在停止凍結(jié)3天后，充填注漿即可以開始。充填注漿按由下而上的順序進行，集水井處注漿壓力不應(yīng)大于0.1MPa，通道處注漿壓力不大于0.48MPa。當(dāng)?shù)乇沓两当O(jiān)測數(shù)據(jù)達到設(shè)定的報警時，即可開始融沉注漿。注漿順序的原則是先底板后側(cè)墻，由中到邊，將滲水通道由里到外封堵。單孔一次注漿量為0.8m3，最大不超過1.0m3。當(dāng)實測地表沉降速率連續(xù)2次小于0.5mm/15d時，可停止融沉補償注漿。注漿后的封孔應(yīng)嚴格按相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，并在現(xiàn)在標(biāo)注醒目標(biāo)識，以方便后期維護和觀察。

3.2 凍結(jié)孔鉆孔及封孔

3.2.1 凍結(jié)鉆孔

施工工藝流程如下圖：

定位孔口位置時，必須保證孔口及俯仰角的精度，避免孔位侵入結(jié)構(gòu)位置，造成結(jié)構(gòu)施工與凍結(jié)管的相互影響。凍結(jié)孔施工時，其中M1∽M7（N1∽N6）單根長7m，進入⑦1-2層砂質(zhì)粉土0.7m， M8∽M13（N7∽N11）單根長8.975m，進入⑦1-2層砂質(zhì)粉土1.6m。該土層滲透系數(shù)較大，在鉆孔進尺至該土層時，會受土壓力作用沿鉆孔回流，進而造成漏泥漏漿的不利風(fēng)險，因此確?？卓诠芗翱卓诿芊庋b置的安裝滿足設(shè)計要求是規(guī)避風(fēng)險的一個關(guān)鍵。在鉆孔面鉆孔時一旦涌水涌砂冒泥量大時，還需要注意凍結(jié)孔施工期間采用保持壓力鉆進的方式進行施工；鉆進加冷凍管焊接時應(yīng)快速及時，如果鉆進困難時應(yīng)及時加入膨潤土配合施工；根據(jù)涌砂量大小及時進行地層補償注漿，加密監(jiān)測，防止隧道發(fā)生沉降，將施工風(fēng)險降至最低。

3.2.2 凍結(jié)孔封孔及鋼管片處理

混凝土管片及鋼管片上的凍結(jié)孔開孔后，是整個隧道結(jié)構(gòu)的薄弱點，是后期運營維護的重點檢查項目。凍結(jié)孔封孔前，應(yīng)將凍結(jié)孔內(nèi)鹽水排出吹干。鹽水應(yīng)注意排出隧道外，禁止直接流入集水井內(nèi)，污染排水鋼管及鋼管片。嚴禁將鹽水作為后期充填注漿與融沉注漿用水。遺留在土層中的凍結(jié)管應(yīng)使用C20以上混凝土填充，根據(jù)凍結(jié)孔直徑和長度確定填充量，盡量填充飽滿。填充物應(yīng)與孔口齊平，減少焊接封板時導(dǎo)致孔內(nèi)外形成氣壓差，對焊縫的密實造成影響。

鋼管片凍結(jié)孔封堵關(guān)鍵步驟如下：

凍結(jié)完成，割除孔口管、凍結(jié)管至微膨脹混凝土表面→焊接10mm鋼板連接割除孔口管與凍結(jié)管→焊縫處以及管片格倉涂刷止水膠→填充格倉并焊接12mm鋼板重新封閉格倉。

混凝土管片凍結(jié)孔封堵關(guān)鍵步驟進行：凍結(jié)完成，割除孔口管、凍結(jié)管至微膨脹混凝土表面→焊接10mm鋼板連接殘余孔口管與凍結(jié)管→施工M12以上膨脹螺栓2根→焊縫處涂刷止水膠→填充剩余部分并用12mm鋼板重新封閉格倉。

3.3 初期及二襯結(jié)構(gòu)施工

3.3.1 初級支護

正常初期支護按3榀鋼支架施工一次噴射混凝土。但應(yīng)觀察發(fā)現(xiàn)臨時支架受力明顯時，架設(shè)支架后應(yīng)立即噴射混凝土進行支護。噴射混凝土是初期支護的關(guān)鍵工序之一。初噴時應(yīng)保持上料的連續(xù)性，控制好混凝土拌制質(zhì)量、噴射機工作壓力、以及料束與噴面之間的夾角控制在45℃左右等。初噴分層的厚度，一般厚度控制在4cm以內(nèi)，應(yīng)使骨料粘接牢固，回彈量小，又不因自重過大導(dǎo)致初噴層墜落。

3.3.2 二襯結(jié)構(gòu)施工

結(jié)構(gòu)混凝土模板使用定型化小型鋼模?；炷翝仓r，應(yīng)充分考慮現(xiàn)場混凝土的運輸，澆筑入模等的時間影響，適當(dāng)添加緩凝劑，避免兩次澆筑時間間隔過長，下層的混凝土已初凝，造成施工冷縫，減少混凝土的自防水效果。

混凝土布料口設(shè)置于頂部，采用泵送方式壓入?？紤]到結(jié)構(gòu)鋼筋布置緊密，模板安裝成整體，混凝土的振搗存在一定的困難，特別是頂部混凝土，優(yōu)化混凝土配合比采用細石混凝土，增加流動性，確保振搗不密實問題。

4 施工效果

本工程通過上述施工質(zhì)量技術(shù)的運用，確保了聯(lián)終通道及泵房的順利完成，歷時6個月的融沉注漿過后，第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示地表影響范圍內(nèi)沉降已全完趨于穩(wěn)定，沉降均勻，最大沉降量控制在+10mm以內(nèi)，滿足規(guī)范及設(shè)計要求。隧道內(nèi)管片沉降及收斂，均在設(shè)計可控范圍，后期鋪軌重車過后，也能保持相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性?；炷两Y(jié)構(gòu)面表觀質(zhì)量效果良好，無滲漏點。

5 結(jié)束語

隨著城市地下隧道工程的不斷擴張，周邊面臨的環(huán)境越來越復(fù)雜，再加上地下管線及土層情況的不確定性，特別像是本工程聯(lián)絡(luò)通道泵房凍結(jié)孔處于承壓水砂性層中，在各類其他不利因素疊加下，施工風(fēng)險永遠存在，不可避免。針對質(zhì)量通病原因分析，采取了針對性的措施，取得了預(yù)期的效果。但因本工程工期緊張，場地受限，一些作法仍采用傳統(tǒng)的施工工藝。對一些設(shè)想，比如采用鋼模板與附著式振搗器的結(jié)合方式，代替插入式振搗器，提高對混凝土的振搗質(zhì)量；或考慮采用自密實混凝土，既提高有限空間的施工效率，減輕振搗工作量，提高混凝土的抗?jié)B能力。這些均有待后續(xù)進一步探索實踐。