复杂地层下联络通道加固技术的探讨

中铁隧道股份有限公司 康召泽

复杂地层下联络通道加固技术的探讨

中铁隧道股份有限公司 康召泽

在城市地下工程建设中，作为2条隧道的连接部分，联络通道的作用至关重要。但受施工条件的影响及限制，联络通道的加固处理一直是施工中的一个难题，特别是遇到复杂地层时，联络通道的加固处理就显得尤为重要和关键。本文，笔者从深圳地铁1#线延长段7标的2#联络通道工程实例出发，着重阐述复杂地层条件下联络通道的加固处理技术，对于工程实际具有重要的指导作用。

一、工程概况

1.工程位置及范围。2#联络通道位于坪洲站至西乡站盾构区间中部，在新湖路下方，设计里程为CK 30 + 821.91 m，通道宽3.7 m、高3.9 m、长6.3 m、埋深11.2 m，不含泵房。

2.工程水文地质条件。该通道处上覆第四系全新统人工堆积层、海积层、海冲积层和残积层，下伏加里东期混合花岗岩及燕山期花岗岩；从上至下依次为：7 m范围内为填土层、填石层，7 ～ 11 m为淤泥质黏土，11 ～ 23 m为中粗沙层、砾沙层，23 m以下为黏土层。坪—西区间联络通道埋深11.2 m，地层以沙层为主，经抽芯检查，发现该通道处地层互层明显，情况复杂。

地质勘察发现，该通道区域的地下水位埋深2.1 ～ 4.5 m，水位高程0.36 ～ 2.37 m，水位变幅0.5 ～ 2.0 m。填土层、黏土层以及淤泥质地层的渗透系数为0.001 ～ 0.500 m/d，属弱透水性；海积中粗沙层、砾沙层和圆砾层为强透水性，渗透系数为20 ～ 100 m/d。该地段地下水的总径流方向为由东北向西南。在该工程施工中，虽然已按招标图中要求的加固方案进行处理，但还是出现了加固效果不佳的现象，导致这种现象的主要原因是当地复杂的水文地质条件。

二、原加固方案及变更后的处理方案

在招标图中，2#联络通道的加固处理设计为单管旋喷，考虑到地层的复杂性和工艺本身的特点，施工中增加了袖阀管注浆，但这种处理在中粗沙和砾沙层中的加固效果极差（开挖范围内）。专家分析，造成这种现象的主要原因在于当地特殊的水文和工程地质条件。综合考虑安全、工期等因素，且考虑到修改后的施工方案为原招标方案的延续，因而后期提出变更施工方案。

1.原加固设计方案和加固情况。虽然已经对2#联络通道的原加固招标设计进行了完善，但施工中还是出现了加固效果不佳的现象

（1）2#联络通道招标设计和施工图设计情况。在招标设计中，通道中心设计里程为CK30 + 821.91 m，加固形式为密排单管旋喷（Φ600 mm@450 mm）；在施工图设计阶段，通道位置维持原招标设计不变，考虑到当地的地层特性，因而对招标设计进行加强，将其改为密排单管旋喷（Φ450 mm@450 mm）+袖阀管注浆，加固范围如图1所示。

（2）2#联络通道原加固施工情况回顾。按施工图设计方案加固，加固方式为单管旋喷+袖阀管注浆，单管旋喷注浆量为250 kg/m，压密注浆量为400 kg/m。加固完成后检查发现：7 ～ 12 m加固效果好，岩芯呈柱状，连续性好；12 ～ 15 m加固效果较差，岩芯呈块状，局部无加固体；15 m以下为原状地层，无加固体。尔后，又采用双管和三管旋喷进行试桩，但效果均达不到设计要求。

2.原变更施工方案的必要性。不管是从安全风险方面考虑，还是从法律法规和合同约定方面考虑，都必须对原设计方案进行变更和完善。

（1）安全风险方面。结合该线路中宝体公园站基坑开挖、宝—坪区间暗挖隧道、18标暗挖隧道施工中出现的涌水、涌沙和塌方情况来看，2#联络通道在原加固状态下，即使采用洞内全断面注浆，也无法保证达到安全开挖要求，无法完全避免涌水、涌沙的情况。

另外，该通道位于交通繁忙的新湖路下方，道路两侧为麻布村的楼房和商铺。楼房高4 ～ 5层，距隧道边线15 ～ 21 m。且隧道上方管线较多，有路灯线、雨水管、污水管、自来水管、煤气管和电信光缆等。另外，西乡街道管理所距左线隧道仅15 m，且大门正对2#联络通道。经调查：西乡街道管理所的建筑为人工挖孔桩基础，深26 m，为摩擦桩；隧道南侧为麻布村居民楼，高4层，也为摩擦桩，距隧道21 m。在这两栋房屋后方和两侧，还有多栋居民楼，地面环境复杂。

在采用原施工设计方案加固之后，取芯结果证明未达到加固目标，并且在右线挖孔桩取钻杆过程中多次出现涌水、涌沙事故，最后不得不安放护筒才完成施工。这也进一步证实了原设计方案的欠缺和当地地下水的丰富。可如果仅靠洞内全断面注浆，也难以控制风险。在地表环境如此复杂的地段，如果出现不可控的涌水、涌沙，轻则地表塌陷、管线受损、建筑物开裂，重则将会破坏成型隧道，造成无法估量的损失。由此，也得出了只有先进行降水施工才能满足后续施工需要的结论。但在降水施工中，如果采用开放式降水，则不仅会因该通道地层的渗透系数较大而无法保证降水效果，而且可能导致附近建筑物出现不均匀沉降，最终造成严重的负面影响。因此，综合考虑各方因素，最终确定采用连续墙帷幕式降水法。

（2）法律法规和合同方面。鉴于该联络通道特殊的地质条件和采用原设计方案的实际加固效果，在目前的条件下，将无法保证施工安全，严重时可能危及施工人员的人身安全。《中华人民共和国劳动合同法》第三十二条规定，“劳动者拒绝用人单位管理人员违章指挥、强令冒险作业的，不视为违反劳动合同……劳动者对危害生命安全和身体健康的劳动条件，有权对用人单位提出批评、检举和控告。”鉴于此，必须对原加固设计方案进行修改和完善。

三、最终确定的加固方案

经多方咨询，并结合该工程的水文地质条件，最终确定选用“地下连续墙止水帷幕＋深井降水”的加固施工方案。

通道围护结构为厚600 mm的地下连续墙，采用冲桩机配合槽壁机成槽，深入黏土层2 m。待2台盾构全部通过后，在通道轮廓两侧施工800 mm降水井，井底在通道底以下3 m。

四、场地分期与平面布置

受场地限制，该连续墙的施工分两期进行，一期主要施工原围挡范围内可施工的连续墙，二期为一期施工剩余部分，场地分期围挡。根据该工程的施工条件，将连续墙的施工分为三个阶段。

1.第一阶段。一期围挡内施工，包括导墙、泥浆池和连续墙的施工及路面恢复。

2.第二阶段。在一期路面恢复并达到通车条件后，开始二期连续墙施工。在第一与第二阶段施工过程中，当浇筑好的混凝土强度达到70%时，在连续墙施工接缝内侧钻3个压密注浆孔，然后通过压密注浆进行封堵，以加强止水效果。

3.第三阶段。待2台盾构机全部通过通道后，先在洞内对连续墙与管片缝隙注浆封堵，然后在新湖路中间占道并施工2口降水井，待达到降水条件后，再在洞内进行通道开挖工作。

五、结论

实践证明，在联络通道施工中采用“地下连续墙止水帷幕＋深井降水”的加固方案，不仅是可行的，而且加固效果非常好。此项工艺的成功应用，为城市地下工程联络通道的加固处理提供了一个参考依据，特别是为类似地层条件下的联络通道施工提供了经验。