（中鐵四局集團(tuán)第四工程有限公司，安徽 合肥 230041）

0 前言

在富水條件下砂層中進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道施工時(shí)，極易出現(xiàn)涌水、涌砂等問(wèn)題，常見(jiàn)預(yù)加固措施有凍結(jié)、旋噴、注漿、降水、攪拌、鉆孔樁和連續(xù)墻等。本文針對(duì)在前期高壓旋噴樁和洞內(nèi)帷幕注漿加固失效的問(wèn)題，通過(guò)采取地表三角降水施工技術(shù)，取得了在富水粉砂地層暗挖法聯(lián)絡(luò)通道施工的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)類(lèi)似工程具有一定的參考意義。

1 工程概況

合肥地鐵蒙阜區(qū)間隧道為兩條單洞單線(xiàn)圓形隧道，線(xiàn)間距15～16.99m，單線(xiàn)長(zhǎng)612.9m，采用盾構(gòu)法施工，在DK21+641.75.00處設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道及泵站。聯(lián)絡(luò)通道采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，暗挖法施工，開(kāi)挖斷面高×寬為4.68m×3.7m，開(kāi)挖長(zhǎng)度為9m。聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)斷面圖如圖1所示。

1.1 工程地質(zhì)

地勘揭示，聯(lián)絡(luò)通道覆土厚度約14.83m，從上至下依次為（0）2 填土、（1）1 粉質(zhì)黏土、（2）1 粉質(zhì)黏土層、（2）2 粉土層、（7）1全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖和 (7)2強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，結(jié)構(gòu)主要穿（2）2-2粉土層、（7）1 砂巖、和（7）2 砂巖、（7）3 砂巖層，頂部處于（2）1粉質(zhì)粘土層、泵房底部處于（7）3砂巖層。

圖1 聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)斷面圖

1.2 水文地質(zhì)

地下水主要為上層滯水及基巖裂隙水。上層滯水主要賦存于人工填土層，水位埋深1.6～3.1m，受季節(jié)及氣候條件等影響。微承壓含水層組主要微承壓含水層組主要由第四系上更新統(tǒng)粉砂、粉土組成，包括（2）2-1、（2）2-2 層，隔水頂板為滲透性弱的第四系（1）1、（2）1、（2）2層黏性土，隔水底板為下伏風(fēng)化砂巖，承壓水位標(biāo)高約為15m。

2 高壓旋噴樁加固

原設(shè)計(jì)采用φ800@500雙重管高壓旋噴樁進(jìn)行加固，旋噴樁采用雙重管工藝，加固區(qū)的范圍為聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)上下、左右各3.0m，加固深度進(jìn)入中風(fēng)化（7）砂巖層不小于1m。

加固效果驗(yàn)證：在聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖前探孔時(shí)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，并含有大量泥沙，原地表高壓旋噴樁加固效果較差。

圖2 聯(lián)絡(luò)通道加固剖面圖

圖3 現(xiàn)場(chǎng)探孔涌水及泥沙圖

3 洞內(nèi)帷幕注漿加固

因高壓旋噴樁加固失效，無(wú)法破除洞門(mén)開(kāi)挖施工。采用帷幕注漿加固技術(shù)，在開(kāi)挖輪廓線(xiàn)外1m范圍內(nèi)進(jìn)行帷幕注漿，采用水玻璃+水泥雙液漿。2019年1月10日—1月31日累計(jì)注入水泥156t、水玻璃200桶，地表時(shí)有漏漿，并出現(xiàn)隆起，隨即停止注漿。2月12日打設(shè)8個(gè)4m深的水平探孔驗(yàn)證，仍有3個(gè)探孔存在涌水現(xiàn)象，對(duì)涌水部位繼續(xù)進(jìn)行補(bǔ)注漿。

2月22日探孔驗(yàn)證，未發(fā)現(xiàn)明水，隨即破除洞門(mén)管片。2月23日在進(jìn)一步闊挖時(shí)，出現(xiàn)涌水，現(xiàn)場(chǎng)立即封閉掌子面，繼續(xù)補(bǔ)充注漿加固。2月28日對(duì)補(bǔ)注漿效果探孔驗(yàn)證時(shí)，注漿效果不佳，滲水量未見(jiàn)明顯減小。

4 加固失效原因分析

①旋噴樁加固時(shí)水泥漿在承壓水粉土、粉砂地層易隨地下水流失，難以形成完整均質(zhì)的加固體，在風(fēng)化破碎圍巖中成孔效率低，尤其是在粉砂、粉土層和風(fēng)化圍巖等各不同地層交界面處，更是注漿加固的薄弱環(huán)節(jié)。

圖4 洞門(mén)破除后涌水圖

②粉土、粉砂層中，帷幕注漿多以擠密、劈裂形式存在，難以形成滲透注漿效果。且地下水具有微承壓性，漿液易受沖刷和稀釋?zhuān){效果有限。另對(duì)管片周邊注漿施工存在一定盲區(qū)，無(wú)法做到無(wú)死角注漿加固。

③區(qū)間左、右線(xiàn)采用盾構(gòu)法施工，旋噴樁加固體不可避免地會(huì)受到擾動(dòng)破壞，尤其是在管片背后，貫通形成新的水流通道，聯(lián)絡(luò)通道較區(qū)間隧道標(biāo)高更低，洞身開(kāi)挖時(shí)形成新的匯水點(diǎn)，洞內(nèi)帷幕注漿較難保證效果。

5 地表三角降水施工技術(shù)

2019年3月2日，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)勘察，結(jié)合含水層巖性、滲透系數(shù)和降水深度三個(gè)方面綜合考慮，聯(lián)絡(luò)通道所處含水地層為（2）2-2粉土層，滲透系數(shù)在5.4m/d左右，承壓水位標(biāo)高為15m左右。為實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水位控制在結(jié)構(gòu)底板面以下1m，在聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)布置真空降水井，截?cái)鄥^(qū)間左、右線(xiàn)隧道地下水流通道，最終確定采用地表三角降水方案，同時(shí)在洞內(nèi)增設(shè)滲水導(dǎo)管。

5.1 施工方法

在聯(lián)絡(luò)通道上方兩側(cè)高壓旋噴樁加固區(qū)外側(cè)1.5m處，距離左右線(xiàn)管片2m處共設(shè)置4口降水井，聯(lián)絡(luò)通道中線(xiàn)法線(xiàn)方向左右向外4.5m共設(shè)置2口，共計(jì)6口真空降水井。

①成孔施工：采用直徑φ600mm反循環(huán)鉆機(jī)成孔，通過(guò)埋設(shè)3m護(hù)筒避免路基結(jié)構(gòu)層范圍循環(huán)水流失及井口坍塌，下管前保證井底沉渣厚度不大于10cm，方可下放濾管，鉆孔深度20m（聯(lián)絡(luò)通道拱底標(biāo)高18m）。

圖5 降水井設(shè)置圖

圖6 降水井結(jié)構(gòu)圖

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)

②井管安裝：采用直徑φ273mm鋼管作為濾管，在孔底10m范圍設(shè)置帶孔鋼管，底部鋼板焊接封口，采用60目尼龍網(wǎng)包裹2層，頂部10m設(shè)置不帶孔洞鋼管，頂部加蓋封閉，連接采用焊接。

③粒料回填：濾管安裝完，立即對(duì)管背進(jìn)行回填，在底部10m鋼管安裝濾網(wǎng)范圍回填2mm級(jí)配綠豆砂，確保粉土層、泥質(zhì)砂巖層降水，在頂部10m未打孔鋼管外回填黏土球，確保地表潛水穩(wěn)定不下滲。

④真空降水：降水井施工完后，然后安裝水泵、封閉管控、設(shè)置真空管、安裝真空泵，開(kāi)始真空降水。

⑤疏水管設(shè)置：在聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖掌子面底部設(shè)置疏水孔，作為洞內(nèi)輔助排水，前期有水，降水后無(wú)水外泄。

除采用降水措施外，還輔以洞內(nèi)滲水孔輔助排水：在聯(lián)絡(luò)通道下臺(tái)階（7）1土層內(nèi)開(kāi)挖輪廓線(xiàn)外1m水平打設(shè)泄水孔，孔深7～9m，泄水孔外設(shè)置止水閥。

5.2 效果驗(yàn)證

①2019年3月4日-3月9日，完成地表降水井和降水施工，3月10日開(kāi)始進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道洞身開(kāi)挖，開(kāi)挖掌子面干燥無(wú)水、穩(wěn)定，效果明顯，現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)展順利。

②采用降水方案，同時(shí)疊加聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖施工，現(xiàn)場(chǎng)勢(shì)必會(huì)引起地表沉降，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)：地表沉降最大值為-10.37mm，水平收斂最大值為-3.39mm，周邊建筑物沉降最大值為-2.71mm，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)沉降變形控制標(biāo)準(zhǔn)，保證了聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖施工安全。具體數(shù)據(jù)如下表所示。

圖7 下臺(tái)階泄水孔設(shè)置

圖8 方案優(yōu)化后開(kāi)挖掌子面

6 結(jié)論

①通過(guò)在富水粉砂和風(fēng)化破碎圍巖地層條件下，采用地表三角降水施工技術(shù)，輔以洞內(nèi)滲水孔排水措施，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)絡(luò)通道掌子面干燥無(wú)水、穩(wěn)定，同時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示沉降變形控制較好，達(dá)到了降水效果，為聯(lián)絡(luò)通道安全順利施工提供了保障。

②旋噴樁加固不易形成均質(zhì)加固體，尤其是在不同地層分界面處；同時(shí)富水粉砂地層中帷幕注漿加固效果有限，難以形成滲透注漿效果。本工程前期洞內(nèi)帷幕注漿近2個(gè)月，注漿加固效果不佳，地表三角注漿施工僅7天實(shí)現(xiàn)具備洞身開(kāi)挖條件，取得了明顯的工期效益。