广州轨道交通建设监理有限公司 广东省广州市 510010
摘要：在地铁隧道建设中，联络通道及泵房的位置一般处于各段区间隧道的中间段，在实际工程中，常将其与地下泵站的建设相结合，采用合并建设的模式。主体隧道一般采取矿山法或盾构法进行施工，联络通道的建设通常在主体隧道建设完成后进行，在施工过程中不可避免地要对主体隧道和周围的环境产生影响，直接关系到主体隧道的施工质量，所以其施工方法显得十分重要。
关键词：泥岩；夹层渗水；适应性
1 工程概况
1.1 区间情况
南宁市轨道交通2号线南宁剧场站（原体育馆站）～朝阳广场站区间（简称南～朝区间），区间左线长度1487.290m（短链5.571m），右线长度1492.866m。最小曲线半径为R350m，线间距为0.0m～18.2m。线路最大坡度为29‰（坡长605m）。隧道埋深约13.1～38.7m，本区间线路纵向为V字坡。设两个联络通道，2个单挂泵房。2#泵房所在位置的轨面高程约35.214 m，泵房处地面标高约为76.33 m。
1.2工程地质、水文地质情况
2#泵房施工深度范围内的地层主要为⑦1-3粉砂质泥岩和⑦2-3泥质粉砂岩，距离⑤1-1圆砾地层5.866m。距离地面12m，水平距离邕江15m。
⑦1-3泥岩层：
灰色、青灰色，成岩程度较深，呈半岩半土状，含锰质结合颗粒，局部见贝碎屑。岩芯呈柱状，泥质结构，局部含粉砂质，层理不明显，层面埋深18.00-47.80。天然抗压强度0.70-2.14MPa，标准值1.24MPa；风干抗压强度1.81-4.81MPa，标准值3.05MPa，为极软岩，岩体基本质量等级V级。本层在整个场地内广泛分布。
⑦2-3粉砂岩层
青灰色、灰色，成岩程度较浅，呈半岩半土状，粉细砂纸结构，含泥质，岩芯呈柱状，切面具蜡状光泽；遇水易软化，风干易开裂，岩芯呈散砂状；层面埋深20.0-42.3m。天然抗压强度0.40-0.52MPa，平均值0.46MPa，为极软岩，岩体基本质量等级V级。本层在区间局部地段有揭示。
根据勘察钻探揭露，地下水主要分为两种：
第一层地下水主要赋存于杂填土①1、素填土①2中，属上层滞水，该层地下水水量贫乏，主要由大气降雨及生活废水补给，水位埋深与填土层的厚度有关，无统一水位。
第二层地下水主要赋存于圆砾层中，属孔隙松散岩类水，水量丰富，具承压性，与邕江河水有水力联系。多出现在粉土的底部或砂土层的顶部；地下水位变化比较大，基本上呈西高东低，地下水径流方向为由西向东，与邕江河流流向基本一致。
图1-1：探孔布置图
2、前期地质探查工作
1.1探孔施工情况
为了探明2#泵房所处地层的情况，在泵房开挖面（左线）施工三个探孔，分别为探孔1、探孔2和探孔3。采用MD-80钻机钻进施工，孔径89mm。探孔布置如下：
探孔1：长度6m，开孔角度30度，主要是探明泵房开挖荒径以上1.50m范围内的地质情况。
探孔2：长度8m，开孔角度-40度，主要是探明泵房底部及底部以下0.6m范围内的地质情况（泵房底部为粉砂岩，遇水软化，风干开裂）。
探孔3：长度6m，开孔角度0度，主要是探明泵房通道部分的地质情况。
施工结果如下：
从以上三个探孔数据表可以看出，泵房底部地层状况与地勘资料出入较大，存在涌水涌沙现象，流量13方/小时，压力0.25MPa，初步怀疑与邕江存在水利联系。原施工方案无法满足安全要求。
根据以上探孔施工情况，结合变更会议纪要，采用局部冻结加固加矿山暗挖法施工，具体施工如下：通道部分地层为⑦1-3泥岩层，采用超前小导管加固加矿山暗挖法构筑施工。集水井部分地层存在涌水涌沙风险，地质较差，采用冻结法加固加矿山暗挖法构筑施工。左线轨面标高35.214m，右线轨面标高40.5m，右线比左线高5.286m。采用单面布设冻结孔冻结加固2#泵房部分。
3、工程变更
3.1变更前施工工艺介绍
南宁地铁2号线南宁剧场站～南宁剧场站区间隧道采用盾构法施工，为满足2号线左线区间排水的需要，在本区间左线隧道内设置1个外挂泵房（2#泵房）。2#泵房中心里程为YDK31+929.048，所在位置中心标高为35.2160m，地面标高约为75.06m，位于邕江北岸沿江风光带下方。
根据地质、水文及周边环境，本区间泵房采用喷锚构筑法施工；支护体系主要由初期支护和二次衬砌组成，初支和二衬之间设全封闭防水隔离层。
3.2变更后工程施工介绍
南宁市轨道交通2号线（玉洞-西津）南宁剧场站～朝阳广场站区间共设2座泵房，2#泵房处于2号地铁线左线，位置里程为ZDK31+929.048。由于泵房所在土层含水量高，通过施工探孔发现易涌水冒砂，如不进行加固开挖时则有隧道坍塌变形的风险，故设计采用隧道内水平冻结的方法对泵房周围土体进行加固处理。采用局部冻结加固+矿山法暗挖法施工。
4施工工艺技术
4.1 2#泵房施工工艺总体介绍
2#泵房冻结法加固通道下部至集水井底部，在集水井两侧距泵房中心2.7m处设置两排边孔以冻结加固集水井两侧地层，距中线3.75m处设置带有水平角度的两排孔，在集水井靠右线位置交叉冻结；底部设置两排冻结孔，冻结帷幕达到设计厚度如图4-1所示。为避免集水井部位出现过冻，开挖艰难现象。在泵房冻结施工30天后对上部通道部分进行超前小导管暗挖施工。上部通道暗挖完成后进行集水井部分暗挖施工。
图4-1 2#泵房冻结帷幕设计图
4.2 通道部分开挖构筑施工
2#泵房通道部分超前小导管注浆加固---开挖、临支——超前小导管注浆加固---开挖、临支——超前小导管注浆加固---开挖、临支——防水层、扎钢筋、立模、浇砼——拆模、清理—泵房部分土方开挖、临支—防水层、扎钢筋、立模、浇砼——拆模、清理----集水井部分土方开挖（台阶法开挖施工，先向下开挖一半0.5m，在开挖另一半0.5m，架设格栅钢架。如此循环。）----集水井部分初期支护----集水井部分底板混凝土浇筑----集水井侧墙、中板混凝土浇筑----拆模。
5、现场实施
根据方案要求和人员计划安排于2017年02月2日下午开始进行洞门破除，管片拆除时先用千斤顶顶出图5-1所示钢管片的（K1）LT块，然后拆除（K2）LT块，在初支护施工完成后拆（K3）LT块.拆过程中发现地层中有少量清水渗出，但不影响施工。通过对地层的查看发现泥岩中进行超前小导管注浆加固效果不明显，在超前小导管注浆中反应的注浆量也很少，注浆压力大，间接表明了泥岩中进行地层加固并不可行，整个拆除过程为期3天完成。
图5-1钢管片拆除顺序图
图5-2 钢管片拆除渗水和泥岩地层加固效果图
2017年02月5日下午组织进行开挖，在开挖至0.5米时发现地层与地质勘探和地层探孔有所不一样，不全为粉砂质泥岩中间夹杂着泥质粉砂岩地层，继续进行开挖在上导洞开挖至0.9米时出现开挖断面夹层中透水，渗水部位在上导洞为下导洞相连接的地方，水平方向07度，且水量有增大趋势，后期逐渐减小，出现透水后立即组织采取反压方式进行透水封堵，经过反压透水部位得到控制，但是仍有清水流出，为确保安全，采用将开挖部分全部反填封闭。
5.1 原因分析及处理方案
2017年02月6日上午南宁轨道交通集团有限责任公司副总工王炳华组织召开了2#泵房横通道开挖异常通报会及下步施工方案讨论会，会议中对渗水原因和后期施工方案做了明确的指示。
1）渗水原因分析：主要是上部横通道开挖断面上地层存在⑦1-3泥岩层和⑦2-3粉砂岩分界层，分界层中有部分裂隙水，在开挖震动作用下砂岩裂隙水渗出后使砂岩与泥岩结合面液化，导致扩大了裂隙水集中，裂隙增大汇集流水量。
2）后期处理总体方案：
第一步：先根据渗水情况准备所需要的材料、设备、及人员应急水泵房等，贮备到位后，打开安全门，进行下一步工作；
第二步：掌子面封闭处理，通过对开挖部分采用挂网喷射混凝土对暴露的土体进行封闭处理；
第三步：对渗水位置进行埋设导流管，并打设深注浆管进行双液浆注浆加固。
注浆加固分为二次：
第一次：加固范围为渗水位置导流管注浆长度为径向1.5m-3m，横向间距0.5-1m布设，如加固效果能够将地层分界面裂隙水有效形成帷幕，探孔后无渗水，再进行第二次加固。
第二次：以渗水部位为圆点，向渗水区域外左右两侧径向打孔注浆，打孔深度为初支开挖外轮廓线外 1.5m。径向加固长度由于作业空间限制，采取分段加固，一次加固长度为3m左右，将第一次加固部分开挖完成后，再循环加固长度至初支开挖外轮廓线外 1.5m。
图5-1 第一次加固渗水部位加固剖面示意图 图5-2第二次加固渗水部位加固平面示意图
3）注浆效果检查
根据方案及施工要求2017年02月18日上午完成了第一次加固效果检查：沿渗水部位水平径向打探孔，探孔搭设深度为加固深度的2/3，钻杆拔出后孔内无渗水，似加固效果到达止水要求。实质在现场注浆量和注浆压力反应现场泥岩地层注浆达不到注浆效果。
5.2再次开挖
2017年02月18日下午在再次组织开挖，按照方案要求进行开挖、架设钢筋格栅、挂网喷砼。在上导洞开挖至2.5米时再次出现渗水，渗水是掺杂泥沙，后期水量变小逐渐变清。
2017年02月19日进行再次分析讨论，结合项目公司及各方综合考虑，最终决定继续按照原方案继续开挖，增加现场各项应急物质要求，后勤保障，随时待命进行应急预案响应，作业人数由以前14人，增加至28人，进行4组作业，3小时一换班，24小时不停歇施工，工程部长、安全总监、项目总工、项目经理现场作业指导、监督管理施工。经过为期10天的施工完成了上部初衬结构泵房的施工。进入下部冷冻法泵房集水井的施工。集水井由于下部采用了冷冻法冻结施工在施工工作中冻结效果好，经过8个星期天的努力完成了2#泵房的全部初衬施工。
6、结论及建议
（1）在泥岩地层中进行超前小导管注浆效果不理想，泥岩渗透系数低，粘结性强，达不到逾期注浆效果；
（2）在江、河、湖、海及周边有重要构筑物、交通设施同等地层建议优先采用冷冻法施工；
（3）在不同地层交接段可能存在很多夹杂层，可能与周围其他土体形成共通环境从而影响整个结构施工.
参考文献：
[1]吴文涛，张恒，李海清.地铁联络通道施工力学特性分析[J].铁道建筑.2011（11）：55-56.
[2]杨勇勇，石文广，赵宇，尚岳全.采用三轴搅拌桩联合降水施工隧道联络通道的施工工法[J].建筑技术.2012（03）：105-106.
[3]史基盛，陈馈，李荣智，南京地铁联络通道冷冻法施工技术[J].建筑机械化.2014
论文作者:刘晓林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：泵房论文; 地层论文; 泥岩论文; 注浆论文; 区间论文; 通道论文; 隧道论文; 《基层建设》2018年第5期论文;