关键词：地铁；暗挖隧道；地裂缝；施工技术
引言：目前CRD工法已在暗挖隧道施工中广泛应用，是一种比较成熟的施工工法，施工中若遇不明地下水、不良地质或穿越重要设施时，辅助措施是比不可少的，如何采取设计、施工技术措施控制沉降是暗挖隧道施工的关键点，下面，就个人工作的项目经验，浅谈下隧道穿越地裂缝几项关键施工技术。
1.工程概况
1.1工程概况
高新四路站-劳动南路站矿山法区间开挖断面尺寸为9.22×9m，暗挖隧道埋深约20.8m，区间穿越f4地裂缝破碎带，地裂缝位置距开挖起点约29m，采用CRD法开挖，其中上导洞采用预留核心土开挖，下导洞全断面开挖。
1.2水文地质情况
区间地层自上而下依次为：杂填土、素填土、黄土、中砂、黄土、古土壤、粉质粘土，隧道初支开挖范围除地裂缝段拱顶存在砂层外，其它范围为古土壤、粉质粘土，基底位于粉质粘土层，据钻孔揭露，场地地下水位埋深介于11.8m～15.8m，无明显隔水层，地下水类型为潜水。
1.3周边环境
高新四路站-劳动南路站区间竖井位于桃园南路与南二环东北角，区间由西向东开挖掘进，隧道平行南二环方向布设，除局部位于人行道下方外，其余均位于快车道下方，邻近的主要构筑物为桃园桥及排水暗涵，平面关系见下图。
桃园桥跨度约为25-26m，主线桥梁下部结构中桥墩处均设盖梁，梁高1.6m，预制板下桥墩立柱采用2根?1.35m圆柱，基础采用2m厚承台,下设4根?1.5m桩基，桩长35m，桥墩距离隧道最近处10m。
排水暗涵尺寸为5.5*3.5m，靠近桃园桥北侧东西向布置，位于桥墩与隧道中部位置，距离隧道最近处4.7m。
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1、暗挖隧道穿越地裂缝不良地层关键施工技术
F4地裂缝与五号线在南二环桃园立交处相交，夹角为79°左右。地裂缝在二环以南走向NE25°，主要处于隐伏状态，偶有出露；在二环以北走向NE70°，地表有出露。经地铁五号线地裂缝勘察，该地裂缝虽在线路处没有明显灾害，但在线路两侧附近仍见灾害出露点，活动性中等，地裂缝影响区范围为0～20m：其中上盘0～6m为主变形区，6～20m为微变形区；下盘0～4m为主变形区，4～20m为微变形区。
本隧道在初支开挖穿越地裂缝过程中，左线遇到了砂层透镜体涌水、右线拱顶遇到中细砂层塌方及降水期间控制桃园桥及排水暗涵沉降等施工难题。
2.1 WSS注浆技术
隧道左线左下导洞（3#导洞）第46榀（位于地裂缝下盘，距地裂缝5.3m）土方开挖过程中，左侧壁临时仰拱上1m处遇约30cm砂层，出现涌水，出水量约6m3/h，首先对出水部位采取水泥～水玻璃浆液进行注浆并对积水进行抽排，但注浆效果不佳，带水开挖至51榀处，出水量增大至10m3/h，涌水处形成约30cm高空洞，鉴于该位置位于地裂缝主变形区范围内，3#导洞拱脚存在夹砂层，出水量有增大趋势，存在掌子面掉块失稳甚至坍塌、拱脚长期浸泡导致地层软化，隧道变形超标等风险，因此邀请各参建单位察看现场，共商处理对策，最后达成一致意见：应对地裂缝主要影响区采取WSS注浆工艺处理，注浆范围为：3#导洞全断面及初支外2m，长度12m。
2.1.1主要施工方法
1、钻孔。钻机采用的二重管直接作为钻杆钻孔达到预定深度，同时二重管可以用来直接注浆，管头装有30cm混合器用来使双液充分混合；钻孔间距为500mm～800mm，具体布孔如下图。
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2、浆液配置。注浆材料分为A液（水泥浆）、B液（水玻璃）、C液（化学浆液），根据现场实际情况，注入AB液或BC液。AB液具有注浆止水及加固土体的作用，可根据浆液掺入比例调节凝固时间及加固体的强度，但自身还存在缺点，浆液凝固时间不易确定，渗透性较差，特别是在粉质粘土及砂层中，渗透效果不明显，另涌水量较大，会出现浆液直接被水冲走现象；BC液对土层有很强的渗透性，采用调节浆液配比和注浆压力的办法可使注浆范围人为控制，凝结时间可以调节，并可以复合注入施工，满足不同的要求，但强度差；因此根据现场实际情况，交叉注入AB液或BC液，既能达到注浆止水的效果还可以加固土体强度。
3、注浆压力。注浆压力宜为0.8Mpa～1Mpa，具体参数由试验确定，注浆扩散半径不小于0.5米。
2.1.2注浆效果总结
隧道左线3#导洞地裂缝段经过7天的WSS注浆处理，并经超前探孔检测，掌子面无渗水痕迹，达到滴水不渗的效果，因此在处理一些紧急涌水、涌沙的抢险工程更显示其快速凝结以及适用各种环境便于操作的优越性。
2.2 改性水玻璃注浆技术
隧道右线右上导洞第25榀在土方开挖及超前小导管打设过程中，因施工扰动导致拱顶砂层局部出现塌腔，根据地勘资料及现场实地踏勘，拱顶初支位于3m厚砂层范围内，按照图纸要求进行超前小导管打设，打设长度3m，并采用水泥水玻璃注浆，注浆终压为0.5MPa，单根注浆量约为0.05m3，但砂层固结效果不佳，因此邀请各参建单位察看现场，共商处理对策，最后达成一致意见：区间正线砂层部位小导管注浆拟调整为改性水玻璃浆液，并对超前小导管进行加密，每榀打设，长度为1.5m，同时加强初支背后回填注浆。
2.2.1主要施工方法
1、超前小导管制作及打设。超前小导管采用?42钢焊管，环向间距0.3m，纵向间距由设计3榀调整为1榀，导管长度由3m调整为1.5m。打设采用吹管吹孔（震动小，对拱顶砂层扰动小），开孔直径55mm，孔深1.5m。吹孔完成后采用风镐将小导管顶入，初支面外露100mm注浆口。打设完成后用棉纱将管口封堵，然后进行网喷施工，下一榀开挖前对所有小导管进行注浆。
2、浆液配置。注浆材料为水玻璃与硫酸的混合液，混合液在砂层中具有良好的渗透性，具有临时固结砂层的效果，可根据水玻璃、硫酸的掺入比例调节凝固时间，并可以复合注入施工，但强度差，临时固结砂层的时间一般在12小时内，具体施工参数应有现场试验确定。
3、注浆压力。注浆机压力保持在0.5MPa～1Mpa，浆液注满后应停止注浆稳压10秒左右进行第二次重复注浆，第二次注满之后稳压20秒左右停止注浆，注浆扩散半径不小于0.5米。
2.2.2注浆效果总结
隧道右线右上导洞砂层经改性水玻璃改良后，达到了临时固结砂层的效果，开挖过程中，砂层凝结成块状，具有较强的自稳性，可作为后续类似塌腔情况的处理措施，但需在凝结时间段内完成初支的封闭工作。
2.3 袖阀管注浆技术
区间隧道设计为降水后开挖，隧道部分结构位于南二环道路快车道下，沿桃园桥平行布置，隧道距桥桩最小净距为10m，且隧道与桥桩中间还有一根5.5*3.5m的排水暗涵，隧道开挖前，应提前15天进行预降水，为确保降水施工期间，降低对桥梁及排水暗涵的影响，应桃园桥产权单位要求，需对隧道施工期间对桃园桥及排水暗涵的影响进行评估，因此邀请各参建单位与产权单位及相关专家进行方案讨论分析，最后达成一致意见：（1）、对地裂缝上盘两处桥墩采用袖阀管注浆加固，具体的加固参数为：墩台四周布置单排注浆孔，注浆纵向间距1m，孔深为22m，加固区为地面下11.8-22m；（2）、对地裂缝上盘排水暗涵采用袖阀管注浆加固，具体的加固参数为：地裂缝向东25m（上盘），布孔范围为沿排水暗涵北侧东西向布置单排注浆孔，注浆孔纵向间距1m，孔深为23.5m，加固区为排水暗涵底板下17.3m。
2.3.1主要施工方法
1、钻孔。地面钻孔选用XY-100型钻机，施工前，人工开挖探槽，摸清加固区范围内地下管线及障碍物，具体的加固参数按照专家评审会议确定为准，详见下图。.png)
灌浆孔加固平面布置图
2、注浆参数。（1）、袖阀管注浆外径φ52，注浆间距1m；（2）、注浆效果为渗透注浆，压力控制在0.5～1Mpa；（3）、袖阀管注浆浆液采用水泥浆，必要时掺入水比例作为速凝剂，具体注浆参数及压力控制根据现场试验确定。
2.3.2桃园桥监测方案
桃园桥安全性的监测分为墩台及地表监测，桥墩沉降监测点布置在距地面30cm左右的每个墩身上，地表沉降观测点布置在图示F4地裂缝上，共布置14个监测点。
2.3.3监测情况分析
在暗挖隧道穿越地裂缝的过程中，严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的原则，加强桃园桥上部及下部的监测，增加布点及监测频率，最终安全、顺利通过，通过日常监测分析，桃园桥墩基本无沉降，地表沉降值随距开挖中线及地裂缝距离减小而增大，均处于可控范围内。
2、结束语
本段隧道穿越了F4地裂缝复杂地层情况及受地裂缝影响的重要构筑物等多种风险，实践证明，WSS注浆技术可有效处理涌水、涌沙事件，避免了地裂缝松软地段掌子面的坍塌，并能有效改良掌子面前方地层；改性水玻璃注浆技术在中细砂地层中效果明显，有效遏制了开挖过程中易坍塌的风险，同时在穿越地裂缝周边构、建筑物期间，需制定合理的应急处理措施，确保构建筑的安全。
参考文献
[1]袁博，暗挖隧道穿越地裂缝及其影响建（构）筑物施工技术研究.路桥工程,2014（12）
论文作者:皇甫深洲
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷第20期
论文发表时间:2020/1/16
标签：裂缝论文; 注浆论文; 隧道论文; 桃园论文; 浆液论文; 水玻璃论文; 导管论文; 《建筑实践》2019年38卷第20期论文;