软弱地层联络通道施工技术

软弱地层联络通道施工技术

张伟洲

广州地铁集团有限公司

摘要：结合广州地铁知识城线康大站～镇龙北站区间联络通道的施工，介绍在软弱地质条件下联络通道采用洞内加固暗挖法施工经验。开挖前先对掌子面前方地层进行加固处理达到联络通道地层提前加固条件的施工方法，简述了地面不具备竖井开挖施工到底进行联络通道施工的设计方案时可采用洞内加固暗挖施工要点，并提出施工过程值得改进的方面，以确保联络通道施工质量和安全，可供其他类似工程参考。

关键词：软弱地层竖井开挖联络通道施工

1、工程概况

1.1联络通道工程概况

康大站～镇龙北站区间从康大站出发，沿着九龙大道由西北方向东南方向前行至九龙镇镇龙敬老院西侧进入镇龙北站，线路途经广州康大职业技术学院、汤村、五福堂村和七星村，下穿广河高速。区间起止里程为DK58+625.7～DK60+806.15，长度2187m；区间共设置3座联络通道和1座废水泵房，联络通道加固设计采用洞内前进式注浆形式，并辅以超前小导管的辅助加固措施。联络通道净空根据人员疏散条件定为半圆拱直墙断面，矿山暗挖法施工，联络通道处管片采用钢管片。

2#联络通道位于<5H-2>、<6H>及<7H>，拱顶位于<5H-2>层，左线联络通道顶上约7.0m存在厚度约2m的粉细砂层，右线联络通道顶上约4.35m存在厚度约4.5m的中粗砂层及1.7m粉细砂层。2#联络通道上方为九龙大道中央绿化带，无建筑物；根据地下管线资料，沿右线方向还有一根直径Φ1000的给水砼管，埋深3.0m。

1.3联络通道结构设计

联络通道结构设计参数如下表：

2、联络通道加固设计与施工

2.1加固设计

联络通道开挖前先对掌子面前方地层进行加固处理，由于联络通道地面加固区域为市政绿地和农田灌溉水渠，若采取地面加固的方法，需要进行征地、树木迁移以及水渠改道等一系列施工准备，工期上不可控。经过参建各方多次会议讨论，综合比较各种施工方法利弊，最终确定的设计变更，采用前进式洞内全断面注浆工艺，加固边线为通道开挖轮廓线以外2.5m，浆液采用水玻璃双液浆。实际施工时浆液配比根据地层厚度、含水量等情况进行试验。注浆量和注浆压力可根据实际加固效果以及地面隆起情况进行调节，通过试验确定最优的注浆量和注浆压力。

根据设计图纸，联络通道开挖前先施作拱部超前小导管，每开挖50cm设置一榀格栅钢架，格栅钢架纵向连接筋φ22，环向间距1.0m，内外均设。喷射砼前挂设双层@200×200φ8钢筋网片，采用C25P6喷射砼，喷射厚度30cm。

联络通道开挖24小时施工，采取上下台阶法开挖，上台阶开挖贯通后对仰拱部位进行喷射砼封闭，然后才进行下台阶开挖；开挖时严格控制开挖循环进尺（≤60cm）。每一循环开挖完成后立即进行格栅钢架搭设及挂网喷锚，初支完成后才进行下一循环的开挖。

4、施工过程中的遇到的问题及采取的措施

4.1<5H-2>残积土层中的开挖控制

2#联络通道及废水泵房基本处于<5H‐2>花岗岩残积土层、<6H>全风化花岗岩中，地层透水性较弱，组成物主要为砾质粘性土、砂质粘性土含有较多的风化残留石英颗粒，其最主要特征就是是遇水易软化崩解。正是由于具有上述的特性，也就决定了这种地层自稳性较差，开挖面的土层自稳有一定的时效性，超过一定时间就会出现开挖面土体剥落坍塌的现象，同时该地层“惧怕”遇水，遇水后就会软化崩解变成流塑状的泥浆。这种特殊的地层是联络通道开挖出现坍塌的客观条件。2#联络通道开挖初期，整个洞身处于<5H-2>的残积土层中，地下来水异常丰富，在集水井开挖过程中，出现多次险情，为确保施工安全，要求承包商对掌子面进行封堵，进行超前小导管注浆，使得在花岗岩残积土中的开挖施工顺利进行。

4.2废水泵房开挖底部管涌、初支变形

事情经过：2012年10月1日，2#联络通道废水泵房在开挖至2.5m时，联络通道已完成初支部分底部土体出现轻微管涌现象，在靠近左线洞门位置及小里程井壁位置初支下部有部分浑浊水流出，下台阶底部土体局部隆起0.3-0.5米左右，上台阶拱部工字钢支撑出现明显变形，最小净空尺寸3.35米（设计3.5米，侵限12cm）。（见图18、19）

处理及原因分析：联络通道底部土体出现管涌后，立即组织人员进行联络通道加设内部支撑，共两道（“井”字型），并在腰部纵向增设两道支撑，支撑加设完成后封闭底部掌子面，进行注浆加固。该方法取得了良好的效果，有效的防止管涌进一步扩大。

联络通道上下台阶已经开挖完成并且集水井已开挖完成了2.5米，土体的开挖卸载了联络通道底部的荷载打破了原有的平衡，在地下水位上升的情况下引发了管涌现象的发生。造成管涌的原因主要有：废水泵房基本处于<5H‐2>花岗岩残积土层，其最主要特征就是是遇水易软化崩解；集水井加固不理想且开挖面暴露时间过长；同时临时支撑加设不及时等。

5、结束语

本工程的联络通道地质以花岗岩残积土为主要特征，在集水井开挖施工过程中虽然遇到过几次险情，均及时处理，未造成任何安全事故，现将其小结如下：

1、特殊地层中加固方案的选择要择优。通过上述事件可以看出本工程联络通道地层加固采用的洞内加固注浆的方案，在花岗岩风化残积土这种特殊地层中是不太适合的，注浆加固达不到设计预期的理想。地层加固方案选择的合理性直接影响后期施工，在综合考虑这种地层的因素后建议在地面条件允许的情况下尽量采用垂直加固的方案，地面条件不允许时可以考虑使用冷冻法。

2、施工组织要严密，思想要重视。首先要对这种地层有深刻的认识把握住地层的特性如：“遇水易软化崩解”，思想上要重视。对地层有了充分的了解之后要科学、合理、严密的组织施工，加大人力物力的投入，尽量缩短施工中的间歇时间，开挖速度要快。在花岗岩风化残积土层中进行暗挖施工体现一个“快”字。

3、联络通道矿山法施工时，应确保无水施工，必要时采取措施处理后方可施工，在降水过程中，应对周边建筑物以及道路等设施加强监测，一旦房屋沉降和倾斜超报警值，应对房屋基础进行加固处理。

4、初支施工时预埋注浆管，每当初期支护固定成环一定距离后，随即进行衬砌的背后注浆。

5、二初钢筋施工时须采取有效措施确保防水层不被破坏，二衬拱部与防水层之间空隙应进行回填注浆。

6、联络通道洞门环梁施工完成后方可进行泵房的开挖作业，废水泵房开挖前应在联络通道边墙下部设置临时支撑，在废水泵房二衬及联络通道底板施工完成且达到设计强度后方可拆除。

7、严格控制开挖循环进尺，一般为0.5-1.0M.

8、开挖后及时进行初期支护或临时支护，工序衔接紧扣，迟早封闭成环。掌子面稳定性差时，应随时喷射砼封闭工作面。泵房与联络通道格栅钢架主筋应牢固焊接在一起。

9、在浇筑门洞环梁前，需对与之接触的管片切割面及背面作界面处理。

希望通过对上述事件的分析及总结，能为在花岗岩风化残积土这种地层中联络通道施工提供一定的借鉴，避免类似事件再次发生。

参考文献

[1]竺维彬，鞠世健著复合地层中的盾构施工（第一版）【M】北京：中国科学技术出版社，2006

[2]广州轨道交通十四号线支线施工2标【康大-镇龙北】区间施工设计图纸；

[3]广州轨道交通十四号线支线施工2标【康大-镇龙北】区间实施性施工组织设计；