長春市地鐵聯絡線下穿游泳池施工技術研究

于永軍

長春市地鐵聯絡線下穿游泳池施工技術研究

于永軍

（中鐵十八局集團國際工程有限公司，300222，天津//高級工程師）

長春市地鐵1、2號線聯絡線下穿建設年代久遠的長春市游泳池及附屬建筑物。由于受游泳池和地下管線的影響，導致周邊降水井難以施做，無法保證聯絡線暗挖施工無水作業。針對如何確保隧道下穿游泳池施工安全進行了分析研究，最終確定采用了全斷面注漿+雙排超前小導管注漿的處理方案，并在實際施工中取得了良好的效果。

地鐵聯絡線；下穿建筑物施工；方案比選；風險控制；監控量測

Author′s addressInternational Engineering of China Railway 18th Bureau Group Co.，Ltd.，300222，Tianjin，China

在城市建（構）筑物較密集的地區，地鐵線路通常在市區高樓大廈或建（構）筑物附近穿行，隧道暗挖施工不可避免地會對地表沉降、周邊建（構）筑物變形產生影響。而如何控制周邊建（構）筑物變形，確保結構安全，成為施工時必須克服的一大難題。

控制周邊建（構）筑物變形的技術措施通常有打設隔離樁、袖閥管注漿及洞內超前注漿等。打設隔離樁和袖閥管注漿造價高，且受地下管線、建（構）筑物等外界環境的影響較大，實施較為困難。洞內超前注漿又分為WSS（無收縮）深孔注漿和超前小導管注漿；WSS深孔注漿加固效果較好，但造價高，特別是循環時間長，對工期影響較大；超前小導管注漿循環時間短，且較為經濟。綜合以上因素，針對長春市地鐵1、2號線聯絡線下穿長春市游泳池及附屬建筑物施工工程，本文采取了“雙排超前小導管+全斷面注漿”的施工方案。該方案能保證土體注漿加固效果，且工期短、造價低、易于實施。

1 工程簡介

1.1工程概況

長春市地鐵1、2號線聯絡線位于長春市人民大街與解放大路交匯處東北角，連接地鐵1號線和2號線。該聯絡線隧道設計里程為K0+55.443～K0+ 321.808，總長約266.35m，頂板埋深為7.31～13.1 m，隧道為27‰的下坡。聯絡線穿越地層主要為粉質黏土層、黏土層，采用礦山法施工。聯絡線在K0+ 199.01～K0+229.01里程段下穿長春市游泳池，長度為70m，聯絡線隧道拱部距游泳池底板底部僅6.5m。該游泳池建設年代久遠，水池下方地質情況較復雜，且游泳池周邊有兩座低層建筑物，造成周邊降水井無法打設，即聯絡線下穿游泳池段開挖為有水作業，施工安全風險較大。聯絡線平面圖及橫剖面圖如圖1所示。

1.2工程地質與水文地質條件

該施工場地地層沉積具有一定的規律性，場地地層主要由五部分組成：道路結構層、人工堆積雜填土層、第四系中更新統沖洪積黏性土、砂土層及白堊系泥巖層。聯絡線工程地質特征表如表1所示。

施工現場勘查深度內，地層中存在3層地下水。第1層為表層孔隙性潛水，第2層為淺層承壓水，均屬于第四系松散巖類孔隙水；第3層為巖石裂縫水，屬碎屑巖類裂隙水。現分述如下：

（1）第1層地下水埋深為5.20～11.80 m，主要賦存于第四系黏土地層中，含水層水平、豎直向滲透性差異較小；

圖1 聯絡線平面圖及橫剖面圖

表1 聯絡線工程地質特征表

（2）第2層地下含水層埋深為8.00～11.80m，含水層為中粗砂②6層，主要賦存于中粗砂孔隙內，為淺層承壓水；

（3）第3層泥巖裂隙水含水層巖性為全、強、中風化泥巖，賦存于泥巖裂隙內。

1.3不良地質及風險源情況

（1）本場區的不良地質為人工雜填土。該土質結構松散不均，土層透水性好，管道漏水或地表積水下滲容易形成漏水洞穴，對洞室開挖特別不利。因聯絡線隧道所處的位置關系特殊，故大部分降水井無法打設。

（2）聯絡線隧道采用暗挖臺階法施工，其下穿長春市游泳池深水區域長度約為30m，距泳池底部埋深為6.5m。根據其每年的營業情況，游泳池于5月1日開始注水，且因其建設年代久遠，池底裂紋破損情況嚴重。游泳池深水區尺寸為18m×25m，水深達4.5m，最大儲水量達2 025 t，最大壓強為44.1 Pa，同時游泳池結構北側受面積為50.3m×24.4m的淺水池的側壓力，極易在開挖過程中造成涌砂涌水等坍塌危害。聯絡線隧道與游泳池的相對位置關系圖如圖2所示。

圖2 聯絡線隧道與游泳池的相對位置關系圖

2 施工方案比選

聯絡線隧道采用礦山法施工，但因其下穿長春市游泳池，且受周邊建（構）筑物影響，降水井無法打設，隧道暗挖施工存在較大的安全風險。據以往經驗，針對隧道下穿或側穿建筑物風險源，可采取的加固處理措施有：袖閥管注漿、打設隔離樁等。但因游泳池面積較大、無基礎，且地面上不具備加固處理條件，故只能在洞內采取加固處理措施。常見的洞內加固處理措施有全斷面注漿加固、WSS深孔注漿、超前小導管注漿等。本文采取的聯絡線隧道洞內加固方案如表2所示。

結合多種因素對方案1與方案2進行比選，最終確定采用方案1，即“全斷面注漿+雙排超前小導管注漿”的方式進行超前注漿加固，以避免游泳池及周邊建筑物因沉降過大而造成變形、開裂、突水、突泥等風險，從而確保施工安全。聯絡線隧道下穿游泳池注漿加固范圍如圖3所示。聯絡線隧道結構參數如表3所示。

圖3 聯絡線隧道下穿游泳池注漿加固范圍

表2 聯絡線隧道洞內加固方案

表3 聯絡線隧道結構參數表

3 施工風險處理措施

3.1雙排超前小導管注漿

在聯絡線下穿游泳池段，隧道拱部150°范圍內土層采取超前雙排小導管注漿加固。超前雙排小導管采用DN32水煤氣管，內排小導管管壁厚度為3.25 mm，長度為2.0 m，間距為0.3 m；外排小導管管壁厚度為3.25mm，長度為3.5m，間距為0.3m。注漿漿液根據圍巖情況由現場試驗確定，且注漿壓力應控制在0.4～0.6MPa。注漿加固后的土體應滿足良好的均勻性、自立性。

3.2臺階法施工

聯絡線為單洞馬蹄形斷面，采用臺階法開挖。開挖時，首先開挖上臺階并預留核心土，循環進尺為一榀格柵鋼架間距，開挖完成后及時架立鋼格柵并噴混凝土封閉；至上臺階開挖3.0～5.0m后再進行下臺階的開挖及支護；開挖后及時對掌子面噴混凝土進行臨時封閉，進行下一循環的超前支護。上下臺階法施工示意圖如圖4所示。

3.3全斷面超前注漿加固

隧道全斷面采用小導管進行注漿加固。小導管為DN32水煤氣管，管壁厚度為3.25mm，長度為3.5m，間距為0.5 m×0.5 m，梅花形布置；沿隧道走向2m打設一次，即預留1.5m止漿墻；注漿漿液采用水泥漿，注漿壓力應控制在0.4～0.6MPa。

圖4 臺階法施工示意圖

全斷面超前注漿完成后，開挖時，在土體裂隙中可明顯看到壓注的水泥漿的痕跡，且掌子面已無明顯滲水，土體穩定性明顯提高，注漿起到了應有的效果。

3.4襯砌施工

為確保施工安全，聯絡線隧道開挖完成后，立即對游泳池正下方的36 m長的隧道進行襯砌施工。為加快施工進度，該段襯砌模板支撐系統采用“工字鋼排架+組合模板+滿堂支架”的方式，其他地段采用襯砌臺車襯砌。

3.5施工控制要點及注意事項

（1）在聯絡線下穿游泳池段施工過程中，嚴格按照“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”的十八字方針進行施工。

（2）臺階法開挖應嚴格控制循環進尺，避免超挖，臺階長度控制在3～5m，及時施做下臺階，盡快閉合成環。

（3）嚴格按照規范要求施做導管注漿：①鉆孔、安裝注漿導管后，管口用麻絲和錨固劑封堵鋼管與孔壁間空隙，管口安裝封頭和孔口閥，并能承受規定的最大注漿壓力和水壓。②注漿前，應對開挖面及5m范圍內的坑道噴射厚為50～100mm混凝土封閉，以防止注漿作業時，發生孔口跑漿現象。③注漿按由下至上、先無水孔后有水孔間隔分序注漿，漿液先稀后濃、注漿量先大后小。④結束標準以終壓控制為主，注漿量較核。當注漿壓力為0.4～0.6MPa，持續15min即可終止。⑤注漿后至開挖的時間間隔，應視漿液種類決定。當采用單液水泥漿時，開挖時間為注漿后8 h，采用水泥—水玻璃漿液時為4 h左右。開挖時應保留1.5～2.0m的止漿墻，防止下一次注漿時孔口跑漿。

（4）開挖完成后，為確保結構安全，需盡快施做二次襯砌，并進行襯砌背后注漿止水。

（5）配備專職安全員對現場安全進行監控，并觀察圍巖的情況，如發現異常應及時上報相關部門并有權決定是否停止施工。

（6）在施工現場備足應急物資（如編織袋、水泥、小導管、混凝土噴射料及方木等），并建立應急物資儲備臺帳。

（7）采用地質超前預報的方法，對掌子面前方的地質狀況進行預探預測。

（8）加強監控量測，以信息化指導施工，根據監測數據確定相應的加強支護方案。

4 隧道變形監控

為保證隧道開挖安全，本項目采取24 h動態監控，對初支結構變形、地表沉降、建（構）筑物沉降數據及時分析并采取相應的處理措施。

4.1監控量測點的布置

在聯絡線隧道結構壁布設了監控量測點，如圖5所示。

4.2監控量測點的分級管理

本項目依據施工圖紙相關要求及監控量測規范制定了聯絡線區間施工監控量測的主要控制標準。根據“分區、分級、分階段”管理的原則將監控量測點的安全狀態劃分為四級管理，分別為正常狀態、黃色預警、橙色預警及紅色預警。監控測量的主要控制標準如表4所示。

正常狀態為雙控指標均未達到監控量測控制值的70%；或雙控指標之一達到監控量測控制值的70%～85%（不含85%），而另一指標未達到監控量測控制值的70%。黃色預警為雙控指標均達到監控量測控制值的70%～85%（含85%）；或雙控指標之一達到監控量測控制值的85%～100%（不含100%），而另一指標未達到監控量測控制值的85%。橙色預警為雙控指標均達到監控量測控制值的85%～100%（含100%）；或雙控指標之一達到或超過監控量測控制值。紅色預警為雙控指標均達到或超過監控量測控制值，且實測變化速率出現急劇增長。

圖5 監控量測剖面圖

表4 監控量測主要控制標準

施工過程中，結合監測數據及監測點預警級別，綜合工況巡視、環境巡視、支護結構巡視以及洞內作業面狀態觀察描述等信息，將區間隧道的安全狀態進行綜合判斷和預警分級。區間隧道綜合預警狀態分為一級預警、二級預警及三級預警。三級預警為監控量測點達到黃色預警，且工況巡視、環境巡視、支護結構巡視以及洞內作業面狀態巡視未出現明顯變化；二級預警為監控量測點達到橙色預警，且環境巡視時地表出現肉眼所能觀察到的輕微不均勻沉降以及洞內支護結構出現5mm以下裂縫；一級預警為監控量測點達到紅色預警，且環境巡視時地表出現肉眼所能觀察到的明顯沉降，洞內支護結構出現5 mm以上裂縫或洞內作業面出現塌方。

4.3監控量測數據分析

表5為聯絡線地表監控量測數據。由表5可知，地表沉降速率與累計沉降值均未超過報警值。

表5 聯絡線地表監控量測數據

5 結語

本文針對長春市地鐵1、2號線聯絡線下穿游泳池的風險特點，對可實施的施工方案進行了比選，并確定了最優方案。由監控量測數據分析可知，聯絡線隧道結構和游泳池結構變形均在可控范圍內；針對聯絡線隧道下穿游泳池暗挖施工采取“雙排超前小導管注漿+全斷面注漿”的施工技術是可行、安全可靠的。該技術措施對隧道土體注漿加固效果明顯，且工期短、造價低、易于實施，可為今后類似工程的施工提供參考。

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Construction Technology of Metro Link Line under Sw imm ing Pool in Changchun City

YU Yongjun

The link line of Changchunmetro Line 1 and Line 2 is built under an old sw imming pool and its ancillary buildings in Changchun City.Influenced by the sw imming pool and underground pipelines，the construction of precipitation wells is very difficult，and the excavation of anhydrous operation could not be guaranteed.Through an analysis of the safety in tunnel construction when passing under the sw imming pool，a full cross-section grouting+double-line advanced small catheter grouting technology is adopted，which has achieved good results in the construction.

metro link line；construction under buildings；schemes comparison；risk control；monitoringmeasurement

U231.3

10.16037/j.1007-869x.2017.07.022

2016-11-20）