于永軍

長春市地鐵聯(lián)絡(luò)線下穿游泳池施工技術(shù)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(lián)絡(luò)線下穿建設(shè)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(dǎo)致周邊降水井難以施做，無法保證聯(lián)絡(luò)線暗挖施工無水作業(yè)。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(dǎo)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(lián)絡(luò)線；下穿建筑物施工；方案比選；風險控制；監(jiān)控量測

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

在城市建（構(gòu)）筑物較密集的地區(qū)，地鐵線路通常在市區(qū)高樓大廈或建（構(gòu)）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(gòu)）筑物變形產(chǎn)生影響。而如何控制周邊建（構(gòu)）筑物變形，確保結(jié)構(gòu)安全，成為施工時必須克服的一大難題。

控制周邊建（構(gòu)）筑物變形的技術(shù)措施通常有打設(shè)隔離樁、袖閥管注漿及洞內(nèi)超前注漿等。打設(shè)隔離樁和袖閥管注漿造價高，且受地下管線、建（構(gòu)）筑物等外界環(huán)境的影響較大，實施較為困難。洞內(nèi)超前注漿又分為WSS（無收縮）深孔注漿和超前小導(dǎo)管注漿；WSS深孔注漿加固效果較好，但造價高，特別是循環(huán)時間長，對工期影響較大；超前小導(dǎo)管注漿循環(huán)時間短，且較為經(jīng)濟。綜合以上因素，針對長春市地鐵1、2號線聯(lián)絡(luò)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(dǎo)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(lián)絡(luò)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(lián)絡(luò)線隧道設(shè)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(lián)絡(luò)線穿越地層主要為粉質(zhì)黏土層、黏土層，采用礦山法施工。聯(lián)絡(luò)線在K0+ 199.01～K0+229.01里程段下穿長春市游泳池，長度為70m，聯(lián)絡(luò)線隧道拱部距游泳池底板底部僅6.5m。該游泳池建設(shè)年代久遠，水池下方地質(zhì)情況較復(fù)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(shè)，即聯(lián)絡(luò)線下穿游泳池段開挖為有水作業(yè)，施工安全風險較大。聯(lián)絡(luò)線平面圖及橫剖面圖如圖1所示。

1.2工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

該施工場地地層沉積具有一定的規(guī)律性，場地地層主要由五部分組成：道路結(jié)構(gòu)層、人工堆積雜填土層、第四系中更新統(tǒng)沖洪積黏性土、砂土層及白堊系泥巖層。聯(lián)絡(luò)線工程地質(zhì)特征表如表1所示。

施工現(xiàn)場勘查深度內(nèi)，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(xiàn)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?。?/p>

圖1 聯(lián)絡(luò)線平面圖及橫剖面圖

表1 聯(lián)絡(luò)線工程地質(zhì)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(nèi)，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(nèi)。

1.3不良地質(zhì)及風險源情況

（1）本場區(qū)的不良地質(zhì)為人工雜填土。該土質(zhì)結(jié)構(gòu)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(lián)絡(luò)線隧道所處的位置關(guān)系特殊，故大部分降水井無法打設(shè)。

（2）聯(lián)絡(luò)線隧道采用暗挖臺階法施工，其下穿長春市游泳池深水區(qū)域長度約為30m，距泳池底部埋深為6.5m。根據(jù)其每年的營業(yè)情況，游泳池于5月1日開始注水，且因其建設(shè)年代久遠，池底裂紋破損情況嚴重。游泳池深水區(qū)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(jié)構(gòu)北側(cè)受面積為50.3m×24.4m的淺水池的側(cè)壓力，極易在開挖過程中造成涌砂涌水等坍塌危害。聯(lián)絡(luò)線隧道與游泳池的相對位置關(guān)系圖如圖2所示。

圖2 聯(lián)絡(luò)線隧道與游泳池的相對位置關(guān)系圖

2 施工方案比選

聯(lián)絡(luò)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(gòu)）筑物影響，降水井無法打設(shè)，隧道暗挖施工存在較大的安全風險。據(jù)以往經(jīng)驗，針對隧道下穿或側(cè)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(shè)隔離樁等。但因游泳池面積較大、無基礎(chǔ)，且地面上不具備加固處理條件，故只能在洞內(nèi)采取加固處理措施。常見的洞內(nèi)加固處理措施有全斷面注漿加固、WSS深孔注漿、超前小導(dǎo)管注漿等。本文采取的聯(lián)絡(luò)線隧道洞內(nèi)加固方案如表2所示。

結(jié)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(dǎo)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(lián)絡(luò)線隧道下穿游泳池注漿加固范圍如圖3所示。聯(lián)絡(luò)線隧道結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3所示。

圖3 聯(lián)絡(luò)線隧道下穿游泳池注漿加固范圍

表2 聯(lián)絡(luò)線隧道洞內(nèi)加固方案

表3 聯(lián)絡(luò)線隧道結(jié)構(gòu)參數(shù)表

3 施工風險處理措施

3.1雙排超前小導(dǎo)管注漿

在聯(lián)絡(luò)線下穿游泳池段，隧道拱部150°范圍內(nèi)土層采取超前雙排小導(dǎo)管注漿加固。超前雙排小導(dǎo)管采用DN32水煤氣管，內(nèi)排小導(dǎo)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(dǎo)管管壁厚度為3.25mm，長度為3.5m，間距為0.3m。注漿漿液根據(jù)圍巖情況由現(xiàn)場試驗確定，且注漿壓力應(yīng)控制在0.4～0.6MPa。注漿加固后的土體應(yīng)滿足良好的均勻性、自立性。

3.2臺階法施工

聯(lián)絡(luò)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(yù)留核心土，循環(huán)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(huán)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(dǎo)管進行注漿加固。小導(dǎo)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(shè)一次，即預(yù)留1.5m止?jié){墻；注漿漿液采用水泥漿，注漿壓力應(yīng)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(wěn)定性明顯提高，注漿起到了應(yīng)有的效果。

3.4襯砌施工

為確保施工安全，聯(lián)絡(luò)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(tǒng)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(lián)絡(luò)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(yīng)嚴格控制循環(huán)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(huán)。

（3）嚴格按照規(guī)范要求施做導(dǎo)管注漿：①鉆孔、安裝注漿導(dǎo)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(guī)定的最大注漿壓力和水壓。②注漿前，應(yīng)對開挖面及5m范圍內(nèi)的坑道噴射厚為50～100mm混凝土封閉，以防止注漿作業(yè)時，發(fā)生孔口跑漿現(xiàn)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(jié)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(xù)15min即可終止。⑤注漿后至開挖的時間間隔，應(yīng)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(yīng)保留1.5～2.0m的止?jié){墻，防止下一次注漿時孔口跑漿。

（4）開挖完成后，為確保結(jié)構(gòu)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(xiàn)場安全進行監(jiān)控，并觀察圍巖的情況，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時上報相關(guān)部門并有權(quán)決定是否停止施工。

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

（7）采用地質(zhì)超前預(yù)報的方法，對掌子面前方的地質(zhì)狀況進行預(yù)探預(yù)測。

（8）加強監(jiān)控量測，以信息化指導(dǎo)施工，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)確定相應(yīng)的加強支護方案。

4 隧道變形監(jiān)控

為保證隧道開挖安全，本項目采取24 h動態(tài)監(jiān)控，對初支結(jié)構(gòu)變形、地表沉降、建（構(gòu)）筑物沉降數(shù)據(jù)及時分析并采取相應(yīng)的處理措施。

4.1監(jiān)控量測點的布置

在聯(lián)絡(luò)線隧道結(jié)構(gòu)壁布設(shè)了監(jiān)控量測點，如圖5所示。

4.2監(jiān)控量測點的分級管理

本項目依據(jù)施工圖紙相關(guān)要求及監(jiān)控量測規(guī)范制定了聯(lián)絡(luò)線區(qū)間施工監(jiān)控量測的主要控制標準。根據(jù)“分區(qū)、分級、分階段”管理的原則將監(jiān)控量測點的安全狀態(tài)劃分為四級管理，分別為正常狀態(tài)、黃色預(yù)警、橙色預(yù)警及紅色預(yù)警。監(jiān)控測量的主要控制標準如表4所示。

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

圖5 監(jiān)控量測剖面圖

表4 監(jiān)控量測主要控制標準

施工過程中，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)及監(jiān)測點預(yù)警級別，綜合工況巡視、環(huán)境巡視、支護結(jié)構(gòu)巡視以及洞內(nèi)作業(yè)面狀態(tài)觀察描述等信息，將區(qū)間隧道的安全狀態(tài)進行綜合判斷和預(yù)警分級。區(qū)間隧道綜合預(yù)警狀態(tài)分為一級預(yù)警、二級預(yù)警及三級預(yù)警。三級預(yù)警為監(jiān)控量測點達到黃色預(yù)警，且工況巡視、環(huán)境巡視、支護結(jié)構(gòu)巡視以及洞內(nèi)作業(yè)面狀態(tài)巡視未出現(xiàn)明顯變化；二級預(yù)警為監(jiān)控量測點達到橙色預(yù)警，且環(huán)境巡視時地表出現(xiàn)肉眼所能觀察到的輕微不均勻沉降以及洞內(nèi)支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)5mm以下裂縫；一級預(yù)警為監(jiān)控量測點達到紅色預(yù)警，且環(huán)境巡視時地表出現(xiàn)肉眼所能觀察到的明顯沉降，洞內(nèi)支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)5 mm以上裂縫或洞內(nèi)作業(yè)面出現(xiàn)塌方。

4.3監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析

表5為聯(lián)絡(luò)線地表監(jiān)控量測數(shù)據(jù)。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(lián)絡(luò)線地表監(jiān)控量測數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

本文針對長春市地鐵1、2號線聯(lián)絡(luò)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(yōu)方案。由監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析可知，聯(lián)絡(luò)線隧道結(jié)構(gòu)和游泳池結(jié)構(gòu)變形均在可控范圍內(nèi)；針對聯(lián)絡(luò)線隧道下穿游泳池暗挖施工采取“雙排超前小導(dǎo)管注漿+全斷面注漿”的施工技術(shù)是可行、安全可靠的。該技術(shù)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）