富水地层盾构区间联络通道土体加固施工优化

2023-02-24余东洋YUDongyang

建筑机械化 2023年1期

余东洋/YU Dong-yang

（中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 100000）

地铁区间联络通道在设计施工过程中是必不可少的环节，一般多选用矿山法施工，但当联络通道必须设置在高富水、粉细砂层这类稳定性差、易发生涌水涌砂环境中时，正确选择周围土体加固方案对施工安全质量、效益工期起到关键作用。樊祥喜等通过数值模拟分析，提出了含砂砾富水复合地层中施工联络通道注浆加固处理技术方案。王喆介绍的富水砂层联络通道泵房注浆加固施工技术，证明注浆方式比冻结法节约成本。于燕结合工程实例，说明冻结法对富水砂砾（卵）石地层加固隔水效果更好。

虽然国内学者对联络通道的施工方法做了大量研究，但由于受地层环境、经济社会效益、施工工期等因素影响，在联络通道施工过程中的土体加固方法选择上还是要因地制宜，综合各因素后做出正确选择。本文以北京地铁17 号线未来科技城南区站～未来科技城北区站盾构区间联络通道施工为例，通过方案优化对比分析，为类似工程在土体加固施工方法选择上提供借鉴。

1 工程概况

北京地铁17 号线未来科技城南区站～未来科技城北区站区间位于北京市昌平区未来科技城内，南北走向，区间长1092.735m。盾构区间共设2 座联络通道和1 座排水泵房，其中1#联络通道距离温榆河湖湾80m，2#联络通道兼废水泵房距离温榆河13m（图1）。

图1 联络通道位置平面图

1#联络通道埋深19m，所处地层分别为：粉质黏土、砂质粉土黏质粉土、粉细砂、粉质黏土、粉细砂。1#联络通道进入水中，联络通道顶板位于承压水（三）水位以下7.819m，底板位于承压水（四）水位以上1.571m。2#联络通道兼1 号废水泵房埋深24m，所处地层分别为：粉质黏土、砂质粉土黏质粉土、砂质粉土黏质粉土、粉细砂、中粗砂。2#联络通道兼1 号废水泵房进入水中，联络通道底板位于承压水（四）水位以下5.504m。

2 原施工方案

联络通道原施工方案采取真空降水减压+深孔注浆土体加固，如图2、图3 所示。在现场前期调查中，存在以下问题。

图2 深孔注浆土体加固（轮廓外3m）

图3 真空降水减压图

1）联络通道位于粉细砂层中，水位高，水压大，均为液化地层，先前施工的部位多次出现预警情况。

2）区间1#联络通道位于未来科学城滨水公园下方，距离温榆河湖湾80m，且湖湾近年来呈扩大趋势，与隧道间距已低于原设计值；区间2#联络通道兼1 号废水泵房位于温榆河河堤下方，距离温榆河13m，周边无临电引入口及降水排水口，不具备地面降水条件。且在与未来城沟通过程中，未来城明确表示无法提供施工场地及道路。

3）施作降水井极有可能将河湖水系引入下层联络通道。结构位于承压性较高的承压水层，地层很难达到密实的加固效果，同时水泥砂浆在凝固过程中，容易发生固结收缩，易被地下水腐蚀导致加固强度降低。

3 优化后施工方案

鉴于原施工方案风险高、不确定因素多、工期无法保障，结合现场实际情况，对施工方案进行优化，决定采用安全性好、灵活性高、可控性强的冻结法施工，施工流程如图4 所示。

图4 冻结施工流程图

3.1 冻结孔、测温孔和泄压孔布置

1）冻结孔布置冻结孔布置在左、右线隧道，根据冻结帷幕厚度采用双面布孔方式，隧道中腰部处设置4 个穿透孔，采用∅89×8mm，20#低碳钢无缝钢管作为冻结管。

2）测温孔布置测温孔采用45×3mm 钢管，长度2～6m，数量为8 个。

3）泄压孔布置泄压孔4 个，布置在冻结帷幕封闭区域内，左、右线各2 个。泄压孔采用45×3mm 钢管。

3.2 钻孔施工

1）穿透孔施工根据穿透孔偏差随时调整钻进参数，采用由下至上的顺序按照联络通道施工孔位进行施工。

2）冻结孔定位按照冻结孔施工图，依据施工基准点做好冻结孔孔位放线。

3）冻结孔开孔固定点设置在管片上，不少于4 个，做好孔口密封装置的安装。

4）冻结孔钻进采用套管丝扣连接水平冻结管，紧固接头螺纹并配合手工电弧焊焊接。

3.3 冻结施工

钻孔施工前，联络通道左右5 环管片应适当注浆，以封堵联络通道周围管片渗水点。在隧道内靠近联络通道的位置安装冻结站并进行调试，待冻结系统运转正常后开始冻结施工。

4 优化对比分析

4.1 工期对比

根据现场区间隧道施工进度安排，联络通道在钻孔的同时进行冻结站的安装，冷冻站布置隧道内（单个联络通道）。冻结加固好后，联络通道采用单侧隧道开挖。冻结法施工工期为150 天。原设计方案采取真空降水减压+深孔注浆土体加固施工，工期为190 天。施工工期对比可见，冻结法施工可比原设计方案施工工期提前40 天。