关键词：双液浆加固；真空降水；沉降控制；压力保持平衡
0前言
随着国民经济的发展，铁路、公路等基础建设中隧道的修建数量在日益增多。在国内地铁车站建设尤其是开挖过程中会遇到各种地质，地质条件较差的地层,无形中加大了施工难度。会展中心站由于受既有1号线车站的条件的限制，零距离下穿1号线换乘节点土方开挖成为施工难点，主要穿越了承压水粉细砂层，尤其是换乘节点位置四周为地连墙形成封闭结构。常规降水效果差，土体二次固结易造成既有线沉降，封闭环境下注浆易造成既有1号线隆起，从而影响既有线运营，风险系数高。为保证安全顺利和按期建成该工程，在整个开挖施工中土体降水及加固是关键。在该种环境下，选择合理的降水加固工艺保证既有1号线结构稳定显得尤为重要。该技术的提出和实施，有望解决地下工程的 一个较大的难题，突破下穿工程的瓶颈 为国内地铁建设的发展奠定重要的基础。
1 工程概况
1.1工程简介
会展中心站为地下三层14.0m双柱岛式车站，车站标准段宽度为23.1m，总长167.02m，站台宽度14m；站址处地面标高约90.001-91.950m，顶板覆土厚度为1.7-3.5m，采用明挖顺作法施工。其中1号线车站设计中在换乘节点底板下设置了两排800厚地下连续墙，底板预留了打开条件，框架柱下设置了钢管柱，钢管柱下预留直径2000mm支撑桩，插入基底深度25米。且换乘节点位置1号线底板下3m土层采用?600@1000mm双管高压旋喷桩抽条加固和?600@600mm并排旋喷桩裙边加固。
下穿1号线暗挖段临时支护采用工20a型钢钢架，钢架间距0.5m，钢架接头采用M24螺栓进行连接，钢架与既有1号线地连墙采用植筋连接，钢架之间焊接Φ22连接筋，间距1m梅花形布置，挂设Φ8单层钢筋网，喷30cm厚 C25混凝土。径向打设C22砂浆锚杆，间距1m×0.5m梅花型布设，拱腰、拱脚均设2根?42锁脚锚管，L=3.0m。两侧导洞采用上下台阶法开挖，台阶距离按5m控制。待换乘节点南侧主体结构施工完成再从南端头进入换乘节点暗挖段进行开挖。
1.2开挖设计概况
与1号线换乘节点处采用暗挖法施工，首先对换乘节点土体进行注浆加固，其次分部分块破除原1号线围护结构地下连续墙，完成侧墙及底板，然后开挖中间土体，施工底板与两侧底板联通，第三结合原预留钢管柱及工程桩施做底梁及柱，最后待下部结构施工完成后，打开原1号线预留楼梯处底板，施工完成楼梯及内部结构。
1.3工程水文地质情况
会展中心站暗挖地层主要为②41层粉砂、②51层细砂土层松软、易坍塌。车站暗挖段埋
深约27.0m，位于地下水位以下，须以打设降水孔进行基坑降水，基坑中心处地下水位降至基坑底面下不小于0.5m，基坑降水深度约7.9m。
2 工程重难点
本段涉及地层主要为微承压水主要赋存于第②41粉砂、②51细砂层含水土层中土体无自稳能力，呈流塑状，极易发生溜塌，开挖时易产生涌水涌砂，超前支护措施施做困难；下穿既有1号线地铁车站为Ⅰ级风险源，如何确保1号线结构稳定，地铁正常运营是本工程施工的难点。施工风险高难度极大。在注浆时，如何保持封闭土体的压力平衡避免引起1号线的隆起。
3 真空降水，双液浆土体加固施工方法
3.1开挖施工工艺流程
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图1：开挖施工工艺流程图
3.2操作要点
3.2.1施工准备
（1）编制开挖施工组织设计。
（2）降水管及集水总管的购置，集水总管的加工。
（3）根据土体降水加固计算结果，合理布置降水管及注浆孔。
（4）对降水及注浆作业人员进行技术培训；设置专门的降水班组、注浆班，进行降水管路的日常安装及真空泵注浆机的维修保养，并加强检查管线的连接。
3.2.2土体降水加固设计
（1）暗挖段真空轻型井点降水。
①暗挖降水管布设具体见图2。图中真空轻型井点降水：在会展中心站负三层原有1号线地连墙上通过水钻打孔埋设水平真空降水管，在开挖范围内的下台阶每层布设15根南北贯通的真空降水管，纵向搭接不小于1m；如无法满足开挖要求，降水管间距调小，进行加密。真空降水管纵向间距1.5米，为了降低底部水位，可在底面布设一排真空降水管，真空降水管均与集水总管连接，将水通过集水总管排出。
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图2：暗挖段降水管布设图
②井点管的埋设。准备工作包括材料及设备准备。
先排放总管，再埋设井点管，用弯联管将井点管与总管连通，然后连接抽水设备。
井点管的埋设由于暗挖段富含含水细砂，降水井管无法打入暗挖土层，一般采用钻机开孔埋设，钻孔要保持垂直，直径为300mm，以保证管壁有一定的砂滤层。钻孔贯通暗挖段土体。钻孔打好后，立即插入井点管，井点管要位于钻孔中央，四周密实填灌粗砂，砂滤层厚60-100mm，充填高度至少超过滤管顶1.0-1.5m。井点填砂后，用快速水泥土封口捣密实，深度至少0.5m，以防漏气。
③井点管的使用
a、井点系统全部安装完毕后，进行试抽，以检查有无漏气现象。开始抽水后一般不要停抽，一般是细水长流，出水澄清。
b、使用井点时，应连续抽水，以防滤管堵塞及地下水回升，引起1号线的沉降开裂。
c、井点的正常出水规律是先大后小，先浑后清，如果发现异常，则要及时检修。真空度是判断井点使用效果的尺度，作业中要经常观测，适时调整调节阀。如发现真空度不足，要立即检查井点系统有无漏气，并采取相应的技术措施。
d、一套抽水设备的总管长度控制在20m-30m,一台真空泵接井点管数量控制在12根-13根，降水效果最佳，真空泵布置在井管附近。
e、真空轻型井点降水材料及连接说明
真空井点系统由井点管（管下端有滤管）、连接管、集水总管和抽水设备等组成。
井点管采用φ32mmPP2管，主管采用φ75mmPP2管；插入土层的支管必须包双层100目滤网。每排井点管与总管连接，总管接入真空泵。井点管和总管之间采用32mm钢丝软管连接，并在连接部位加设阀门，控制井管降水；总管和真空泵连接采用75mm钢丝软管连接。详见图3、图4。
④真空轻型井点管的密封。降水过程中，降水管的密封性与开挖息息相关。通过实践总结，在每个井点管安设单独阀门，可以更好地控制降水系统，如某个井点管因连接部位胶布缠裹不严，或插入土体中漏气，影响了正常降水，则通过关闭该井点管阀门，并不影响整个降水系统的运转，作业人员单独维修该井点管，待检查无漏气时，可直接打开阀门，接入整个降水系统中。
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图3：降水管布设纵断面图 图4：降水管布设平面图
（2）挖段水玻璃-水泥浆双液浆注浆
①暗挖注浆孔布设具体见图5。图中双液浆注浆：在暗挖下层台阶进行降水且满足要求时，在负三层原有1号线地连墙上通过水钻打孔进行注浆孔布设，注浆孔根据设计注浆扩散半径为0.7m，将注浆孔纵横间距设为1.4m。在开挖范围上台阶内每层布设15根13m长的真空降水管，垂直插入加固土体，共计4层；如无法满足开挖要求，降水管间距调小，进行加密。且注浆孔钻孔过程中应避免1号线运营原有预留的结构柱及下翻梁。并在结构柱进行注浆孔的加密。采用双液浆加固土体，水灰比为1.0，加固后的土体无侧限抗压强度应达到0.8-1.0MPa，渗透系数小于1.0×10 cm/s。注浆压力为0.3-1MPa。注浆过程中保持下台阶真空降水，若1号线发生隆起及早停止注浆。
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图5：暗挖段注浆孔布设图
②成孔。注浆孔采用TXU-75型钻机成孔，钻杆采用φ89中空钻杆，钻机按照指定的位置就位，并在技术人员的指导下，调整钻杆角度，对准孔位后，钻机不得移位。孔间距为1.4×1.4m梅花形布孔。
钻进成孔：按注浆长度及注浆范围要求，要严格掌握钻杆深度，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定该地层条件下的钻进参数施工。
退出钻杆：严格控制退出速度，每次退出不大于200mm，均速后退．退出后的钻杆应及时清洗干净，以备后用。
③注浆。为确保车站西侧导墙施工中不塌孔，选取止水效果较强的水泥+水玻璃双液浆。水泥浆：水玻璃为1：0.5
④后退式(WSS)注浆施工。注浆管采用后退式(WSS)注浆施工，分节钻孔，每节长度为2.0m，两节之间采用双孔专用接头和专用钻头钻孔。单次注浆长度6m，其中有效长度3.5 m (4.5m)。
表1：配比表
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注浆参数
a.注浆压力施工孔0.3～1MPa。
b.浆液扩散半径：注浆扩散半径为0.7m
c.凝固时间：1-2分钟，为速凝注浆；
d.钻杆回抽幅度：约15-20cm；
e.注浆速度：与地层孔隙及连通情况、地层密实度有关，因此注浆速度暂定为每分钟不大于10-20L；
f.注浆结束标准：注浆量与注浆压力双控注浆，每孔注入定量浆液，且压力达到注浆终压，即可结束注浆。如压力长时间不上升，流量不减少，可能为跑浆现象，采用间歇注浆。
（3）下部台阶降水开挖
在注浆满足土体加固要求时，进行上台阶土方开挖，边开挖边进行拱架支护，在掘进3榀后，在洞内垂直布置真空降水孔，对下部台阶开挖土方进行真空降水加固，进而进行下部台阶土方进行开挖立拱架。循环向前开挖。
5 既有结构实测分析
5.1沉降控制值及沉降量
新建地铁车站下穿段施工过程中，采用自动化与人工监测相结合，动态与静态相结合的监测方式。通过对既有地铁车站底板结构及轨道变形的实时监测，做好应急处理准备工作。根据控制指标要求严格的特点，见表1，将控制指标分解到各个施工步序 中，分阶段控制既有地铁车站的沉降量。监测点布置如图4所示。
表2：既有车站监测控制值
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图6：既有线车站测点位布设图
监测数据表明，在新建地铁车站下穿施工中，各阶段监测点的累计沉降量均未超出控制值。 其中道床结构的最大累计沉降量为1.5mm,既有车站结构的最大累计沉降量2mm,均满足控制指标。
5.2沉降原因分析及措施
在新建下穿地铁车站施工过程中,要求上层既 荷载及施工过程中各种不确定因素影响。既有地铁车站结构沉降变形不超过3mm,其主要原因是由于新建地铁车站开挖跨度大、开挖高度高、初期支护结构封闭时间长、掌子面变形大等。
（1）引发既有地铁车站结构沉降的主要原因是 用水泥浆进行初期支护背后回填注浆、降水施工、开挖掌子面应力释放、开挖跨度大、高度高。
（2）开挖时车站基底扰动，从而引起既有结构下沉。
通过分析既有结构沉降原因，结合新建车站施工情况及工程经验，提出了几种沉降控制措施：降水注浆同步进行、双侧壁导洞法开挖、增加临时立柱、新建结构对既有线进行托举。
6 结论
针对暗挖土层特殊的地质条件及水文地质条件，项目进场后总结前期施工经验，结合本项目实际情况，初步采用“真空降水→双液浆注浆加固→开挖支护”的流程，遵循“加强降水是根本基础、超前注浆加固是安全保障、快挖快支快封闭是组织关键”的原则。
采用水平真空轻型井点降水效果较显著，保证了暗挖段开挖正常进行。且有效抑制了前期施工中存在的流砂、暗挖土体注浆无法加固的现象。施工期间开挖的安全质量得到了有效的控制。
参考文献
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[2]黄合理.地铁隧道穿越既有车站的沉降预测及加固措施[J].现代隧道技术,2013,50(02):114-118.
[3]毕俊丽,王伟锋.新建地铁车站零距离下穿既有线区间影响分析[J].现代隧道技术,2010,47(05):65-70.
论文作者:霍智坤
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2期
论文发表时间:2020/3/17
标签：注浆论文; 车站论文; 结构论文; 总管论文; 地铁论文; 真空论文; 底板论文; 《城镇建设》2020年2期论文;