地铁区间隧道浅埋暗挖穿越软流塑地层施工技术

1、城市地铁区间隧道浅埋暗挖穿越软流塑地层施工技术内容提要：本文结合工程实例介绍了城市地铁区间隧道浅埋暗挖穿越软流塑地层施工技术。从方案的比选到施工工艺、参数的选择和确定以及施工方案的实施效果做了较细致介绍。关键词：浅埋暗挖 城市地铁 软流塑地层1 工程概况- 1 - 2 -1.3软流塑地层暗挖隧道施工难点以上软流塑粉质粘土、淤泥质粉质粘土，具有高压缩性、高灵敏度、强度低，易产生蠕动现象，开挖后自稳能力极差，易坍塌，地面沉降难以控制。在软流塑地层中施工浅埋暗挖城市地铁区间隧道施工难点主要表现在以下几方面： 围岩自稳能力极差，开挖后易产生坍方，严重时可能发生涌泥现象，使施工无法进行； 地面沉降难以控

2、制，在道路区，过大沉降易引起路面开裂，甚至坍陷，影响交通安全；在管线和建筑物区，地面沉降过大，易造成地下管线破坏和建筑物开裂，危及建筑物安全。2 软流塑地层隧道施工方案 2.1施工方案确定软流塑地层隧道施工拟采用台阶分步开挖法，但必须采用适当的辅助工法加固地层。常用的辅助工法有注浆加固（小导管超前注浆、大管棚+小导管超前预注浆、密排大管棚注浆）、软弱围岩仰拱超前法、旋喷或搅拌加固、冻结加固等。结合现场实际情况进行了方案比选如下表，根据比较结果决定采用大管棚+小导管超前预注浆加固方案。为分析开挖过程中洞周塑性区、开挖对地面沉降、地面既有建筑物的影响，采用平面有限元对开挖过程进行模拟分析。分析及综

3、合比较结果如表2，施工中采用大管棚+小导管超前预注浆方案- 3 -施工方案的综合比较表 表2- 4 -2.2大管棚+小导管超前预注浆方案长管棚结合小导管注浆和掌子面超前预注浆法，是在隧道拱部打设长管棚和小导管注浆，对拱部进行加固和超前支护，并对隧道掌子面的地层进行注浆改良，然后在管棚和加固拱圈的保护下进行开挖、支护与衬砌，该方法在软弱地层浅埋隧道施工中能有效地控制地面沉降。设计拱部150°范围设立管棚支护，注浆加固范围1.5m，大管棚采用40m长108钢管，钢管打孔注浆，大管棚搭接长度3m，环向间距0.35m。短导管3m长32普通水煤气管，搭接长度1.5m，环向间距0.35m。长导管

4、采用13m长、直径42PVC劈裂注浆管，搭接长度4m，间距0. 5×0. 5m，由于I类围岩段隧道较长且为弧线，根据现有水平孔钻进技术条件，隧道分段施作管棚。首先施工第一段管棚工作室，施作第一段管棚，注浆后进行隧道掘进。第一段管棚段开挖31.6m后，进行第二段管棚工作室施工及钻孔，纵向管棚搭接长度3.0m。以此类推，完成管棚超前支护施工。 搭设平台、安装钻机、测定孔位 大管棚顶入法施工软流塑土管棚施工成孔困难，且在成孔过程中会造成土层的变形。根据软流塑土的力学特性，采用静压顶入法施工。大管棚采用40m长108钢管，钢管打孔注浆，浆液采用水泥水玻璃双液浆，大管棚搭接长度3m，环向间距0

5、.35m。大管棚静压顶入法施工，可以挤压软流塑土体，排出部分含水，起到加固土体的目的。同时对土体的扰动较小，施工表明，大管棚施工地表基本无变形。 5水灰比0.60.8水泥水玻璃体积比1：1 注浆压力0.81.5MPa关闭孔口阀门，开启注浆泵进行管路压水试验，如有泄漏及时检修，试验压力等于注浆终压。 注浆时，采取低压力中流量注入，注浆过程中压力逐步上升，流量逐渐减少，当压力升至注浆终压时，继续压注10分钟，才结束注浆。 (5) 注浆结束标准及效果检查 单孔注浆结束标准：每段注浆都正常进行，符合PQPT曲线，注浆终压达到设计终压，注浆量达到设计注浆量的80，或虽未达到设计终压，但注浆量已达到设计注

6、浆量，即可结束本孔注浆。 全段结束标准：设计的所有注浆孔均达到结束标准，无漏注现象，注(压)水试验地层吸水率小于0.05Lmin，粘土固结强度0.4MPa。 注浆效果检查：采用分析法，注(压)水试验，开挖取样等方法进行。 达不到结束标准，应补充重新注浆直到满足要求为止。 2.3.2 超前预支护小导管施工 2.3.2.1 小导管参数O32小导管长3m,环向间距0.35m, 拱部150范围内布设,插入大管棚之间，每排小导管搭接1.52.0m，采用水泥水玻璃双浆液进行劈裂注浆。注浆参数如下：水泥采用32.5#普硅水泥O水玻璃模数2.6，2535Be水泥浆水玻璃浆液体积比1：1水灰比0.60.8注浆压

7、力0.81.5MPa2.3.3 掌子面加固施工2.3.3.1掌子面加固施工参数掌子面采用L=10m小导管进行注浆加固，掌子面注浆加固如图7所示，导管间距1.0×0.75m,梅花型布置，小导管为42PVC劈裂注浆管,采用水泥水玻璃双浆液劈裂注浆，注浆参数如下：水泥采用32.5#普硅水泥O水玻璃模数2.6，2535Be水泥浆水玻璃浆液体积比1：1水灰比0.60.8注浆压力0.51.0MPa.止浆墙为25cm厚C20网喷砼。如注浆效果不理想，我们将采用流动性大、注浆效果较好的新型材料，如HC-T凝结时间可调注浆材料。2.3.3.2 掌子面加固施工注浆孔的布置采用等边三角形全断面布置，注浆的

8、先后顺序：先四周，后中间，中间布置一排水孔，以利于软土地层中的滞水在注浆过程中受到挤压时顺利排出。主要施工步骤为：（1）采用钻机钻孔，钻孔的垂直度误差控制在1%以内。（2）孔内灌封闭泥浆，待钻孔到设计深度后从孔内灌入封闭水泥浆，其作用是封闭单向阀管和钻孔壁之间的孔隙，迫使从管浆孔内开环，压出的浆液挤破套壳料注入四周土层。（3）在封闭泥浆达到一定的强度后，在单向阀管内插入双向密封注浆芯管进行分层注浆。首先增大压力使浆液顶开橡皮套，挤破套壳料，在土体产生劈裂，并沿着裂缝扩散，扩散范围受注浆压力、时间、浆液配比、土层特征等因素的影响。一般从底部向上注浆，达到一定压力后，提起一段再注浆，这样重复进行。

9、注浆完成后，清洗管内残留浆液，以便于第二次重复注浆（单向阀塑料管即留在注浆后的土层中）。2.3.4开挖及初期支护为保证施工安全，开挖采用台阶分部法施工。开挖顺序示意图如附图所示。上台阶环形开挖，预留核心土，及时进行挂网初喷，架立格栅钢架，每个拱脚施作两根锁脚锚杆，锁脚锚杆为25中空锚杆，L=2.0m,施作边墙3.5m长、环纵向间距1.0m的置入式中空注浆锚杆、注浆，及时架设I16工字钢临时仰拱。根据土体情况，必要时对临时仰拱网喷砼封闭。下台阶开挖后及时架设格栅钢架，每个拱脚施作两根锁脚锚杆，锁脚锚杆为25中空锚杆，L=2.0m施作边墙3.5m长、环纵向间距1.0m的置入式中空注浆锚杆、注浆。如地质条件不好，开挖时如掌子面不稳，则每次开挖后均采用网喷砼封闭掌子面。喷砼均采用双快（硫铝酸盐）水泥。初期支护施工完成后,立即对初期支护背后进行回填注浆加固。2.3.5 基底加固在进行仰拱初期支护喷砼之前，打设42钢管，钢管间距50×50cm,待施作完初期