復雜地質(zhì)高深基坑暗挖地鐵隧道施工技術(shù)

李軍濤

北京住總第一開發(fā)建設有限公司 北京 100029

暗挖法指的是一種地下開挖洞室的施工方法，主要應用于一些軟弱圍巖的隧洞工程施工中。由于地質(zhì)比較復雜，施工中涉及到的工藝和工序比較多，因此對施工質(zhì)量要求高。如果不能做好施工控制容易造成塌方等問題，不僅會需要返工，還可能會造成生命、財產(chǎn)等方面的損失。因此需要制定科學的質(zhì)量安全管理體系，采用科學的質(zhì)量施工技術(shù)，保證施工的有效進行。為了保證論述的合理性，本文研究中以某地鐵工程為例進行講解。

1 工程概況介紹

某地鐵修建路段采用暗挖下穿的方式，在暗挖隧道區(qū)間設置臨時施工豎井以及一條橫通道，豎井的深度設置為40米。并結(jié)合豎井的地理位置，周圍環(huán)境以及井橫斷面的深度和大小等確定具體的施工方案。通過對本案的研究確定采用噴錨以及格柵鋼架聯(lián)合的方式進行支護。

2 地質(zhì)環(huán)境分析

本案的施工位置地質(zhì)環(huán)境比較復雜，存在不良地質(zhì)以及一些特殊的巖土。

2.1 不良地質(zhì)

本案中存在基礎不良地質(zhì)情況，在f13位置存在地裂縫，同時在f13-1在十字交叉路口位置存在一處分支裂縫，裂縫的走向為NEE向，向南傾斜，傾斜角度為80度左右。本案開挖地段f13、f13-1裂縫與左線相交位置分別為ZDK24+898.854以及ZDK24+864.325相交，f13-1裂縫與右線相較于YDK24+904.266.

2.2 特殊巖土層

施工場地中的地表主要為人工填土，大部分填土為1-1的雜填土，還有部分位置為1-2素填土，填土位置分散。同時雜填土中的土層厚度為0.15-6.50米，層底的深度為0.15-6.50米。層底的高程為418.50-437.10米；素填土的土層厚度為0.20-3.80米，層底深度為0.80-5.20米，層底高程為419.51-435.42米。而且這些人工填土土質(zhì)的結(jié)構(gòu)存在較大的差異性，各種土質(zhì)的結(jié)構(gòu)存在較大的差異，疏密不均衡，整體土質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復雜，在工程施工中土質(zhì)的質(zhì)量比較差。

本案暗挖區(qū)域的隧道頂部土層主要為飽和軟黃土，土層的厚度為5.4-7.9米，同時3-1-1新黃土位于水層上，e=1.061.這些土質(zhì)具有空隙大的特點，壓縮系數(shù)為0.65MPa-1.壓縮性非常強，同時工程的性質(zhì)比較差，一旦發(fā)生浸水將會導致工程性質(zhì)出現(xiàn)惡化的情況，而且無論何種情況下都可能會導致不均勻沉降的情況。3-1-2新黃土，位于水下的位置，e為0.921，土質(zhì)的空隙非常大，壓縮系數(shù)為0.31MPa-1，壓縮性中等，在水位下降后容易使壓縮沉降下降。

3 復雜地質(zhì)高深基坑暗挖地鐵隧道施工策略

3.1 做好洞內(nèi)水位的控制

區(qū)間暗挖隧道施工中無水作業(yè)是其中非常重要的前提條件，需要結(jié)合工程地質(zhì)以及水文等方面的資料做好施工計劃。本案施工段暗挖段的拱底埋深深度約為36.5米，拱頂埋深約為26.8米。這個施工段地下水位，距離地面的距離為11米，隧道洞身都在地下水位線以下，要想實現(xiàn)無水作業(yè)難度比較大，需要進行降水位處理，降水位的深度要在24米左右。同時隧道洞身地層巖層以古土壤和老黃土為主，都是含水層土層，沒有設置連續(xù)隔水層。黃土地質(zhì)中，基層以及隧道的降水都需要達到25米左右，這種深度的降水施工本地區(qū)內(nèi)并沒有成功的案例參考。由于需要降水位比較大，進一步加大了暗挖降水工作難度。而且本案施工中隧道頂部位置的飽和軟黃土層厚度達到5.4-7.9米，飽和軟黃土的狀態(tài)為軟塑、流塑狀態(tài)，是一種具有較大壓縮系數(shù)的土層，通過降水會導致比較嚴重的地面沉降，導致地面建筑以及地下管線等遭到破壞。在暗挖過程中必須要采取合理的水位控制措施：

（1）暗挖區(qū)間降水程度比較大的情況下，如果仍然采用普通降水的方式不僅無法達到降水效果，還可能會導致工期延誤，或者影響工程質(zhì)量。因此本案決定采用二級降水法的方式對暗挖段位置進行降水處理，通過分階段的方式實現(xiàn)對降水井進行排水。第一個階段排水過程中，主要是通過外排降水井進行降水處理，降水的程度為地下24米以下，并維持在這個水平。在地面沉降平穩(wěn)后，再進行以一個階段的降水。第二個階段的降水處理中，需要利用內(nèi)排井的降水方式進行降水，內(nèi)排降水井可以使井洞中不存在承壓水，或者只有大股清流水。降水時還需要做好周邊建筑物的檢測工作，結(jié)合檢測的反饋信息進行施工，如果地面沉降達到最大報警值的情況下必須要立即停止，并向洞內(nèi)提前進行注漿。對于區(qū)間隧道的施工，要先進行降水試驗，保證洞內(nèi)水位在洞頂部1米以下的位置，同時觀察地面的沉降情況。如果地面沉降在合理范圍內(nèi)，繼續(xù)降水達到洞底部1米以下。如果地面沉降程度已經(jīng)超過合理范圍，需要立即停止降水，并采用洞內(nèi)注漿以及回灌的方式進行補救，保證基坑無水的同時也需要保障地面建筑物的安全性[1]。

（2）WSS注漿作業(yè)。在降水的過程中還需要注重洞內(nèi)深孔注漿技術(shù)的應用，通過向洞內(nèi)注漿促進漿液在洞內(nèi)擴散，實現(xiàn)對地層土體空隙的填充。保證地層的固結(jié)性，同時對外部水體進行有效隔離，實現(xiàn)止水的效果。通過洞外井降水以及洞內(nèi)深孔注漿結(jié)合的方式有效起到防水作用，使隧道開挖作業(yè)的環(huán)境保持干燥性，提升隧道開挖工程質(zhì)量和施工安全性。

3.2 強調(diào)下穿地裂縫段施工

本案施工中，主要的暗挖地段為Z D K 2 4+8 9 8.8 5 4（YDK24+904.266）。此處存在地裂縫，裂縫的走向為NEE向，向南傾斜，傾斜角度為80度左右。由于裂縫的存在導致施工中無法采用盾構(gòu)法進行施工，僅能采用淺埋暗挖法開展施工工作[2]。但是在地裂縫區(qū)間的暗挖施工中可以利用盾構(gòu)的方式進行，加寬、加高暗挖隧道的斷面，本案施工中斷面的高度最高為10.41米，斷面最大的寬度為10.2米。在施工中如果降水沒有達到標準的情況下，容易導致地下水通過隧道的裂縫進入隧道，導致隧道裂縫位置的土體被破壞，引起局部坍塌的問題，造成嚴重的施工風險，影響工程施工進度。在存在裂縫位置的施工中，由于明流水和掌子面積水的水流大，需要通過開挖盲溝的方式對這些水進行排出。具體的排出方式為在掌子面三米的位置設置一個鋼管，要求鋼管的規(guī)格要達到φ609mm×16mm，為施工人員留住逃生通道。同時在洞內(nèi)兩邊開挖過程中，需要在兩端底部位置開挖兩個盲溝，盲溝的規(guī)格一般為300毫米×300毫米，同時在盲溝的下部鋪上碎石，防止由于對底部的長期浸泡造成垮塌的情況。在盲溝開挖前先通過注漿的方式對土體進行穩(wěn)固。在裂縫段的施工中先進行了超前注漿工藝處理，保證安全后進行開挖施工。

3.3 做好復雜地質(zhì)環(huán)境的沉降控制

由于本案施工位置的地質(zhì)環(huán)境比較復雜，在降水以及開挖過程中容易導致地表出現(xiàn)沉降，影響地面上建筑物的穩(wěn)固性，因此在復雜地質(zhì)位置的施工中必須要做好沉降控制工作，這也是施工中的重要問題[3]。在暗挖隧道項目中包括地面下沉、沉降、建筑物傾斜以及拱頂下沉等問題。地面沉降點共設置120個，累計沉降的最大點位置為-128.5毫米；建筑物沉降布設60個，累計沉降量最大值為-134.6毫米，拱頂下沉布設點為100個，最大沉降點為-72.4毫米。同時累計變形的最大點的變形量為-50.4毫米。

由于地質(zhì)不良，采用暗挖施工方式導致沉降過大，為了保證施工安全性，采用CRD工法以及兩級降水法對沉降情況進行控制。CRD施工方式主要采用的是針對所有的導洞都采取一次開挖成型的方式，要求導洞的高度需要達到4.87到5.29米之間。在開挖的過程中如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)滲水的問題而且導洞的高度比較小的情況下，難以對沉降率有所保障[4]。在施工中加設2個連接板和4個鎖腳錨管，CRD上的導洞設置為上下兩個，每個導洞都進行單獨開挖、支護，在導洞開挖中必須要強調(diào)支護和封閉速度，并嚴格根據(jù)施工設計方案和程序進行施工，在初步支護完成后，及時進行內(nèi)襯施工。通過初級支護以及襯砌的合理距離設計，實現(xiàn)對地面沉降的控制。

4 結(jié)語

綜上所述，地鐵隧道開發(fā)的過程中經(jīng)常會遇到一些比較復雜的地形，這些地形開挖中需要結(jié)合具體情況采取合理的開挖方式。特別是高深基坑暗挖施工中，需要做好降水工作的同時保證施工安全和進度。嚴格按照施工標準和設計要求做好每一步工作，綜合考慮施工中可能出現(xiàn)的各種問題和隱患，做好預防和改善工作。