摘要：呼和浩特地铁1号线一期工程三间房～西二环路站盾构区间联络通道施工地质条件复杂，且其上方为乌素图沟，根据《呼和浩特市轨道交通1号线一期工程防洪评价报告》可知，乌素图沟河段冲刷深度为6.18m，该处盾构区间的结构覆土约9.5m，联络通道处盾构管片破除及开挖过程中，极易发生涌水。联络通道地面上方北侧有两条高架DN800热力管道东西横穿，施工过程一旦发生地面塌陷，极易造成管道基础下沉而导致管道破裂，施工风险很大。为确保联络通道及泵房开挖安全，经参建单位各方研究，将原有的单一地面旋喷桩加固变更为地面旋喷桩初加固+洞内WSS注浆补强+地面降水辅助相结合的方式，取得了良好的加固效果。本文对施工过程进行总结，为后续类似工程提供借鉴。
关键词：三重管；水平注浆；加固效果；环形全断面
1 引言
随着社会经济的快速发展，城市轨道交通作为一种电能驱动、快捷便利的公共出行方式受到了许多城市的欢迎，也极大满足了居民的生活需要，在国家政策的推动下，我国城市轨道交通近些年取得了巨大发展。在各地施工过程中，盾构区间隧道联络通道及泵房施工由于其多数采用暗挖工法，施工工序较多，且多数处于地下水位以下，施工难度和风险很大，不可预见因素众多，并且是区间隧道土建施工关键线路上的最后一环，也是在工期最紧张的时候，成功与否决定着整条线路能否如期通车，因此，如何保证联络通道开挖施工安全可控，显得尤为重要。
2 工程概况
2.1工程简介
三间房车辆段出入段线区间东接西二环路站，西接三间房车辆基地。起止点里程为左（右）线：SJFDc（r）K0+035.060～SJFDc（r）K1+500.000，出入段线线路采用V形坡，线路长1464.940m。区间采用两端明挖法+中间盾构法施工。其中区间在左线SJFDcK0+348.619（右线SJFDrK0+352.000）处设置一处联络通道兼泵房，其底板埋深约为18.82m，采用矿山法施工。
联络通道结构采用直边墙复合式衬砌，采用台阶法施工，结构初支250mm，二衬400mm，开挖宽度3.8m，高度4.22m，泵房净尺寸2.5m×2.5m×3m。初期支护为格栅钢架、网喷混凝土，二次衬砌为钢筋混凝土，初期支护与二次衬砌之间铺设柔性防水层。
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图2-1：联络通道兼泵站结构平面图
2.2 工程地质及水文地质概况
2.2.1、地层岩性
根据钻探资料及室内土工试验结果，本区间联络通道隧道主要穿越3-2粉质黏土，3-6中砂、4-2粉质黏土、4-4粉砂、4-5细砂，地层描述如下：
表1-1 地质参数表
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图2-2：联络通道兼泵站地质纵剖面图
2.2.2 水文地质
经现场实测，本场地赋存一层地下水，地下水类型为潜水（二），地下水详细情况见下表：
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地下水的补给来源主要为人工降水垂直入渗补给，其次为地表水的入渗补给和灌溉补给，地下的排泄方式主要为人工开采和自然排泄。因乌素图沟常年有水，加之砂层地质，地下补水性强。
3 地层加固方案的选择
一般区间联络通道可采用的加固方法有：地面旋喷桩、洞内注浆、和冷冻法三种。前期按照设计，我们对原有河道进行改移加固，在联络通道上方按照设计进行了地面旋喷桩施工，但由于施工深度较大（最大处22m），地质不均匀，造成旋喷桩加固效果不理想，对掌子面取芯时，水泥柱不连续，咬合不密切，掌子面下半部分仍有少量水持续流出，加之地层是富水的粉砂层，一旦形成水路，会形成水漏斗，通过砂层连通到旁边的河水，造成涌水涌砂的巨大风险。通过取芯及旋喷后洞内打探孔，经过勘察、设计、监理等单位共同现场会商，最终决定采用地面旋喷桩初加固+洞内WSS注浆补偿+地面降水井辅助的方式，结合开挖前洞内钢支撑加固措施，确保联络通道及泵房整个施工过程安全可控。
3.1 地面旋喷桩初加固
本区间联络通道加固范围：竖直方向加固范围为原地面以下8.6～21.8m，平面加固范围沿隧道方向9.8m，沿联络通道方向17.2m。加固的目的是提高土体强度和止水。
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图3-1：联络通道加固平面图
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图3-2：联络通道加固剖面图
本区间联络通道加固方式采用三重管高压旋喷桩加固，旋喷桩直径为800mm，间距600mm，旋喷桩强度等级为42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比为0.8～1.2，桩位布置形式如下图：
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图3-3：联络通道加固区旋喷桩平面布置图
3.2洞内WSS补偿加固
在盾构隧道掘进前完成了联络通道处地面旋喷桩的加固（采用三重管加固），现对联络通道进行洞内WSS环形全断面注浆加固补强，本次注浆加固采用的工艺是一次性成孔分段控制注浆（前进式注浆），注浆是从右线隧道开挖面向左线隧道单侧注浆，注浆范围是联络通道开挖轮廓线以内和以外1m范围内，在开挖面中间部位打设水平注浆孔，在开挖轮廓线外部位打设带角度（外插角12°）的放射性注浆孔，注浆孔深度均打至对面隧道管片外壁，注浆孔共布设58个，注浆孔相邻孔间距为0.5m-1.0m。注浆的目的是提升加固体的四周止水效果。
注浆按照从内到外的顺序，注浆流程共分三步：
第一步，先注中间部位K1-K9号孔位，此段孔位注浆压力最大不能超过1.5Mpa，注浆孔为水平孔；
第二步，K1-K9号注浆孔完成后接着注K10-K34号孔位，此段孔位注浆压力最大不能超过2Mpa，注浆孔为水平孔；
第三步，K10-K34号注浆孔完成后接着注K35-K58号孔位，此段孔位注浆压力最大不能超过2.5Mpa，注浆孔为放射孔，外插角度12°；
注浆时遵循隔孔跳注的原则，严禁按照相邻孔位逐孔注浆，注浆液采用双液浆，每个注浆孔的注浆量控制在1.5t-2.5t（水泥用量），水玻璃和化学浆液的用量根据注浆情况进行现场调整，注浆孔的平面布置图如下：
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图3-4：注浆孔位布置图
3.3地面降水井
根据设计要求，联络通道必须保证在无水条件下进行施工，降水应降至结构底板以下1m。本区间联络通道底板埋深为18.82m，为保证降水效果，故降水井深取25m，底板处于4-5细砂层，渗透系数为5m/d。根据潜水完整井模型计算，现场布置8口井，选用8台100QJ5-48/12型潜水泵，再采用市电加发电机双回路的措施，可以保证水位抽降到地下22米以下，达到联络通道的无水作业条件。打设降水井的目的是防范在高水压环境下，加固体被水击穿造成涌水涌砂的风险。
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图3-5：降水井平面布置图
4.结语和建议
通过采取以上三种方式联合加固的措施，现场取芯连续，强度较高且无渗漏水现象。地面旋喷桩初加固使得联络通道上方土体强度整体增强，开挖过程中拱顶部位形成拱形支撑，保证拱顶不掉块、不渗水，使联络通道和废水泵房土体得到挤密，开挖过程中不致产生垮塌、流砂。洞内WSS注浆主要对地面旋喷桩加固不到的部位进行补充，使土体强度和隔水性能得到进一步加强。最后再采用地面降水井进行24小时不间断降水，控制周围地下水向联络通道范围内的补充速度，减少水流对砂土的冲击，确保隧道无水作业条件和废水泵房开挖过程坑壁稳定。该联络通道为呼市地区施工的第一条联络通道，施工参建各方无可参考设计和施工经验，同时受环境限制，各种设计措施很难达到理想效果，这种多种方案相结合的方式，虽然会造成一定的加固富余和费用浪费，但却能够做到质量和工期完全可控，对通车要求紧，安全管理严格的轨道交通施工可以作为一种较好的借鉴，但整体来说，在这种高流速富水地层中，无论采用何种注浆方式，效果都不太理想，建议后期在该类地层中施工时，采用冻结法进行加固，虽然费用较高，但施工工期、质量均可控，安全风险也大大降低。
参考文献：
［1］王梦恕，中国隧道及地下工程修建技术，人民交通出版社.
［2］张永成，注浆技术，煤炭工业出版社。
论文作者:郭晓峰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/8
标签：注浆论文; 通道论文; 区间论文; 泵房论文; 地面论文; 盾构论文; 隧道论文; 《基层建设》2019年第32期论文;