林登輝

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000）

1 引言

廈門作為濱海城市，地鐵線路沿主干道下敷設(shè)，不可避免地會遇到拋石擠淤區(qū)。在軟土地層隧道的施工過程中，科研人員對軟土地層的隧道修建施工工法、結(jié)構(gòu)受力體系、沉降變形控制等方面進(jìn)行了大量的研究[1，2]，取得了相應(yīng)的研究成果。但針對拋石擠淤地層修建地鐵隧道，還沒有相應(yīng)的研究成果。因此，通過廈門地鐵1號線城塘區(qū)間的淤泥拋石區(qū)地鐵施工實(shí)踐，總結(jié)拋石淤泥地層施工工法及施工關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)類似工程提供參考和借鑒。

2 工程簡介

2.1 工程概況

城市廣場站～塘邊站區(qū)間線路出城市廣場后，左、右線均以450m半徑向西北方向偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入塘邊站區(qū)間隧道采用單洞單線五心圓馬蹄形斷面。區(qū)間隧道沿著嘉禾路布設(shè)，左線長734.690m，右線長744.100m，左右線軸線間距為15m。隧道埋深約為10.6～7.1m。

2.2 地質(zhì)及水文情況

隧道上覆人工填土、拋石、粉質(zhì)黏土，區(qū)間隧道位于殘積砂質(zhì)黏性土層中，拋石層主要由塊石回填而成，間隙沖填少量黏性土等，塊徑約5～10cm，最大可達(dá)50cm。地下水埋深1.0m，拋石層中地下水豐富，為強(qiáng)透水層，粉質(zhì)黏土及殘積土層具有弱透水性。

2.3 周邊環(huán)境情況

區(qū)間隧道所處環(huán)境復(fù)雜，隧道上方為廈門市主干道嘉禾路，交通繁忙，兩側(cè)管線繁多，左線下穿及側(cè)穿的管線有DN500mm燃?xì)夤?、DN1200mm自來水管，右線下穿及側(cè)穿的管線有DN600mm自來水管道、燃?xì)夤埽琒M地下通道橫穿嘉禾路，與區(qū)間線路垂直相交，區(qū)間隧道拱頂覆土2.358m。地下通道為C30混凝土箱涵，箱涵4.4m×3.0m，通道埋深1.263m。

3 施工重難點(diǎn)

隧道超淺埋，重要管線均位于隧道施工擾動范圍內(nèi)，且隧道下穿SM地下通道，施工沉降必須嚴(yán)格控制，但隧道所處淺埋拋石區(qū)，控制變形及沉降極其困難。

區(qū)間隧道穿越地層主要為砂質(zhì)黏性土、淤泥拋石層，局部地段為基巖凸起，上軟下硬，隧道埋深約為7.1～10.6m，為超淺埋，地層軟弱。在施工擾動下極易涌入隧道形成拱頂空洞塌方。加之地面交通繁忙，動載大，對圍巖振動影響大。施工時，必須采取嚴(yán)格措施控制，防止產(chǎn)生大的變形及坍塌。

4 隧道施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 地面控制降水

區(qū)間隧道穿越殘積砂質(zhì)黏性土及淤泥拋石區(qū)，該類土層在無水及少量水的條件下自穩(wěn)性及承載力較好，而在有水及施工擾動作用下，泡水易軟化、崩解使強(qiáng)度降低，暴露時間過長時易失穩(wěn)，并呈流塑狀，工作面自穩(wěn)能力及承載力下降，上覆淤泥拋石層甚至產(chǎn)生流泥涌出現(xiàn)象，引起地表沉降加大，影響施工安全及開挖進(jìn)度。為確保掌子面的干燥作業(yè)，在隧道兩側(cè)采用管井井點(diǎn)控制性降水，管井孔徑300mm，井點(diǎn)管間距10m，深度25m。

4.1.1 井點(diǎn)管埋深計算

井點(diǎn)管埋深按式（1）計算：

式中，H為井點(diǎn)管埋設(shè)深度，m；H1為井點(diǎn)管至隧道底面距離，m，根據(jù)區(qū)間的隧道埋設(shè)及結(jié)構(gòu)斷面形式取值；h為隧道最深挖掘面至降水曲線最高點(diǎn)的安全距離，取1.0m；i為降水曲線坡度，取0.1；r0為有效降水半徑，取隧道左右線中心距的一半，m；l為濾管長度，取決于含水層的厚度、透水層的滲透速度及降水速度的快慢，一般為3～9m，此處取6m。

對區(qū)間隧道進(jìn)行分段，每段取最不利斷面計算，計算結(jié)果見表1。

表1 井點(diǎn)管埋深計算表m

4.1.2 井點(diǎn)管間距計算

1）單根井管的出水量按式（2）計算：

式中，q為單根井管的極限涌水量，m3/d；rc為濾管的半徑，取0.25m；l為過濾管進(jìn)水部分的長度，一般為1.0～1.2m，取1.0m；K為土的滲透系數(shù)，m/d。

2）各段涌水量根據(jù)潛水完整井計算公式（3）計算：

式中，Q為井點(diǎn)系統(tǒng)的總涌水量，m3/d；H為含水層厚度，m；S為水位降低值，m；x0為假想影響半徑，m，取x0=P/（2π）（P為不規(guī)則基坑周長，m）；R′為井群的引用影響半徑，m，可按式（4）計算：

3）降水井的間距根據(jù)式（5）計算：

式中，L為沿線線路長度，m；n為降水井的個數(shù)，n=1.1Q/q。

計算結(jié)果見表2。

表2 降水井間距計算結(jié)果表

根據(jù)表2計算結(jié)果并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，井點(diǎn)管間距取10～30m。

根據(jù)設(shè)計井點(diǎn)管間距取10m，深度25m，降水井沿隧道兩側(cè)布置。降水井施工完成后24h自動抽水，將水位降低至隧道拱底以下。

4.2 洞內(nèi)帷幕注漿

區(qū)間隧道穿越拋石地層，為了保證掌子面的穩(wěn)定，設(shè)計采用半斷面/全斷面帷幕注漿，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，現(xiàn)場采用WSS后退式注漿加固，注漿采用水泥-水玻璃雙液漿。注漿鉆孔的布置，根據(jù)注漿范圍、注漿段長、單個注漿鉆孔的作用范圍、巖層裂隙發(fā)育情況、含水層分部情況和鉆孔作業(yè)要求而定，注漿孔長短結(jié)合并呈傘形輻射狀布置，注漿孔沿掌子面環(huán)形布置，環(huán)向間距為0.5m，掌子面中部布設(shè)3個注漿孔，孔深分別為10m、6m、3m錯開布設(shè)。鉆設(shè)成孔后安裝DN25鍍鋅鋼管作為注漿管，管嘴處安設(shè)有三通接頭。單根注漿管長度為3～10m，鉆孔角度為15°～25°不等。注漿時先注10m孔，再注6m孔，最后注3m孔，以此確保前方開挖面土體的固結(jié)止水效果。漿液的配合比如下：水泥漿∶水玻璃=1∶1（水泥漿水灰比為1∶1，水玻璃為兌水稀釋至 20°Be′）。

采用注漿后，開挖時圍巖穩(wěn)定，沒有產(chǎn)生坍塌或大變形情況，漿脈清晰注漿效果明顯。注漿用水泥-水玻璃雙液漿，配合比經(jīng)試驗(yàn)確定，其凝結(jié)時間、固結(jié)強(qiáng)度必須達(dá)設(shè)計要求，達(dá)到固結(jié)土體、提高土體穩(wěn)定能力的效果。

4.3 地表旋噴加固

城塘區(qū)間開挖進(jìn)入淤泥拋石區(qū)以來，由于超淺埋，路面車流量大，沉降數(shù)據(jù)頻繁超標(biāo)報警，雖經(jīng)多次會議研究分析，洞內(nèi)采取多項控制措施，但成效不大，安全風(fēng)險仍很高。為保證施工安全，決定對剩余拋石區(qū)地段：左線ZDK9+267.5～ZDK9+498.5，右線 YDK9+267.5～YDK9+444，共 407.5m，采取地面旋噴注漿加固方案。

采用雙重管高壓旋噴樁，樁徑500mm，噴漿完成后在樁內(nèi)插入7m長的φ42mm鋼花管，采用旋噴機(jī)頂入。根據(jù)地質(zhì)情況及地面情況進(jìn)行布置：水管位置ZDK9+267.5～ZDK9+282.5、YDK9+267.5～YDK9+282.5，隧道輪廓線外1m范圍內(nèi)，旋噴樁間距1 000mm×1 000mm，梅花形布置，加固長度7m。車站端φ600mm水管保護(hù)范圍外10m（左線ZDK9+282.5～292.5，右線YDK9+282.5～292.5）隧道埋深更淺，拱頂淤泥層較厚，地面開闊且交通流量大。為保證施工安全、交通安全，加固范圍為隧道輪廓外3m，深度拱頂4m，至拱底下3m，地面梅花型布置，間距 1.5m；YDK9+370～YDK9+444 和 ZDK9+370～ZDK9+498.5基巖凸起段加固范圍隧道輪廓線外1m，深度4m（拱頂），梅花型布置，間距1.5m；YDK9+292.5～YDK9+370和ZDK9+292.5～ZDK9+370加固范圍隧道輪廓線外1m，深度7m（拱頂4m，上臺階3m），地面梅花型布置，間距1.5m。

旋噴樁施工過程中不但對周圍淤泥拋石地層進(jìn)行噴漿加固，而且高壓水泥漿的噴射作用對拋石層具有較好的擠密作用，加大了土層間的摩擦系數(shù)，提高了拱頂淤泥拋石層的自穩(wěn)能力，可有效減少隧道開挖過程中的沉降問題。加之在旋噴樁中插入鋼花管，增加了旋噴樁的抗剪能力，開挖后掌子面不易發(fā)生滑塌，保證了洞內(nèi)的施工安全。

5 結(jié)語

在廈門地鐵1號線某區(qū)間隧道施工中，針對淺埋富水淤泥拋石地層采用地表降水、洞內(nèi)帷幕注漿及地表旋噴加固等措施，保證了隧道的順利開挖。通過城塘區(qū)間隧道施工實(shí)踐，深入了解淺埋暗挖施工技術(shù)在不良地質(zhì)條件及復(fù)雜城市環(huán)境的施工應(yīng)用，收集了大量施工指導(dǎo)數(shù)據(jù)，對今后類似地鐵暗挖隧道施工具有一定的指導(dǎo)意義。