盾构隧道联络通道施工技术探讨
摘 要：分析了联络通道暗挖遇到的开洞前土体加固和控制暗挖面无水作业、隧道洞内管片加固、小导管打设、地面沉降控制及洞内涌水等重点和难点问题，并针对这些问题给出了相应的施工对策，顺利完成了该段施工。
关键词：地铁；沉降；深孔注浆
1 工程概况
北京地铁15 号线崔各庄—马泉营区间附属结构中设置1 处联络通道 。 联络通道标准段拱顶埋深13.35 m，高 3.97 m，宽 3.9 m，区间长 10.73 m，采用洞内深孔注浆和短台阶法施工，结构形式采用复合式衬砌，即初期支护+钢筋混凝土模筑衬砌。
该联络通道穿越地层复杂，主要为粉质黏土层、粉质黏土2 层、粉质黏土层。 地下水主要为上层滞水，含水层以粉土为主；潜水含水层以粉土层为主，位于底板以上。 区间沿线市政管线较少，无大尺寸市政管线。由于该段地面建筑较密，所以施工时需尽快根据地层特点相应调整施工方法，只有这样才能保证施工的安全和质量，保证较快的施工进度。
2 工程施工难点
2. 1 地面无降水和土体加固条件
联络通道与隧道连接口洞门拆除过程中，洞口顶部土体受到多次扰动，地层压力较大。 通过计算分析，对施工中结构变形进行预测，采取提前注浆加固的方式进行预防。 由于联络通道周边为村民住房，不具备在地面进行降水和土体加固处理的条件。
2. 2 地面沉降控制要求高
该位置在联络通道施做前，盾构双线穿越已对地面进行两次扰动；地面房屋和路年代久远，地下有排污管线和地面客流量比较多，根据以往施工经验和规范要求控制沉降不得超过5 mm。
2. 3 内拱脚有含水粉细砂层
根据地质报告在联络通道开挖断面尺寸内无含水粉细砂层，但在进行下台阶开挖过程中发现拱脚有1 层含水丰富的粉细砂层，不断有大量水和砂涌出（见图1）。
2. 4 隧道洞内管片需要加固
施作联络通道洞门时，拆除了通道侧开口环的混凝土衬砌管片，因此，隧道洞内管片需要加固，使主要受力部位支撑点和各环的支撑力连接成为一个整体，防止和减少管片发生过大变形，进一步控制隧道在联络通道施工过程中的变型。
3 施工对策
3. 1 施工洞内土体加固措施
为了解决开洞前土体加固和暗挖面无水作业问题，采用洞内深孔注浆工法施工。 注浆加固的范围为长9.9 m，宽 24 m，厚度 9.97 m。
深孔注浆特点：1）注浆加固施工不占用地表空间，不影响交通及地面设施的正常运行；2）注浆材料不易溶解，凝结时间可调节，强度高，止水效果好。 注浆材料配比如表1 所示。
3. 2 施工监测工作
3. 2. 1 监测目的
1）及时了解地层位移及地下管线的实际状态，对比分析设计条件与现场实际的差异，以便确定和调整施工工艺，确保工程施工安全；
2）正确估计施工过程中支护体系的稳定性，掌握暗挖施工对周围环境的影响，为路面及地下管线的安全提供技术保证；
3）通过接受反馈信息 ，科学合理安排施工工序 ，使施工更加安全，工程质量更好。
3. 2. 2 监控项目
主要监测项目为：地质与支护状况观察、施工影响范围内地表沉降量测、重要管线变形量测、初期支护拱顶沉降与周边收敛位移量测（详见表 2）。 所有监测数据、记录、图表均存入计算机监测管理系统，统一管理。
3. 2. 3 监测前期准备工作
1）沿线既有建筑物的现场实测和调研。 在施工之前，首先对所涉及的地面、地下有关建筑物和构筑物的布设方式、结构形式以及目前的破坏状况进行调研。工程施工之前就开始对原始状况进行监测，以得到可靠的初始记录。
2） 制定监测方案。 监测方案要根据前期调研结果，以及项目设计资料要求和施工工艺来确定。
3）仪器设备准备。 准备 1 台 DL-101C 型电子精密水准仪、2 把铟瓦合金水准尺及钢尺等。
4）测点布设要求。 在布设测点前，应根据测点布设图纸实地考察，确定测点位置 ；如遇到因特殊原因需移动、取消测点时应与设计协商完成；确定各测点的位置后，应结合施工步序及时布设；测点的布设工作应尽可能的不影响施工及道路交通等。
5）监测点保护措施。 监测点是一切测试工作的基础，因此，要加强对各监测点的保护工作。 在每个监测点埋设完成后，应立即检查埋设质量，发现问题，及时整改。确认埋好后，埋设人员应及时填写埋设记录，并准确测量初始数据存档，作为开挖时监测的参考；现场负责人应进行实地验收，并在埋设记录上签字确认。
3. 2. 4 地质和初期支护观察
每次开挖后技术人员应对工作面地层进行肉眼观察，并记录结果。 如果水文、地质情况没有变化，每开挖一步做一次观测记录；如果水文、地质情况有变化，包括水位、水量、水质、地层性质、厚度等，应根据地质情况变化及时予以记录。如渗漏的地下水中含有泥沙，则应立即报警。对已施做的支护结构裂缝进行观察和记录描述，如发现异常开裂应立即报警。 将所有的记录当天存入计算机监测管理系统，统一管理。
3. 2. 5 地表沉降监测
1）测点布置 ：沿暗挖段主体纵向每隔 2～5 m 设1 个测量断面 ，每断面 7 个地表沉降量测点 ，沉降量测点间距为2～5 m。 地面沉降量测点应尽量布设在不易被破坏的地方。 联络通道地表监控测点布置如图 2所示。
2）监测要点：监测时应严格按照 GB 12897-2006《国家一、二等水准测量规范》二等水准测量要求执行，沉降点复测周期按照CJJ 8-1999《城市测量规范》执行。
3）监测频率：开挖面距离量测面 ＜2B（B 为开挖宽度）时，1 次/d；开挖面距离量测面 2～5B 时，1 次/2 d；开挖面距离量测面＞5B 时，1 次/7d。拆除临时支撑时应加强监控量测，量测频率为 1 次/h[1]。
4）数据处理 ：地表沉降量测随施工进度进行 ，根据开挖部位、步骤及时监测，并将各沉降测点沉降值存入计算机监测管理系统，绘制成沉降变化曲线图、沉降变化速度图、加速度曲线图，统一管理。
5）地面沉降标准断面预警值为 25 mm，控制值为30 mm。
3. 2. 6 拱顶下沉及周边收敛监测
1）拱顶下沉监测：将预制好的带三角钩的预埋件焊接在初期支护钢架的拱顶上，随同钢架喷入初支，仅露出三角钩在外，利用水准测量方法观测拱顶沉降，对于联络通道断面不大的暗挖段，需要布置 1 个拱顶沉降测点，纵向断面间距为 2～5 m。 并且同时在仰拱中央设置隆起监测点，纵向间距与拱顶下沉监测点相同。
2）水平收敛监测沿竖向每 2～4 m 布设 1 个水平收敛监测断面。每个监测断面布设2 条测线。 在侧墙上每隔2～4 m 布设 1 个收敛监测断面，用收敛仪测量水平收敛位移。
3）监测要点 ：将城市高程点的高程引至基准点 ，作为拱顶下沉的基点。 水准基点应不少于 2 个，应设在距离观测部位50 m 处，将装有反射膜片的保护盒固定在预埋件上，以避免施工对水准点造成破坏。 周边收敛位移量测应在每次开挖后尽早进行，初读值应在开挖后12 h 内取读数值，最迟不大于 24 h，而且必须在下一循环开挖前完成初期变形值的读取。
施工监测控制值和预警值见表3。 表 3 中可量测值是指开挖后埋设测点后的量测量，因为实际上地层在开挖过程中已经发生了变形，一般很难量测到这个变形量，根据有关分析和施工经验，“可量测值”约为总变形值的1/4～1/5。
3. 2. 7 监测数据处理
1）对围岩及支护状态观测，详细记录洞内各项作业、时间与进尺，描绘每一开挖断面的工程地质断面和水文地质断面，记录描述支护厚度、质量等情况。 每周绘制工程地质和水文地质纵向剖面图。
2）对洞内变形和支护格栅，记录填写日变化量和累计量的日报表，绘制累计变化量与时间、累计变化量与进尺关系散点图。分别对各变形值和应力值进行回归分析，根据回归曲线的拟合好坏程度，选择相关系数或方差最小的函数为该量测数据的回归拟合曲线，并求得回归趋势，对洞室稳定和支护状态进行预测和判断。
3）对于地表沉降观测，除对各断面观测点绘制沉降与时间、沉降与进尺关系散点和回归分析外，尚需绘制各量测断面各测点的沉降关系即沉降曲线，绘制最大沉降点沿洞内纵向的沉降关系曲线。
4）对监测数据进行分析 ，出现下列情况之一时 ，暂停施工，分析原因，研究对策：
①量测数据有不断增大的趋势；
②支护结构变形过大或出现明显的受力裂缝且不断发展；
③时态曲线长时间没有变缓趋势。
3. 3 富水粉细砂层治理
针对内拱脚粉细砂层不断有大量水和砂涌出的严重状况，将开挖集水坑引流抽排、钻孔埋管真空泵抽水和无砂混凝土管降水3 种施工方法同步进行作业。
1） 对出水严重的区域 ， 在下台阶底部人工开挖500 mm×500 mm×300 mm 的集水坑，引流水集中抽排。在初期支护侧壁渗水严重区域，采用埋置引流管的方式进行。
2）钻孔埋管使用真空泵抽水 ：首先 ，使用水钻沿联络通道底拱部位钻直径50 mm 孔，间距 1.5 m，共计6 个孔（联络通道侧墙左、右各 3 个孔），其次 ，在每个孔内布设1 根长 9 m，DN50 mm 的镀锌钢管，镀锌钢管上钻孔呈梅花状布置，管外面施作 1 层透水网布，然后，将6 根管串联，使用真空泵进行抽水作业。
3. 4 隧道内管片加固施工
施作联络通道洞门时，拆除通道侧开口环的混凝土衬砌管片前，应先在联络通道开口环上不开口的主要受力部位设立多个14 号工字钢制作的支撑点 ，支撑点与管片之间设置木板，以防损坏管片表面，联络通道两侧各加固3 环，各环的钢支撑利用工字钢连接成为整体，以增强支撑的整体稳定性。 设立抗拉杆件与内支撑骨架相连，防止和减少区间隧道在通道位置处的管片发生过大变形。 待联络通道的钢筋混凝土结构达到设计强度之后，再拆除隧道内的临时钢支撑并再次拧紧开口处两侧相邻衬砌管片上的所有连接螺栓。
联络通道处的临时钢支撑由Q235Ⅰ14 型工字钢与脚手架管组成，通过焊接连接。
4 结语
1）在暗挖隧道不具备地面加固处理的情况下，可采用洞内放射型双液法加固地层，降低了拱顶塌方的机率，也增强了止水作用，大幅提高了施工速度和安全性。
2）通过同时采用钻孔埋管真空泵抽水、开挖作业面施做集水坑、埋设无砂混凝土管降水 3 种施工方法，保证了在内拱脚遇富水粉细砂层情况下，下台阶施工无水作业。
参考文献：
[1] 北京城建集团有限责任公司． GB 50299-1999，地下铁道工程施工及验收规范[S]. 2003 版，北京：中国计划出版社，2004．
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