深厚軟土地區地鐵工程施工關鍵技術研究
——以紹興市軌道交通2號線一期工程土建施工4標段為例

茍學登 楊琛 芮勝利 田野 趙偉偉 莫林飛＊

（1中國水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810007；2杭州浙科大科技有限公司，浙江 杭州 310016）

0 前言

我國軌道交通建設規模日益增加。地鐵施工不可避免對城市道路、周邊建（構）筑物、管線的安全產生影響，尤其是位于深厚軟弱土層環境中的地鐵工程，施工擾動導致的土體強度和壓縮模量的降低易引起長時間的固結和次固結沉降，甚至對地鐵區間本身造成影響，并引起一系列的環境巖土問題[1-4]。王明年等[5]基于卵石層施工環境對地鐵開挖面穩定性進行研究。劉洪波和吳迪[6]從客流適應、建筑功能、消防設計、結構設計及施工安全等方面提出了軟土地層盾構法施工車站的建筑布局方案、結構設計要點及施工控制策略。賈敏才等[7]將新型整體式熱熔塑料排水板引入軟土加固中，并提出了分布地基加固設計思路。

綜上，雖然就地鐵施工的影響有很多研究，但大多數是針對沖積層粘土、砂粘土、卵石土等地層，而對于深厚軟土地區地鐵車站施工過程中存在的地連墻施工、基底加固、盾構掘進及管片偏移等工程問題的研究還比較欠缺。本文依托紹興軌道交通2號線一期工程土建施工4標段地鐵車站施工工程，對深厚軟土地區地鐵車站施工過程中的關鍵技術進行研究，結合現有工程經驗和實際工程條件，提出可行的應對措施。

1 工程特點

紹興市城市軌道交通2號線一期工程起于越西路西側，終于越興路，全長10.8公里，全線設9座車站，其中04標段作為紹興地鐵2號線首開標段，主要包含袍中路站～越王路站區間、越王路站、越王路站～袍江兩湖站區間、袍江兩湖站，共2站2區間（見圖1）。

圖1 紹興地鐵2號線04標段示意圖

軟土層分布較厚，且埋深較大，以越王路站～袍江兩湖站區間為例，軟土層分布厚度約30m，且埋深超過35m（見圖2）。

圖2 越王路站～袍江兩湖站區間地質剖面圖

地基各層土物理力學統計見表1。該區間土含水率w、天然孔隙比e、飽和度Sr以及壓縮模量Es1-2最高分別達61.4%、1.334、99.9%和3.85MPa，豎向滲透系數kv最低至2.99×10-7cm/s，抗剪強度指標c和φ最大值分別為25kPa和0.7°，屬于典型的軟土。在淤泥質土和粘性土中沼氣呈“囊狀”分布，在深度⑥3-1a粉砂、⑥3-1圓礫層沼氣呈連通狀，氣量大。

表1 地基土物理力學性質指標統計表

2 深厚軟土地區地鐵施工關鍵技術

2.1 淤泥質粘土中地連墻施工質量控制

2.1.1 難點分析

由于淤泥質粘土壓縮性強、強度低、流塑性大，地質條件極差。地連墻施工時槽壁易失穩，造成塌方及縮孔，導致地連墻垂直度偏差過大，甚至鋼筋籠無法下放，內襯侵限，因此需控制地連墻施工質量。

2.1.2 應對措施

1）調研同地質地連墻施工泥漿參數，選擇合理的泥漿比重（新漿1.05，循環漿1.12，粘度20～24s，水：膨潤土：純堿：CMC=1000:80:3.2:1.6），改善泥漿性能，提高護壁效果。施工過程嚴格控制槽段內泥漿液面高度在導墻頂面以下0.5m處。

2）在成槽過程中給成槽機司機交底，減緩成槽速度，減小每抓次的進尺，時刻關注儀表所顯示垂直度變化情況，出現偏差及時糾偏。同時采用測壁儀在成槽過程中階段性地對垂直度檢測。

3）槽壁加固時攪拌樁可適當外放，盡量不要與地墻完全疊合。根據加固深度留有適當間隙，避免侵界。

4）根據設計及調查，現場地連墻外放尺寸宜為15cm。

2.2 淤泥質粘土中基底加固質量控制

2.2.1 難點分析

越王路站和袍江兩湖站地下水位高，且基坑位于工程性質極弱的淤泥質軟土中（見圖3），若加固質量不高，易導致車站局部塌陷，甚至不均勻沉降，危及工程施工質量和施工人員人身安全，故施工過程中需保證水泥攪拌樁和高壓旋噴樁地基加固質量控制。

圖3 越王路站地質特征圖

2.2.2 應對措施

1）工藝性試樁：尋求最佳的攪拌次數，確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、下鉆速度以及復攪深度等參數。

2）原材控制：水泥采用不受潮、無結塊的合格水泥，拌制時應注意控制攪拌時間、水灰比及外摻劑的摻量，嚴格計量。

3）噴漿不足、中斷：及時檢查、理順管道，清除外壓，發現漏漿點應進行補漏，嚴重時應停機換管。采用移動車載式臥罐，縮短送漿管道。

4）進尺受阻：及時停機移位，排除障礙物后重新復位開機。當障礙物較深又難以清除時，及時與設計、監理、業主聯系，結合實地情況共同協商處理措施。

2.3 弱透水地層的降水施工

2.3.1 難點分析

根據詳勘資料，影響越王路站和袍江兩湖站的主要是②2粘質粉土和③1-2、⑤1淤泥質粘土孔隙潛水。通過前期對紹興在建地鐵類似地質的現場調研，設計降水井對淤泥質粉質粘土效果不明顯，同時，深基坑降水易引起一定的地面沉降和位移，影響周邊建筑物的地基穩定[7]，因此，如何將基坑內的潛隙水降至基坑以下1m，基坑開挖過程中如何保持土體穩定，便于開挖施工是本工程的難點。

2.3.2 應對措施

1）兩車站提前打設試驗降水井，根據試驗參數選擇有效的降水方式。

2）對車站地質進行補勘，根據補勘成果與設計溝通，合理布置井位。降水方案經專業設計并在專家論證后實施。

3）降水井施工中嚴格按照三檢一驗制對各工序質量進行把控，保證降水井完好率，并充分發揮其作用。

4）提前做好現場臨電規劃，配備一臺250kW發電機，保證降水工作不間斷進行；控制出水量及抽水強度，減少降水對周邊環境的影響范圍。

2.4 淤泥質粘土中盾構掘進及管片偏移控制

2.4.1 難點分析

1）盾構區間呈V形布置（縱坡24‰），且地下水含量豐富，在下坡段掘進施工中，地下水匯集至低點產生浮力導致管片上浮。

2）在下坡段掘進時，盾構機油缸推力方向為“斜后方向”，易導致管片上浮。

3）由于盾構同步注漿量不飽滿，漿液失水固結、凝結時間長，無法對管片形成約束，導致管片偏移。

4）盾構姿態易與設計軸線偏移，若管片拼裝不到位，會導致管片偏移。

2.4.2 應對措施

1）盾構機選型階段選用外置注漿管盾尾，減小盾尾與管片的間隙。

2）對于區間下坡段，可在管片3點、9點位采用槽鋼與管片螺栓連接成一個整體，最大限度防止管片偏移。

3）盾構推進過程中控制好盾構姿態，嚴禁急糾。

4）通過調研同區域、同水文地質的盾構施工，提前調整參數。

2.5 臨河側地連墻施工質量及安全控制

2.5.1 難點分析

袍江兩湖站東端頭地連墻臨近現狀水域湖則畈，水平距離4.6m(見圖4)。受湖則畈補給影響，該區域地下水蘊藏量較大，土層軟弱，承載力較差，地連墻成槽階段易發生塌孔現象，故臨河側地連墻施工質量及安全控制是本工程又一難點。

圖4 湖則畈

2.5.2 應對措施

1）地連墻施工前做好攪拌樁槽壁加固。

2）按照設計要求及現場試驗確定成槽泥漿比重，嚴控泥漿質量。

3）在地連墻成槽、鋼筋籠吊裝、混凝土灌筑的各工序中合理組織，快速施工，防止槽段久置造成塌孔。

3 結論

紹興軌道交通2號線一期工程土建施工4標段的地鐵車站工程地質條件復雜，越王路站和袍江兩湖站基底以上土層均為軟土，工程性質較差，施工中易擾動。本文在分析該區域工程地質特點的基礎上，針對地鐵施工過程中遇到的技術難點，提出相應的處理措施，主要包括：

1）針對軟土地層容易出現地連墻失穩，造成塌方及縮孔問題，提出選擇合理的泥漿比重，改善泥漿性能，提高護壁效果，減緩成槽速度，減小每抓次的進尺，時刻關注儀表所顯示垂直度變化情況，在槽壁加固時攪拌樁可適當外放，盡量不要與地墻完全疊合等處理措施。

2）針對由于地下水位高且基坑位于軟土中導致的水泥攪拌樁和高壓旋噴樁地基加固質量不易控制問題，提出選擇最佳的攪拌次數和攪拌時間，確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、下鉆速度以及復攪深度等參數，保證采用合格水泥并控制外摻劑的摻量等處理措施。

3）考慮到淤泥質粉質粘土降水效果不明顯的缺陷，提出根據降水井試驗參數選擇有效的降水方式，根據補勘成果與設計溝通，合理布置井位，降水井施工需嚴格按照三檢一驗制對各工序質量進行把控，提前做好現場臨電規劃，保證降水工作不間斷進行，且最大程度減小降水對周邊環境的影響范圍等處理措施。