富水地段浅埋暗挖地铁隧道施工技术研究

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1、富水地段浅埋暗挖地铁隧道施工技术研究　　摘 要：介绍深圳地铁科学馆一华强北区间隧道施工方法及采取的措施，成功地解决了浅埋暗挖软弱地层区间隧道施工技术难题，所采用的超前引排地下水以及隧道内降水措施，克服了富水软弱地层施工技术难题。　　关键词：地铁隧道；富水软弱地段；浅埋暗挖；降水；超前排水 　　1  工程概况　　深圳地铁科学馆一华强北区间线路自西向东行进于深南中路地下，线间距为13.2m，隧道为两单洞结构，全长790.7m。在区间隧道中部，深南大道北侧设施工竖井1座。工程地质情况由上到下为覆第四系全新统人工堆积层、海冲击层及第四系残坡积层，下伏燕山期花岗岩。第四系全新统人工堆积层

2、主要为人工素填粘土，粉质粘土及碎石等；海冲击层为粘土、粉砂、中砂、砾砂及部分透镜体状淤泥；第四系残坡积层为砂质粘性土、砾质粘性土；燕山期花岗岩在工程区域内全部为全风化花岗岩。场区围岩为I类～Ⅱ类。地下水埋深1.7～7.4m，主要为空隙潜水及基岩裂隙水，地下水水量丰富，降雨量丰富，水源补给充沛。区间隧道所处位置环境复杂，两侧管线及建筑物密集，地下管线种类繁多，其中纵向18条、横向27条，分布复杂，对施工影响较大。区间隧道南北两侧有高层建筑20余幢，隧道结构边缘距两侧建筑物最近约15m。 　　2 施工技术难点　　(1)环境条件复杂　　本工程位于深南大道下，道路两侧管线、建筑物密布，

3、深南大道交通量大。隧道埋深浅，管线、建筑物基础均位于隧道施工扰动范围内，隧道施工不能危及管线及建筑物安全，对施工扰动必须严格控制，但区间隧道所处的地层软弱。而对软弱围岩来说，控制变形扰动极其困难。　　 (2)地下水丰富　　深圳地处亚热带海洋气候区，地下水丰富，降雨充沛，地下水补给充足，这对地下工程施工有很大影响。首先是隧道开挖后，大量地下水渗入隧道，围岩失水固结，地表下沉，对地表路面交通以及两侧刚性管线带来极大的危害。其次是地下水渗透对围岩产生软化柞用，围岩由硬塑变为软塑状态，甚至变为流塑状态，产生大变形而丧失稳定性，施工中如何控制地下水是保证顺利施工的关键。由于地下水的渗透作

4、用，地下水控制十分困难。因工程所处位置限制，没有降水作业条件。因而，地下水的控制显得非常重要且极为困难　　(3)围岩软弱易扰动且稳定性差　　区间隧道穿越地层主要为第四系残积层的砂质粘性土、砾质粘性土，局部地段为海冲击砂层，地层软弱。隧道开挖后周边围岩在自重应力的作用下松弛变形，控制不好易产生变形坍塌。同时，受地下水的作用软化后丧失稳定性，给施工带来困难，特别是由硬塑变为流塑后，随地下水一起涌入隧道内形成大的坍塌涌泥,严重危及周边结构物及施工安全。施工时，必须采取严格措施控制，防止产生大的变形及坍塌。 　　3 主要施工方法　　根据本工程地质情况，结合地下水发育情况，本工程采用长台

5、阶法施工，上台阶采用弧形开挖留核心土法施工。在开挖前，对开挖体采取超前降排水措施降低地下水位后，再行开挖。其施工程序见图1。 图1 台阶法施工程序 　　(1)上台阶施工　　为减少开挖对围岩的扰动，上台阶采用人工风镐开挖，先开挖拱部环行，留核心土，待拱部支护结构完成后开挖核心土。台阶长度5.0～10.0m，开挖土方人工装车翻运至下台阶。隧道上台阶开挖循环进尺为1.0m，开挖完成后，立即进行初期支护作业。　　 (2)下台阶开挖及支护下台阶采用人工配合机械开挖，开挖机械选用DH55—V小型挖掘机。开挖施工时，机械开挖中央土体，两侧轮廓预留30～50cm人工开挖、修整，保证开挖轮廓线圆

6、顺，减少对土体的扰动。 隧道下台阶开挖循环进尺为1.0m，开挖完成后，立即进行支护作业，封闭成环。在开挖施工时，不得超循环进尺开挖，以保证施工安全。 　　4 隧道支护结构　　(1)支护参数　　区间隧道初期支护采用喷锚构筑法施工，不同地质地段采用不同支护参数，少水地段支护设计参数见图2，富水地段支护参数设计见图3。 图2 少水段支护设计参数示意 图3 富水段支护设计参数示意 　　(2)支护施工　　①超前管棚 本工程在富水砂层地段采用ф76mm管棚超前支护。管棚采用XY—100型液压钻机成孔，然后用钻机将ф76mm钢管顶入孔内。管棚采用分节组装，每段长度为4～5.0m，采用丝扣联结

7、。管棚长12.Om，布置在拱部1500范围内，环向间距为40cm。管棚施工完成后，采用HFV—5D型双液注浆泵注入水泥—水玻璃双液浆。注浆采用跳一注一后退式进行。浆液水灰比为0.8～1.0，水玻璃玻美度为30～35Be’，注浆压力为0.6～0.8MPa，注浆完成2.0h后进行开挖。　　②超前小导管 根据设计情况，小导管在少水段布置在拱部1200范围内；在富水地段，布置在拱部1800范围内。小导管采用ф32mm钢管，长3.5m，每两循环布置1组，环向间距为30cm。小导管采用凿岩机成孔，之后采