摘 要：联络通道作为地铁隧道重要的附属设施，联通左右两条隧道，在地铁正常运营过程中发挥其不可或缺的重要作用。在地铁隧道工程中，联络通道施工的顺利与否直接影响到整个工程的进度。文章介绍了某软弱地层中联络通道施工的工艺、流程及关键技术要点，提出了“地下连续墙+搅拌桩”的土体加固方式。工程实践表明，采用“地下连续墙+搅拌桩”的土体加固方式，结合盾构机通过土体加固区的合理操作，有效地控制了沉降和变形，保证了施工安全。

关键词：地铁隧道；软弱地层；联络通道；土体加固

 

      随着我国地下隧道建设规模的不断扩大， 隧道所需穿越的地层也越来越复杂。 在联络通道施工中， 往往不可避免地遇到地质情况不良、 地层不稳定的情况， 这给联络通道开挖带来很大的难度，若处理不好， 可能会导致涌水、 涌砂等问题， 引起土体塌方、 地表下陷事故， 造成地面坍塌、 建（构） 筑物损坏， 甚至会破坏已经成型的隧道， 存在巨大的安全隐患及风险^[1,2]。 面对这种情况， 需要在充分利用现有资源并考虑施工成本的同时，顺利完成联络通道工程施工， 为隧道日后正常的掘进施工打下坚实的基础。

 

      珠江三角洲城际快速轨道交通广佛线 8 标【虫雷岗站～千灯湖站～金融高新区站盾构区间】 双线总长 2196.54m。 盾构隧道沿佛山市桂澜路下行，呈南北走向， 沿线无重要建筑物， 区间隧道主要在<2-2>淤泥质粉细砂层、 <3-2>粗砂层、 <5-2>硬塑状粉质粘土层中通过。

      虫雷千区间联络通道位于虫雷岗站～千灯湖站区间， 地面情况是市政主干道的桂澜路， 联络通道所在范围地层情况从上往下依次为： 0～3m 为<1>人工填土层， 3～8m 为<2-2>淤泥质粉细砂层， 8～13m 为<3-2>中粗砂层， 12～15m 为<5-2>硬塑状粉质粘土。 具体地质情况统计见图 1 所示。

      联络通道洞身开挖范围为全断面<3-2>中粗砂层。 根据地质详勘报告所述， <3-2>中粗砂层为良好的富水和透水地层， 渗透系数为 8.62～29.11m/d， 地层极为不稳定， 此地层属于软弱地层。

 

      从地面采用素混凝土 “连续墙+搅拌桩”方式进行加固。 在盾构机掘进到达土体加固区时， 严格控制掘进参数， 减小推力， 降低掘进速度， 使刀盘均匀地切削土体加固区。在盾构机最后一节台车通过土体加固区后进行联络通道施工。 施工前先对特殊管片及其左右外延 3 环管片进行整环注浆， 形成有效的止水环， 并施做探孔察看加固情况， 符合要求后进行主体开挖。 施工时采用矿山法暗挖方式进行联络通道实体施工。

      从地面采用 600mm 厚素混凝土地下连续墙加 Φ550@400 搅拌桩结合加固， 素混凝土地下连续墙在加固体最外侧， 形成封闭的矩形体。

      加固范围为： 宽度为 21.2m， 纵向长度为 10.9m。 素混凝土墙从地面开始直到隧道底板下 3.5m 范围， 垂直长 17.7m； 搅拌桩垂直 断 面 加 固 范 围 为 从 地 面 开 始 至 不 透 水层<5-2>硬塑状粉质粘土层或全风化泥质粉砂岩<6>下 1m， 加固高度约 13m。 平面范围宽度为隧道边线外延 1.6m， 纵向长度为联络通道边线外 3.6m^[3]。 联络通道土体加固平面见图 2 所示。

      施工工艺流程见图 3。

      在软弱地层中进行联络通道施工时， 由于地层的不稳定性， 容易引起地层沉降大、 涌砂、 涌水等问题。 另外还需配合盾构法施工， 不至于影响整个工程的工期。 为了使得联络通道施工顺利完成， 在施工过程中采取了以下关键技术及措施。

      （1） 采用 “连续墙+搅拌桩” 在地面对联络通道区域一定范围进行预加固处理， 使得原来稳定性较差的软弱地层成为整体稳定性较好、 透水性差的 “加固体”， 奠定后续盾构机通过该区域及安全开挖施工的基础， 并将施工对周围地层的影响减到最小， 避免因施工引起的地层扰动导致地面大范围的不均匀沉降。

      施工过程中， 通过控制水灰比、 喷浆量和搅拌提升 （下沉） 速度、 桩的垂直度保证搅拌桩加固质量及在预定的加固范围内。

      针对软弱地层中连续墙施工， 采取了以下技术措施：

      ①提高砂层的稳定性措施： 结合现场实际情况， 针对存在一定厚度砂层的地质情况， 该层土易产生流砂、 稳定性差， 渗透系数大的特点， 拟采用提高泥浆粘度等措施， 以提高砂层的稳定性。

      调整的泥浆性能指标为：

      粘度： 25″～30″；

      比重： 1.15；

      PH 值： 8～9；

      胶体率： >99％；

      失水量： <20cc；

      虑饼厚： <2mm。

      泥浆投料配合比 （新鲜泥浆每 1m³用量） 为：

      膨润土： 120kg；

      CMC： 0.6～1kg；

      纯碱： 3～4kg；

      重晶石粉： 100kg；

      自来水： 910kg。

      ②地下连续墙施工中预防成槽塌方和处理措施：

      A） 预防地下连续墙槽孔塌方的措施：

      a) 通过缩短单元槽段的长度， 可缩短成槽时间， 有效利用土拱效应， 使成槽稳定。

      b） 对于部分杂填土层较厚或渗透系数大、 易流变的砂性土层中可采用大口径井点降水的方法，通过 降低水位， 固结砂性土体， 增加其抗剪强度，确保成槽稳定。

      B） 槽段坍方后的处理措施：

      浇灌砼时不能用搅拌车直接下料， 需用泵车在远离坍塌槽段的地方间接下料。

         

      广佛地铁盾构 8 标 【虫雷岗～金融高新区站】区间盾构工程， 盾构机在过 【虫雷岗～千灯湖】 盾构区间联络通道施工时， 采用上述关键技术及措施， 有效地克服因地质条件差、 安全风险大、 地下承压水丰富等传统施工方法的制约限制。 在节约成本的同时， 成功高效地完成了联络通道关键节点工程施工任务， 保证了整个工程的顺利施工，使得整个工程得以提前 3 个月完工， 节约了约120 万元的成本 。 工程质量也得到了最大限度的保证。 工程效果见图 4。

      目前， 在国内大规模运用盾构法修筑隧道这个大环境背景下， 联络通道的施工方法通常分为矿山法、 明挖、 冷冻矿山法。 怎样安全、 快速、高效地配合盾构法施工， 顺利完成联络通道施工成为重要的课题。 本文介绍的软弱地层中联络通道施工关键技术的成功应用， 有效克服了软弱地层地质条件差、 安全风险大、 地下承压水丰富等不利因素， 且在工期和成本上均优于明挖及冷冻矿山法施工方法， 可以让更多施工单位掌握并应用到实践中去， 对推动盾构施工技术的发展有现实意义。

 

[1]竺维彬，鞠世健.地铁盾构施工风险源及典型事故的研究[M] .广州：暨南大学出版社， 2009： 20-22.

[2]郑林森，严辉.土压平衡式盾构在富含水层中掘进的施工管理探讨[J] .现代隧道技术， 2007， 44 （增刊）：253-255.

[3] JGJ94-2008建筑桩基础技术规范[S]， 2008.

[4]张风详，傅德明，杨国详，等.盾构隧道施工手册[M]，北京：人民交通出版社， 2005： 564-565.

[5]竺维彬，鞠世健，史海欧.广州地铁三号线盾构隧道工程施工技术 研究[ C] .广 州：暨 南 大 学 出 版 社，2007： 50-51.