復雜地層下聯絡通道加固技術的探討

中鐵隧道股份有限公司 康召澤

復雜地層下聯絡通道加固技術的探討

中鐵隧道股份有限公司 康召澤

在城市地下工程建設中，作為2條隧道的連接部分，聯絡通道的作用至關重要。但受施工條件的影響及限制，聯絡通道的加固處理一直是施工中的一個難題，特別是遇到復雜地層時，聯絡通道的加固處理就顯得尤為重要和關鍵。本文，筆者從深圳地鐵1#線延長段7標的2#聯絡通道工程實例出發，著重闡述復雜地層條件下聯絡通道的加固處理技術，對于工程實際具有重要的指導作用。

一、工程概況

1.工程位置及范圍。2#聯絡通道位于坪洲站至西鄉站盾構區間中部，在新湖路下方，設計里程為CK 30 + 821.91 m，通道寬3.7 m、高3.9 m、長6.3 m、埋深11.2 m，不含泵房。

2.工程水文地質條件。該通道處上覆第四系全新統人工堆積層、海積層、海沖積層和殘積層，下伏加里東期混合花崗巖及燕山期花崗巖；從上至下依次為：7 m范圍內為填土層、填石層，7 ～ 11 m為淤泥質黏土，11 ～ 23 m為中粗沙層、礫沙層，23 m以下為黏土層。坪—西區間聯絡通道埋深11.2 m，地層以沙層為主，經抽芯檢查，發現該通道處地層互層明顯，情況復雜。

地質勘察發現，該通道區域的地下水位埋深2.1 ～ 4.5 m，水位高程0.36 ～ 2.37 m，水位變幅0.5 ～ 2.0 m。填土層、黏土層以及淤泥質地層的滲透系數為0.001 ～ 0.500 m/d，屬弱透水性；海積中粗沙層、礫沙層和圓礫層為強透水性，滲透系數為20 ～ 100 m/d。該地段地下水的總徑流方向為由東北向西南。在該工程施工中，雖然已按招標圖中要求的加固方案進行處理，但還是出現了加固效果不佳的現象，導致這種現象的主要原因是當地復雜的水文地質條件。

二、原加固方案及變更后的處理方案

在招標圖中，2#聯絡通道的加固處理設計為單管旋噴，考慮到地層的復雜性和工藝本身的特點，施工中增加了袖閥管注漿，但這種處理在中粗沙和礫沙層中的加固效果極差（開挖范圍內）。專家分析，造成這種現象的主要原因在于當地特殊的水文和工程地質條件。綜合考慮安全、工期等因素，且考慮到修改后的施工方案為原招標方案的延續，因而后期提出變更施工方案。

1.原加固設計方案和加固情況。雖然已經對2#聯絡通道的原加固招標設計進行了完善，但施工中還是出現了加固效果不佳的現象

（1）2#聯絡通道招標設計和施工圖設計情況。在招標設計中，通道中心設計里程為CK30 + 821.91 m，加固形式為密排單管旋噴（Φ600 mm@450 mm）；在施工圖設計階段，通道位置維持原招標設計不變，考慮到當地的地層特性，因而對招標設計進行加強，將其改為密排單管旋噴（Φ450 mm@450 mm）+袖閥管注漿，加固范圍如圖1所示。

（2）2#聯絡通道原加固施工情況回顧。按施工圖設計方案加固，加固方式為單管旋噴+袖閥管注漿，單管旋噴注漿量為250 kg/m，壓密注漿量為400 kg/m。加固完成后檢查發現：7 ～ 12 m加固效果好，巖芯呈柱狀，連續性好；12 ～ 15 m加固效果較差，巖芯呈塊狀，局部無加固體；15 m以下為原狀地層，無加固體。爾后，又采用雙管和三管旋噴進行試樁，但效果均達不到設計要求。

2.原變更施工方案的必要性。不管是從安全風險方面考慮，還是從法律法規和合同約定方面考慮，都必須對原設計方案進行變更和完善。

（1）安全風險方面。結合該線路中寶體公園站基坑開挖、寶—坪區間暗挖隧道、18標暗挖隧道施工中出現的涌水、涌沙和塌方情況來看，2#聯絡通道在原加固狀態下，即使采用洞內全斷面注漿，也無法保證達到安全開挖要求，無法完全避免涌水、涌沙的情況。

另外，該通道位于交通繁忙的新湖路下方，道路兩側為麻布村的樓房和商鋪。樓房高4 ～ 5層，距隧道邊線15 ～ 21 m。且隧道上方管線較多，有路燈線、雨水管、污水管、自來水管、煤氣管和電信光纜等。另外，西鄉街道管理所距左線隧道僅15 m，且大門正對2#聯絡通道。經調查：西鄉街道管理所的建筑為人工挖孔樁基礎，深26 m，為摩擦樁；隧道南側為麻布村居民樓，高4層，也為摩擦樁，距隧道21 m。在這兩棟房屋后方和兩側，還有多棟居民樓，地面環境復雜。

在采用原施工設計方案加固之后，取芯結果證明未達到加固目標，并且在右線挖孔樁取鉆桿過程中多次出現涌水、涌沙事故，最后不得不安放護筒才完成施工。這也進一步證實了原設計方案的欠缺和當地地下水的豐富。可如果僅靠洞內全斷面注漿，也難以控制風險。在地表環境如此復雜的地段，如果出現不可控的涌水、涌沙，輕則地表塌陷、管線受損、建筑物開裂，重則將會破壞成型隧道，造成無法估量的損失。由此，也得出了只有先進行降水施工才能滿足后續施工需要的結論。但在降水施工中，如果采用開放式降水，則不僅會因該通道地層的滲透系數較大而無法保證降水效果，而且可能導致附近建筑物出現不均勻沉降，最終造成嚴重的負面影響。因此，綜合考慮各方因素，最終確定采用連續墻帷幕式降水法。

（2）法律法規和合同方面。鑒于該聯絡通道特殊的地質條件和采用原設計方案的實際加固效果，在目前的條件下，將無法保證施工安全，嚴重時可能危及施工人員的人身安全。《中華人民共和國勞動合同法》第三十二條規定，“勞動者拒絕用人單位管理人員違章指揮、強令冒險作業的，不視為違反勞動合同……勞動者對危害生命安全和身體健康的勞動條件，有權對用人單位提出批評、檢舉和控告。”鑒于此，必須對原加固設計方案進行修改和完善。

三、最終確定的加固方案

經多方咨詢，并結合該工程的水文地質條件，最終確定選用“地下連續墻止水帷幕＋深井降水”的加固施工方案。

通道圍護結構為厚600 mm的地下連續墻，采用沖樁機配合槽壁機成槽，深入黏土層2 m。待2臺盾構全部通過后，在通道輪廓兩側施工800 mm降水井，井底在通道底以下3 m。

四、場地分期與平面布置

受場地限制，該連續墻的施工分兩期進行，一期主要施工原圍擋范圍內可施工的連續墻，二期為一期施工剩余部分，場地分期圍擋。根據該工程的施工條件，將連續墻的施工分為三個階段。

1.第一階段。一期圍擋內施工，包括導墻、泥漿池和連續墻的施工及路面恢復。

2.第二階段。在一期路面恢復并達到通車條件后，開始二期連續墻施工。在第一與第二階段施工過程中，當澆筑好的混凝土強度達到70%時，在連續墻施工接縫內側鉆3個壓密注漿孔，然后通過壓密注漿進行封堵，以加強止水效果。

3.第三階段。待2臺盾構機全部通過通道后，先在洞內對連續墻與管片縫隙注漿封堵，然后在新湖路中間占道并施工2口降水井，待達到降水條件后，再在洞內進行通道開挖工作。

五、結論

實踐證明，在聯絡通道施工中采用“地下連續墻止水帷幕＋深井降水”的加固方案，不僅是可行的，而且加固效果非常好。此項工藝的成功應用，為城市地下工程聯絡通道的加固處理提供了一個參考依據，特別是為類似地層條件下的聯絡通道施工提供了經驗。