城市地铁浅埋暗挖隧道穿越富水砂层施工.doc

专业知识分享版使命：加速中国职业化进程摘要：结合深圳地铁1号线续建工程试验段土建2标四个过深南大道出入口通道及一个风道暗挖隧道工程实例，分析富水砾砂层的沉降特性和引起地层沉降的原因，提出了根据地表沉降控制要求适度排放地下水，允许带水作业，按地面沉降限制条件采取不同的施工措施，达到安全、经济的效果。关键词：地铁；浅埋暗挖隧道；富水砂层；大管棚；水平旋喷桩；沉降1工程概况深圳地铁1号线续建工程试验段土建2标车站位于深南大道中央绿化带下，车站4个出入口通道及车站外伸新风道分设于车站的4个象限内，每个通道均自深圳东西向主干道深南大道下方穿越，通道平均埋深4.7ｍ。通道上方管线密布,有燃气管线、电信管线、高压电缆、路灯电缆、污水箱涵、上水管道、雨水箱涵，其中污水箱涵底部为浆砌片石结构，上水管道为混凝土承插管。本文根据本标段出入口通道成功浅埋暗成功施作的经验，分析引起沉降的主要因素，并提出富水砾砂层中浅埋暗挖隧道采取的施工措施。2工程地质及水文地质条件2.1工程地质本区段上覆第四系全新统人工堆积层、海冲积层及第四系残积层，下伏燕山期花岗岩。地层从上至下依次分布情况及岩性特征如下：①人工堆积层素填土（粉质粘土）：坚硬，混砂砾约20%～30%。层厚3.2ｍ～6.0m。分布于出入口通道以上。②砾砂：松散～中密，饱和，混粘性土，层厚5ｍ～10.1m，分布较广，通道穿越此层。③砾质粘性土：可塑～坚硬。该层为场区主要地层，广泛分布，层位稳定，揭示厚度1.0m～15.5m。通道仰拱部分穿越此层。④全风化花岗岩：岩体呈土夹砂砾状，最大揭露厚度9.0m。2.2水文地质本区段地下水位埋深2.7m～4.7m，水位变幅为0.5m～2.0m。地下水总的径流方向由北向南，主要补给来源为大气降水。地下水按贮存介质可分为孔隙潜水和基岩裂隙水，孔隙潜水主要贮存于砾砂层中。基岩裂隙水主要贮存于强风化花岗岩中。2.2水文地质本区段地下水位埋深2.7m～4.7m，水位变幅为0.5m～2.0m。地下水总的径流方向由北向南，主要补给来源为大气降水。地下水按贮存介质可分为孔隙潜水和基岩裂隙水，孔隙潜水主要贮存于砾砂层中。基岩裂隙水主要贮存于强风化花岗岩中。图１科技园站出入口平面位置图3施工方案3.1方案选择根据该处地质情况，通道主要在砾砂层中穿过，开挖过程极易产生坍塌和流砂、流泥。隧道开挖能否安全、顺利进行，关键在于超前支护的承载能力和止水效果。砾砂层注入浆液后强度较高，故本隧道采取如下方案：拱部采取大（小）管棚注浆共同作用形成超前支护，侧壁采用水平旋喷桩加固支挡外围砾砂和止水。隧道开挖施工采用掌子面排水，CRD法并预留核心土。3.2超前支护措施及施工参数3.2.1大管棚施工（1）出入口暗挖通道大管棚环向间距400cm布设，大管棚施工钻孔方向与洞轴线1度交角，偏向洞外，管棚孔口中心距隧道开挖轮廓线外100mm布置。钢管采用Ф108mm，壁厚8mm的无缝钢管，分节安装，分节长度分为1.5m、3m两种。两节之间用丝扣连接，丝扣螺纹段长度大于150mm，相邻两根钢花管的接头要错开。在注浆钢管上钻注浆孔，孔径10mm，孔间距200mm，呈梅花形布置。钢管尾部2m不钻孔，作为止浆段。钢管内设由4根16mm螺纹钢筋和固定环组成的钢筋笼，固定环外径42mm，壁厚8mm，长60mm的短钢环，短管间距1m。管棚注浆采用水泥浆液，水灰比0.6:1～1:1，注浆压力采用0.6MPa～1.5MPa。（2）根据施工场地地条件、工程地质、水纹地质条件，采用“有线仪器定向，一次性跟管钻进法”，即成孔和埋设管棚一次完成。3.2.2超前小导管施工（1）喷射砼封闭开挖轮廓面和掌子面。（2）钻孔并安设小导管。钻孔直径大于钢管直径20mm以上，超前小导管按环向间距40cm，辅射角为15c左右，纵向留1.5m的搭接，导管用直径42mm，壁厚8mm的钢管制作，每根长3m，钢管前端加工成锥形，尾部焊接加劲箍，钢管围壁钻四排φ6mm压浆孔，径向沿开挖轮廓线外10cm处布设。（3）注浆。注浆压力根据地质条件确定，注浆材料采用水泥水玻璃浆液，配合比为:水泥浆液:水玻璃=1:0.8（体积比）；水泥标号为425。为防压裂工作面，同时还需控制注入量，当每根导管的注浆达到设计量时即可停止，当孔口压力达到规定但注入量不足时也应停止。（4）检查注浆效果。注浆结束后，必须钻孔检查注浆效果，未达到要求补孔注浆。（5）格栅架设完成后，小导管的外露端与格栅焊接在一起，共同组成预支护体系。3.2.3水平旋喷桩施工（1）方案的选择说明根据深圳地铁其他施工单位的施工经验，采用全断面注浆效果不理想（砂层未固结基本达不到固结和止水的目的），原因分析如下：其一、富水砂层地段，注浆孔成孔施工困难；其二、该地段地下水丰富，渗透系数大，流动性大，注浆效果达不到设计要求。为