上海某地铁旁通道融沉注浆效果分析

许舒荣

0 引言

进入21世纪以来,为了缓解交通压力,我国越来越多的城市开始进行地铁工程建设,如上海、北京、天津、南京、沈阳等。旁通道工程(相邻两个地铁站间区间隧道基本均设计有旁通道)是地铁隧道工程的一个重要组成部分。当地铁隧道所处地层为松软含水地层时(如上海、天津),水平冻结施工旁通道是行之有效的方法,具有不可替代的优越性。采用冻结法加固土体具有强度提高快、加固所需时间短、整体稳定性能高、隔水性能好等优点。但是采用冻结法施工地铁旁通道后期存在融沉问题,会引起旁通道周围区域隧道及地表沉降。因此,在旁通道结构完成之后应及时进行融沉注浆,以解决融沉问题[1-4]。本文介绍了上海地铁某区间旁通道工程的融沉注浆情况及注浆效果。

1 工程概况

上海市某地铁旁通道工程位于两站区间隧道之间,区间圆形隧道内径5 500 mm,管片厚度350 mm。旁通道所在位置处隧道上、下行线的中心标高均为-15.92 m,隧道中心距为12.4 m。整个旁通道由与管片相接的喇叭口、水平通道和通道下方的集水井三个部分组成,其中通道为直墙圆弧拱结构,集水井为矩形结构。通道和集水井均采用两次衬砌,初次支护层厚度200 mm,通道墙和集水通道与隧道连接处(喇叭口)结构层外扩厚度为600 mm。旁通道处于⑤1-1灰色黏土层、⑤1-2砂质粉土地层中,缺失⑦1承压含水层,旁通道结构底部距⑧2-1承压水层18 m,见图1。

本旁通道工程于2008年8月23日正式开工施工冻结孔,至9月20日冻结孔及测温孔施工完成,共施工72个冻结孔和14个测温孔。在钻孔过程中,由于⑤1-2粉质黏土夹粘质粉土含水量较大,虽严格按照规程以及施工组织设计要求的二次开孔工艺进行夯管施工,但在透孔以及钢管片上钻孔施工时,仍产生了一定喷涌砂冒泥现象。冷冻系统于10月2日安装完成,10月3日开始冻结运转,11月23日进行旁通道开挖(积极冻结50 d),12月16日结构主体结束,12月19日关闭冷冻机。

2 注浆情况

本旁通道工程于12月25日进行了充填注浆,注浆总量为21.2 m3。半个月后,2009年1月9日开始进行融沉注浆,注浆总量为47.3 m3,到5月12日结束。注浆材料采用水泥—水玻璃双液浆,以少量、多次、均匀为原则,注浆压力不大于 0.5 MPa,注浆范围为整个冻结区域。水泥—水玻璃双液浆配比为:水泥浆与水玻璃溶液体积比为1∶1,其中水泥浆水灰比为 1∶1,水玻璃溶液采用B35～B40水玻璃加1倍～2倍体积的水稀释。

3 注浆效果

1)隧道内测点布置。

隧道内测点布置见图2,其中SD6,SD7,SD9,SD10之间及XD6,XD7,XD9,XD10之间间距为2 m,SD8位于SD7和SD9正中间,XD8位于XD7和XD9正中间,其他相邻两点间的间距为3.5 m。

2)隧道内测点沉降量。

隧道上行线和下行线的沉降情况基本相同,为了便于分析,以下仅对隧道下行线内测点的沉降情况进行分析,图3为不同时间隧道沉降量沿隧道轴线方向的分布情况,图4为旁通道附近下行线隧道内测点XD7和XD8沉降量随时间变化情况。

由图3可知,在进行融沉注浆开始之前和融沉注浆结束时,隧道沉降沿隧道轴线方向表现为不均匀性。沉降主要发生在靠近旁通道的位置,距离旁通道轴线7 m范围之内尤其明显。融沉注浆开始之前旁通道附近的隧道最大沉降在3.5 mm左右;融沉注浆结束之后旁通道附近的隧道最大沉降在7 mm左右。

由图4可知,隧道沉降主要发生在充填注浆以后与融沉注浆开始后的第一个月之间,沉降量达到4 mm左右,约占最后总沉降量的1/2,融沉注浆开始后第二个月隧道测点沉降趋于稳定,并且表现为上抬。从第三个月开始,由于集水井处的冻土墙开始融化,隧道沉降又开始加剧。由于不断进行注浆,到第五个月,所有冻结壁均已经解冻,隧道沉降趋于稳定,最终最大沉降为7 mm左右,小于设计要求的10 mm。

4 结语

1)隧道最终沉降最大值为7 mm左右,隧道沉降量小于设计要求的10 mm,融沉注浆达到了预定的效果。2)隧道沉降都主要发生在充填注浆以后与融沉注浆开始后的第一个月之间,因此旁通道结构完成以后,在保证结构安全的情况下应尽可能早的进行融沉注浆,另外在开始融沉注浆的第一个月内应增加注浆频率和注浆量,这样可以有效地控制最终的沉降量。3)隧道沉降沿隧道轴线方向表现为不均匀性,沉降主要发生在距离旁通道轴线7 m范围之内,对距离旁通道轴线较近的隧道区域应进行强化注浆,从而有效地减小隧道的最终沉降量。

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