于 宙，樊 普，胡佳东
(中国水利水电第三工程局有限公司，陕西 西安 710024)
联络通道在地铁中承担着应急疏散、排水、防火等功能，其施工时不仅要考虑自身开挖和地表构筑物安全，也要确保主隧道安全，施工难度大。为了确保施工安全，施工中一般采用不同加固方法对地层进行预加固处理，常用的方法有注浆加固法、深层搅拌桩、高压旋喷桩、素混凝土连续墙、人工冻结法等[1-5]。深厚富水砂层，由于砂石地层松散、孔隙率大、渗透系数大、地层稳定性差，高压旋喷桩加固浆液扩散难，成桩效果差，且其加固深度一般不超过20 m，容易断桩、缩颈[6]；
而深层搅拌桩较适用于淤泥、软塑黏土、粉土等软土地层[7]；
人工冻结法在地下水流速大时，其冻融周期长，成本高[8]；
注浆加固法适用于砂层，但其均匀性差。
西安地铁1号线三期白马河—韩非路区间联络通道，地貌单元属渭河Ⅰ级阶地，通道位于密实的中砂层中，埋深大于20 m，且受渭河、沣河、咸阳湖等地表水系的影响，其地下水丰富、水位高。因此加固效果直接影响白韩区间联络通道是否发生涌水、涌砂的事故。因此研究深厚富水砂层中联络通道加固方法，分析加固效果，确保联络通道开挖作业安全具有重要的科学及实用价值。
白韩区间线路出白马河路站后，沿世纪大道向东延伸至世纪大道与韩非路十字路口，以两个R=3 000 m的曲线向南偏转，后沿直线段抵达在路口中心设置的韩非路站。区间右线全长807.832 m，左线全长807.804 m，区间采用盾构法施工。区间在FYDK18+900.000,FZDK18+899.972设置一座联络通道，联络通道结构净空尺寸为宽2.6 m，高3.15 m的半圆直墙拱形断面，洞口尺寸1.2 m×2.05 m。联络通道埋深约21.8 m，地下水位埋深约11.5 m～14.5 m，渗透系数为5.2×10-4cm/s。联络通道所在土层自上而下依次为①-1杂填土(松散)、①-2素填土(可塑)、②-1黄土状土(硬塑)、②-2粉质黏土(硬塑)、②-4-2细砂(密实)、②-5-2中砂(密实)、③-4粉质黏土(硬塑)、③-6细砂(密实)，联络通道兼泵房所处地层为②-5-2中砂层。
白韩区间位于富水砂层中，地下水位较高，风险大，降水难度大，需将地下水位降至底板以下1 m。且地层自稳性差，采取合理的预加固措施，并控制开挖距离与支护时间，保证围岩稳定，是本工程的施工重点。
本区间联络通道平面占地尺寸约8.0 m×3.7 m，开始采用三重管φ800 mm@600 mm高压旋喷桩进行地面加固，加固区域为联络通道拱顶上3 m至盾构隧道腰部，通道结构两侧3 m的范围。并沿隧道联络通道周边布置降水井，共布设24口井，井深35 m～40 m，但发现其降水难以将地下水位降至底板以下1 m，且高压旋喷桩由于中砂层密实，阻力大，其置换率不够，浆液扩散差，加固强度低。
针对此白韩区间的联络通道在地面采用三重管φ800 mm@600 mm高压旋喷桩加固的基础上，在开挖前，对联络通道的两端进行洞内深孔注浆加固，采用WSS无收缩水平注浆，浆液采用水泥-水玻璃双液浆，对盾构隧道腰部至联络通道结构上下3 m和通道两侧3 m进行加固，加固范围平面尺寸14.0 m×9.7 m。并对降水井进行加密设计，通过补打降水井使地下水位降至底板以下1 m。
2.1 施工工艺流程
白韩区间联络通道施工工法调整后，其工艺流程如下所示：
地层加固→洞门测量定位→管片临时支撑架设→洞内注浆加固→地面降水→切割洞门管片→拱部超前小导管注浆→联络通道开挖→初期支护→防水施工→二次衬砌施工。
2.2 关键步骤操作要点
2.2.1 联络通道超前加固
采用φ800 mm@600 mm三重管旋喷桩对联络通道地面进行加固，加固范围联络通道腰部上侧3 m和通道两侧各3 m，布置图见图1。旋喷注浆浆液为水灰比0.8～1.2的水泥浆液，三重高压水的压力为22 MPa，流量为30 L/min，气流压力为0.8 MPa，提升速度为0.1 m/min～0.2 m/min。在此基础上在洞内采用WSS无收缩水平注浆，注浆加固范围为盾构隧道腰部至联络通道结构上下3 m和通道两侧3 m，注浆布置图见图2。注浆孔径为42 m，浆液的扩散半径为0.6 m～1.2 m。注浆孔深度按照加固范围根据角度不同进行调整。注浆顺序为先水平孔注浆，然后斜孔注浆。注浆孔深长短搭配，注浆控制压力为0.5 MPa～1.5 MPa，钻杆每次拔出长度为10 cm～15 cm。浆液采用(1∶1)水泥∶水玻璃浆液，水玻璃浓度为35 Be′，注浆时，根据注浆孔流水量调整浆液凝固时间，一般为25 s凝固，水流量较大的孔，加入工业磷酸以加快浆液的凝结速度，调整为15 s或10 s凝固时间。注浆时严密监控管线及地表的变化，防止出现隆起过大造成管线的变形破裂。
2.2.2 地面管井降水
联络通道场地内地下水位埋深约11.5 m～14.5 m。联络通道按施工方案中布设24口降水井，井深35 m～40 m，地下水位并未降到联络通道底板以下1 m(22 m以下)。因此对降水井进行加密设计，加密至36口井，降水井沿隧道联络通道周边布置，距盾构区间隧道开挖线和加固区外轮廓3.0 m左右，降水井在联络通道洞内加固完成后施工。井径为φ800 mm，井管直径φ500 mm。抽水采用潜水泵，沿周边铺设排水管，施工期间安排监测人定期抽水并做好降水记录，确保地下水位低于联络通道底板以下1 m(22 m以下)。降水井在洞内注浆加固完成后进行施工。在降水工程中关注出水含砂率，及时进行出水含砂率检测，保证施工安全。
2.2.3 联络通道开挖与支护
联络通道采用超前小导管注浆支护、台阶法开挖、格栅钢架+钢筋网+喷射混凝土初期支护和混凝土二次初衬。为保证开挖过程中掌子面的稳定，在联络通道拱部范围内上方，拱顶180°范围内。施工时，将钢管与衬砌中线平行以15°仰角打入围岩，钢管环向间距约30 cm，纵向每隔一榀钢架设置一环，纵向间距1 m，超前小导管采用外径φ42 mm，t=3.5 mm钢焊管，长度L=2.5 m。注浆采用水泥浆，水灰比为(1～1.5)∶1，扩散半径不小于0.25 m，注浆压力为0.5 MPa～1.0 MPa。开挖采用上下台阶开挖，上下台阶掌子面纵向错开3 m～5 m，中间区域预留核心土，核心土的断面面积大于开挖断面的50%，核心土长度根据掌子面稳定情况进行控制，一般采用1 m～2 m。
2.3 质量控制措施
2.3.1 注浆质量控制措施
1)严格控制注浆压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上升或从孔壁、地面溢浆时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。
2)为确保加固效果理想，注浆完成后，在开挖范围以内进行探孔，观测加固效果及渗流水情况，若探孔显示仍存在空洞或流塑及软塑状土体和流水现象时，二次重新布孔注浆，直至加固效果满足开挖要求。
2.3.2 联络通道开挖前质量控制措施
前后10环完成二次注浆；
预应力支撑按设计要求安装完毕；
监测控制点按监测方案已布置，并已测取初始值；
打设超前探孔评估地质是否与勘察一致；
在洞口特殊管片开洞前，利用扭矩扳手将联络通道前后共10环管片的纵向和环向连接螺栓进行复紧；
检修井与DN250排水管提前打孔预埋完成。
2.3.3 联络通道施工时质量控制措施
1)联络通道采用台阶法施工，严格控制超欠挖，初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。
2)施工应严格贯彻“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”暗挖十八字方针。
3)在施工中应做好地下水及地质超前预报，加强洞内防、排水工作及通风工作，确保洞内“三通”正常工作。
2.3.4 联络通道支护质量控制措施
1)初期支护中系统锚杆打入方向一般应接近隧道径向，对层状围岩应根据围岩产状适当调整锚杆打入方向，使锚杆基本垂直于层面。
2)初支喷混凝土应严格按照工艺要求施工，尽量使初支喷射面平整，二衬钢筋施工时须采取有效措施确保防水层不被破坏。当二次衬砌时拱部应预埋注浆管，衬砌完成后应通过预埋注浆管对二次衬砌与防水层之间空隙(拱顶、仰拱、侧墙)进行回填注浆。
根据要求地层预加固后，其28 d无侧限抗压强度大于0.8 MPa，渗透系数不大于1.0×10-6cm/s。因此高压旋喷桩成桩28 d和洞内加固完成后两个阶段分别在加固范围内钻孔取芯，并在加固区钻水平孔检查渗水量，计算渗透系数，试验结果见表1。结果显示，采用高压旋喷桩后土体稳定性和渗水性均不能满足要求，但在其基础上采用洞内深孔注浆后，地层的加固效果良好，无渗水、漏水等现象发生，土体稳定，保证了施工的顺利进行。
表1 地层预加固效果检验结果
降水井加密至36口井后，根据定期的降水记录显示，地下水位已降至联络通道底板1 m以下，满足施工需求。
1)西安地铁一号线三期白马河站—韩非路站联络通道，采用在原有三重管φ800 mm@600 mm高压旋喷桩加固的基础上，对联络通道的两端进行洞内深孔注浆加固，采用WSS无收缩水平注浆，对盾构隧道腰部至联络通道结构上下3 m和通道两侧3 m进行加固，加固后土体强度和渗水系数均满足要求，加固效果良好。
2)将洞外管井降水的降水井由24口加密至30口后，地下水位已降至联络通道底板1 m以下，满足施工需求。
3)本文为大埋深富水砂层地铁联络通道施工提供了一套施工工艺，并提出了施工关键点和质量控制措施。
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