地鐵暗挖隧道下穿雨水方溝的施工技術

孫 亮

(中鐵十四局集團 隧道公司，濟南 250002)

1 工程概況

北京地鐵九號線太平橋站—北京西站區間線路基本呈西南—東北走向，線路出太平橋站后，區間與廣安路近似平行。區間在左線K9+563.565～K9+617、右線K9+578～K9+632范圍內下穿市政雨水方溝。雨水方溝與區間交叉段地面位于6路公交車站停車場用地內，地面公交車輛較多。

雨水方溝與區間隧道結構關系見圖1。

圖1 雨水方溝與區間隧道結構平面位置

雨水方溝為并排兩個5.5 m×2.5 m的箱形結構，區間隧道頂與管溝內底距離為4.5 m。雨水方溝左、中、右邊墻均為磚墻，頂板為混凝土蓋板，底板為混凝土基礎，邊墻外50 cm處設置27 cm×50 cm擋水墻。溝內雨污合流水位18～20 cm，雨季最高水位2.0 m，且存在嚴重滲漏水現象。

該段線路穿越地層主要為砂卵石地層，且雨水方溝年久失修存在嚴重的滲漏水。根據工前空洞探測成果顯示方溝下方存在8處空洞異常區，多在地下5.5 m處。

2 施工方案及主要施工工藝

太～北區間下穿雨水方溝施工其周邊環境復雜、工程及水文地質狀況差，且雨水方溝本身年久失修、存在嚴重的滲漏現象，對施工安全造成了較大的影響。在工前針對施工各環節制定了專項措施，確保施工安全。

2.1 地質異常區的處理

下穿段地質異常區圍巖穩定性更差，且存在富水區域，開挖過程中極易造成隧道掌子面的失穩，必須對異常區提前進行加固處理。基本方案為在方溝底板上鉆孔并打設注漿管，對底板下方土體進行加固。

方溝下方的加固處理分為兩循環完成。第一循環:在方溝東半側水流上游修建臨時擋水圍堰，將水流全部倒入方溝的西半側，確保東半側處于無水狀態。在東側方溝底板測放區間隧道中心線，確定注漿加固范圍。在方溝底板上用水鉆垂直鉆孔，穿透底板后打設注漿管后再進行注漿加固。注漿管采用φ25焊接鋼管，長度3～3.5 m，梅花型布置，間距為1 m;邊墻部位斜插角30°打設小導管。

注漿加固范圍為雨水方溝底部至區間開挖輪廓外1 m，注漿管布設范圍為區間隧道中線兩側各5 m范圍內，具體布置形式如圖2、圖3所示。

注漿漿液采用水泥漿，漿液水灰比0.8～1.0，注漿壓力0.3～0.5 MPa。注漿時應加強現場巡視，避免因注漿而導致的方溝結構發生局部隆起。注漿施工結束后，采用防水水泥砂漿對底板注漿管管頭部位進行處理。

圖2 區間過雨水方溝拱頂加固范圍示意(單位:m)

圖3 區間過雨水方溝加固剖面(單位:m)

2.2 雨水方溝內部防滲、加固處理(如圖4)

圖4 雨水方溝防滲處理(單位:mm)

1)在雨水方溝內底鋪50～60 mm的細石混凝土保護墊層;

2)鋪設一層LDPE柔性防水卷材，外層貼過水帆布，采用膨脹螺栓將其錨固在墻體上;

3)在區間左右線保護范圍內用φ800的軟管進行導流。

2.3 隧道過雨水方溝段施工保護措施

2.3.1 超前探測

在區間下穿雨水方溝加固段開挖過程中，在掌子面核心土的上方增設兩個超前探孔，探明開挖拱頂的水文地質狀況，指導下一循環開挖施工。探孔打設深度 3.5～4.0 m，仰角 15°～20°。

2.3.2 超前注漿

在管溝前后15 m的范圍內，每榀格柵開挖前打設雙排超前小導管，并采用水泥水玻璃雙液漿注漿加固，使加固后土體具有一定的抗滲性(抗滲系數小于10－8cm/s)。超前導管采用 φ25鋼管、厚2.75 mm、長 2.0 m，環向間距0.3 m，縱向間距0.5 m，如圖5所示。

圖5 區間加固段導管布設(單位:m)

超前注漿應保證導管注漿飽滿。在導管接頭部位設置止漿環，通過確保注漿壓力和注漿量來保證注漿效果。注漿壓力達到終壓且注漿量達到設計注漿量的80%時，可停止注漿，或注漿壓力雖未達到設計注漿壓力，但注漿量已達到設計注漿量時，亦可認為該孔已經注滿。注漿必須確保每根導管注漿均達到飽滿的程度。

2.3.3 臺階法土方開挖

區間正洞土方開挖采用臺階法施工，以臨時支撐分上、下臺階分別掘進(圖6)。上下臺階間最小步距不小于5 m;左右線開挖步距不小于15 m。開挖時首先環形開挖上臺階，并預留核心土，核心土尺寸不小于2 m×2 m。待上臺階初支完成后，再環形開挖下臺階，及時施作初期支護，使隧道初支及時封閉成環。如圖7示。

圖6 上下臺階間增設臨時支撐

圖7 臺階法施工步序

2.3.4 格柵架設

為減小區間隧道開挖過程造成的拱頂沉降，實現快速封閉的原則，每榀格柵增設臨時鋼支撐I16a。格柵架立步距為0.5 m，架立偏差3 cm內，嚴格按規范施工。連接筋采用φ22螺紋鋼，環向間距0.5 m，內外雙層布置。鋼筋網片采用φ6.5鋼筋，網格尺寸150 mm×150 mm。網片間搭接長度不小于2個網格，且允許偏差控制在±25 mm;在上臺階每榀格柵側墻節點處各設一根鎖腳錨桿(φ25×2.75，L=1 500 mm)，并壓注水泥漿。

2.3.5 噴射混凝土

1)格柵架立完成后及時報檢，報驗合格后迅速錨噴封閉成環，以達到有效控制地表沉降的目的;

2)噴射混凝土表面密實、平整、無裂縫、脫落、漏噴、空鼓等現象，低凹處矢弦比不大于1/10。

2.3.6 初支背后回填注漿

初支封閉成環后，應及時施工背后回填注漿，確保初支背后密實，控制拱頂及地表沉降。

1)注漿及時跟進，在距開挖工作面5 m的地方進行;

2)注漿采用φ32鋼焊管，注漿孔沿隧道拱部及邊墻設置。環向間距:起拱線以上為2.0 m，邊墻為3.0 m;縱向間距為3.0 m，梅花型布置;注漿深度為初支背后0.5 m;

3)漿液采用水泥漿單液漿。

3 監測實施方案

針對下穿雨水方溝施工的監控量測，主要從雨水方溝內部、洞內兩方面進行。在雨水方溝內部對應的地段布設監測點，并根據監測數據模擬沉降曲線;在區間隧道內設置拱頂沉降點和凈空收斂點，通過監測區間隧道拱頂的沉降和凈空的收斂，來評估隧道的安全狀況。

雨水方溝監測點均布置在方溝內部，在區間正上方監測斷面縱向間距5 m，影響范圍內10 m一組監測斷面。

4 小結

太平橋站—北京西站區間下穿雨水方溝已經順利通過，施工期間未發生任何安全、質量事件，雨水方溝最大沉降4.7 cm。總結其中經驗有下述幾點:

1)工前對周邊環境及工程水文地質進行精細的調查，施工中強化地質超前探測，根據調查、探測結果，制定有針對性、可操作性強的安全、技術措施;

2)重視水的影響，重視異常地質狀況的影響并進行有針對性的處理;

3)結構的快速封閉和及時的回填注漿是控制地層及建(構)筑物沉降的關鍵;

4)加強監控量測，以監測數據實時指導現場施工。

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