长春市地铁联络线下穿游泳池施工技术研究

于永军

长春市地铁联络线下穿游泳池施工技术研究

于永军

（中铁十八局集团国际工程有限公司，300222，天津//高级工程师）

长春市地铁1、2号线联络线下穿建设年代久远的长春市游泳池及附属建筑物。由于受游泳池和地下管线的影响，导致周边降水井难以施做，无法保证联络线暗挖施工无水作业。针对如何确保隧道下穿游泳池施工安全进行了分析研究，最终确定采用了全断面注浆+双排超前小导管注浆的处理方案，并在实际施工中取得了良好的效果。

地铁联络线；下穿建筑物施工；方案比选；风险控制；监控量测

Author′s addressInternational Engineering of China Railway 18th Bureau Group Co.，Ltd.，300222，Tianjin，China

在城市建（构）筑物较密集的地区，地铁线路通常在市区高楼大厦或建（构）筑物附近穿行，隧道暗挖施工不可避免地会对地表沉降、周边建（构）筑物变形产生影响。而如何控制周边建（构）筑物变形，确保结构安全，成为施工时必须克服的一大难题。

控制周边建（构）筑物变形的技术措施通常有打设隔离桩、袖阀管注浆及洞内超前注浆等。打设隔离桩和袖阀管注浆造价高，且受地下管线、建（构）筑物等外界环境的影响较大，实施较为困难。洞内超前注浆又分为WSS（无收缩）深孔注浆和超前小导管注浆；WSS深孔注浆加固效果较好，但造价高，特别是循环时间长，对工期影响较大；超前小导管注浆循环时间短，且较为经济。综合以上因素，针对长春市地铁1、2号线联络线下穿长春市游泳池及附属建筑物施工工程，本文采取了“双排超前小导管+全断面注浆”的施工方案。该方案能保证土体注浆加固效果，且工期短、造价低、易于实施。

1 工程简介

1.1工程概况

长春市地铁1、2号线联络线位于长春市人民大街与解放大路交汇处东北角，连接地铁1号线和2号线。该联络线隧道设计里程为K0+55.443～K0+ 321.808，总长约266.35m，顶板埋深为7.31～13.1 m，隧道为27‰的下坡。联络线穿越地层主要为粉质黏土层、黏土层，采用矿山法施工。联络线在K0+ 199.01～K0+229.01里程段下穿长春市游泳池，长度为70m，联络线隧道拱部距游泳池底板底部仅6.5m。该游泳池建设年代久远，水池下方地质情况较复杂，且游泳池周边有两座低层建筑物，造成周边降水井无法打设，即联络线下穿游泳池段开挖为有水作业，施工安全风险较大。联络线平面图及横剖面图如图1所示。

1.2工程地质与水文地质条件

该施工场地地层沉积具有一定的规律性，场地地层主要由五部分组成：道路结构层、人工堆积杂填土层、第四系中更新统冲洪积黏性土、砂土层及白垩系泥岩层。联络线工程地质特征表如表1所示。

施工现场勘查深度内，地层中存在3层地下水。第1层为表层孔隙性潜水，第2层为浅层承压水，均属于第四系松散岩类孔隙水；第3层为岩石裂缝水，属碎屑岩类裂隙水。现分述如下：

（1）第1层地下水埋深为5.20～11.80 m，主要赋存于第四系黏土地层中，含水层水平、竖直向渗透性差异较小；

图1 联络线平面图及横剖面图

表1 联络线工程地质特征表

（2）第2层地下含水层埋深为8.00～11.80m，含水层为中粗砂②6层，主要赋存于中粗砂孔隙内，为浅层承压水；

（3）第3层泥岩裂隙水含水层岩性为全、强、中风化泥岩，赋存于泥岩裂隙内。

1.3不良地质及风险源情况

（1）本场区的不良地质为人工杂填土。该土质结构松散不均，土层透水性好，管道漏水或地表积水下渗容易形成漏水洞穴，对洞室开挖特别不利。因联络线隧道所处的位置关系特殊，故大部分降水井无法打设。

（2）联络线隧道采用暗挖台阶法施工，其下穿长春市游泳池深水区域长度约为30m，距泳池底部埋深为6.5m。根据其每年的营业情况，游泳池于5月1日开始注水，且因其建设年代久远，池底裂纹破损情况严重。游泳池深水区尺寸为18m×25m，水深达4.5m，最大储水量达2 025 t，最大压强为44.1 Pa，同时游泳池结构北侧受面积为50.3m×24.4m的浅水池的侧压力，极易在开挖过程中造成涌砂涌水等坍塌危害。联络线隧道与游泳池的相对位置关系图如图2所示。

图2 联络线隧道与游泳池的相对位置关系图

2 施工方案比选

联络线隧道采用矿山法施工，但因其下穿长春市游泳池，且受周边建（构）筑物影响，降水井无法打设，隧道暗挖施工存在较大的安全风险。据以往经验，针对隧道下穿或侧穿建筑物风险源，可采取的加固处理措施有：袖阀管注浆、打设隔离桩等。但因游泳池面积较大、无基础，且地面上不具备加固处理条件，故只能在洞内采取加固处理措施。常见的洞内加固处理措施有全断面注浆加固、WSS深孔注浆、超前小导管注浆等。本文采取的联络线隧道洞内加固方案如表2所示。

结合多种因素对方案1与方案2进行比选，最终确定采用方案1，即“全断面注浆+双排超前小导管注浆”的方式进行超前注浆加固，以避免游泳池及周边建筑物因沉降过大而造成变形、开裂、突水、突泥等风险，从而确保施工安全。联络线隧道下穿游泳池注浆加固范围如图3所示。联络线隧道结构参数如表3所示。

图3 联络线隧道下穿游泳池注浆加固范围

表2 联络线隧道洞内加固方案

表3 联络线隧道结构参数表

3 施工风险处理措施

3.1双排超前小导管注浆

在联络线下穿游泳池段，隧道拱部150°范围内土层采取超前双排小导管注浆加固。超前双排小导管采用DN32水煤气管，内排小导管管壁厚度为3.25 mm，长度为2.0 m，间距为0.3 m；外排小导管管壁厚度为3.25mm，长度为3.5m，间距为0.3m。注浆浆液根据围岩情况由现场试验确定，且注浆压力应控制在0.4～0.6MPa。注浆加固后的土体应满足良好的均匀性、自立性。

3.2台阶法施工

联络线为单洞马蹄形断面，采用台阶法开挖。开挖时，首先开挖上台阶并预留核心土，循环进尺为一榀格栅钢架间距，开挖完成后及时架立钢格栅并喷混凝土封闭；至上台阶开挖3.0～5.0m后再进行下台阶的开挖及支护；开挖后及时对掌子面喷混凝土进行临时封闭，进行下一循环的超前支护。上下台阶法施工示意图如图4所示。

3.3全断面超前注浆加固

隧道全断面采用小导管进行注浆加固。小导管为DN32水煤气管，管壁厚度为3.25mm，长度为3.5m，间距为0.5 m×0.5 m，梅花形布置；沿隧道走向2m打设一次，即预留1.5m止浆墙；注浆浆液采用水泥浆，注浆压力应控制在0.4～0.6MPa。

图4 台阶法施工示意图

全断面超前注浆完成后，开挖时，在土体裂隙中可明显看到压注的水泥浆的痕迹，且掌子面已无明显渗水，土体稳定性明显提高，注浆起到了应有的效果。

3.4衬砌施工

为确保施工安全，联络线隧道开挖完成后，立即对游泳池正下方的36 m长的隧道进行衬砌施工。为加快施工进度，该段衬砌模板支撑系统采用“工字钢排架+组合模板+满堂支架”的方式，其他地段采用衬砌台车衬砌。

3.5施工控制要点及注意事项

（1）在联络线下穿游泳池段施工过程中，严格按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针进行施工。

（2）台阶法开挖应严格控制循环进尺，避免超挖，台阶长度控制在3～5m，及时施做下台阶，尽快闭合成环。

（3）严格按照规范要求施做导管注浆：①钻孔、安装注浆导管后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，管口安装封头和孔口阀，并能承受规定的最大注浆压力和水压。②注浆前，应对开挖面及5m范围内的坑道喷射厚为50～100mm混凝土封闭，以防止注浆作业时，发生孔口跑浆现象。③注浆按由下至上、先无水孔后有水孔间隔分序注浆，浆液先稀后浓、注浆量先大后小。④结束标准以终压控制为主，注浆量较核。当注浆压力为0.4～0.6MPa，持续15min即可终止。⑤注浆后至开挖的时间间隔，应视浆液种类决定。当采用单液水泥浆时，开挖时间为注浆后8 h，采用水泥—水玻璃浆液时为4 h左右。开挖时应保留1.5～2.0m的止浆墙，防止下一次注浆时孔口跑浆。

（4）开挖完成后，为确保结构安全，需尽快施做二次衬砌，并进行衬砌背后注浆止水。

（5）配备专职安全员对现场安全进行监控，并观察围岩的情况，如发现异常应及时上报相关部门并有权决定是否停止施工。

（6）在施工现场备足应急物资（如编织袋、水泥、小导管、混凝土喷射料及方木等），并建立应急物资储备台帐。

（7）采用地质超前预报的方法，对掌子面前方的地质状况进行预探预测。

（8）加强监控量测，以信息化指导施工，根据监测数据确定相应的加强支护方案。

4 隧道变形监控

为保证隧道开挖安全，本项目采取24 h动态监控，对初支结构变形、地表沉降、建（构）筑物沉降数据及时分析并采取相应的处理措施。

4.1监控量测点的布置

在联络线隧道结构壁布设了监控量测点，如图5所示。

4.2监控量测点的分级管理

本项目依据施工图纸相关要求及监控量测规范制定了联络线区间施工监控量测的主要控制标准。根据“分区、分级、分阶段”管理的原则将监控量测点的安全状态划分为四级管理，分别为正常状态、黄色预警、橙色预警及红色预警。监控测量的主要控制标准如表4所示。

正常状态为双控指标均未达到监控量测控制值的70%；或双控指标之一达到监控量测控制值的70%～85%（不含85%），而另一指标未达到监控量测控制值的70%。黄色预警为双控指标均达到监控量测控制值的70%～85%（含85%）；或双控指标之一达到监控量测控制值的85%～100%（不含100%），而另一指标未达到监控量测控制值的85%。橙色预警为双控指标均达到监控量测控制值的85%～100%（含100%）；或双控指标之一达到或超过监控量测控制值。红色预警为双控指标均达到或超过监控量测控制值，且实测变化速率出现急剧增长。

图5 监控量测剖面图

表4 监控量测主要控制标准

施工过程中，结合监测数据及监测点预警级别，综合工况巡视、环境巡视、支护结构巡视以及洞内作业面状态观察描述等信息，将区间隧道的安全状态进行综合判断和预警分级。区间隧道综合预警状态分为一级预警、二级预警及三级预警。三级预警为监控量测点达到黄色预警，且工况巡视、环境巡视、支护结构巡视以及洞内作业面状态巡视未出现明显变化；二级预警为监控量测点达到橙色预警，且环境巡视时地表出现肉眼所能观察到的轻微不均匀沉降以及洞内支护结构出现5mm以下裂缝；一级预警为监控量测点达到红色预警，且环境巡视时地表出现肉眼所能观察到的明显沉降，洞内支护结构出现5 mm以上裂缝或洞内作业面出现塌方。

4.3监控量测数据分析

表5为联络线地表监控量测数据。由表5可知，地表沉降速率与累计沉降值均未超过报警值。

表5 联络线地表监控量测数据

5 结语

本文针对长春市地铁1、2号线联络线下穿游泳池的风险特点，对可实施的施工方案进行了比选，并确定了最优方案。由监控量测数据分析可知，联络线隧道结构和游泳池结构变形均在可控范围内；针对联络线隧道下穿游泳池暗挖施工采取“双排超前小导管注浆+全断面注浆”的施工技术是可行、安全可靠的。该技术措施对隧道土体注浆加固效果明显，且工期短、造价低、易于实施，可为今后类似工程的施工提供参考。

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Construction Technology of Metro Link Line under Sw imm ing Pool in Changchun City

YU Yongjun

The link line of Changchunmetro Line 1 and Line 2 is built under an old sw imming pool and its ancillary buildings in Changchun City.Influenced by the sw imming pool and underground pipelines，the construction of precipitation wells is very difficult，and the excavation of anhydrous operation could not be guaranteed.Through an analysis of the safety in tunnel construction when passing under the sw imming pool，a full cross-section grouting+double-line advanced small catheter grouting technology is adopted，which has achieved good results in the construction.

metro link line；construction under buildings；schemes comparison；risk control；monitoringmeasurement

U231.3

10.16037/j.1007-869x.2017.07.022

2016-11-20）