上海某地鐵旁通道融沉注漿效果分析

許舒榮

0 引言

進入21世紀以來,為了緩解交通壓力,我國越來越多的城市開始進行地鐵工程建設,如上海、北京、天津、南京、沈陽等。旁通道工程(相鄰兩個地鐵站間區間隧道基本均設計有旁通道)是地鐵隧道工程的一個重要組成部分。當地鐵隧道所處地層為松軟含水地層時(如上海、天津),水平凍結施工旁通道是行之有效的方法,具有不可替代的優越性。采用凍結法加固土體具有強度提高快、加固所需時間短、整體穩定性能高、隔水性能好等優點。但是采用凍結法施工地鐵旁通道后期存在融沉問題,會引起旁通道周圍區域隧道及地表沉降。因此,在旁通道結構完成之后應及時進行融沉注漿,以解決融沉問題[1-4]。本文介紹了上海地鐵某區間旁通道工程的融沉注漿情況及注漿效果。

1 工程概況

上海市某地鐵旁通道工程位于兩站區間隧道之間,區間圓形隧道內徑5 500 mm,管片厚度350 mm。旁通道所在位置處隧道上、下行線的中心標高均為-15.92 m,隧道中心距為12.4 m。整個旁通道由與管片相接的喇叭口、水平通道和通道下方的集水井三個部分組成,其中通道為直墻圓弧拱結構,集水井為矩形結構。通道和集水井均采用兩次襯砌,初次支護層厚度200 mm,通道墻和集水通道與隧道連接處(喇叭口)結構層外擴厚度為600 mm。旁通道處于⑤1-1灰色黏土層、⑤1-2砂質粉土地層中,缺失⑦1承壓含水層,旁通道結構底部距⑧2-1承壓水層18 m,見圖1。

本旁通道工程于2008年8月23日正式開工施工凍結孔,至9月20日凍結孔及測溫孔施工完成,共施工72個凍結孔和14個測溫孔。在鉆孔過程中,由于⑤1-2粉質黏土夾粘質粉土含水量較大,雖嚴格按照規程以及施工組織設計要求的二次開孔工藝進行夯管施工,但在透孔以及鋼管片上鉆孔施工時,仍產生了一定噴涌砂冒泥現象。冷凍系統于10月2日安裝完成,10月3日開始凍結運轉,11月23日進行旁通道開挖(積極凍結50 d),12月16日結構主體結束,12月19日關閉冷凍機。

2 注漿情況

本旁通道工程于12月25日進行了充填注漿,注漿總量為21.2 m3。半個月后,2009年1月9日開始進行融沉注漿,注漿總量為47.3 m3,到5月12日結束。注漿材料采用水泥—水玻璃雙液漿,以少量、多次、均勻為原則,注漿壓力不大于 0.5 MPa,注漿范圍為整個凍結區域。水泥—水玻璃雙液漿配比為:水泥漿與水玻璃溶液體積比為1∶1,其中水泥漿水灰比為 1∶1,水玻璃溶液采用B35～B40水玻璃加1倍～2倍體積的水稀釋。

3 注漿效果

1)隧道內測點布置。

隧道內測點布置見圖2,其中SD6,SD7,SD9,SD10之間及XD6,XD7,XD9,XD10之間間距為2 m,SD8位于SD7和SD9正中間,XD8位于XD7和XD9正中間,其他相鄰兩點間的間距為3.5 m。

2)隧道內測點沉降量。

隧道上行線和下行線的沉降情況基本相同,為了便于分析,以下僅對隧道下行線內測點的沉降情況進行分析,圖3為不同時間隧道沉降量沿隧道軸線方向的分布情況,圖4為旁通道附近下行線隧道內測點XD7和XD8沉降量隨時間變化情況。

由圖3可知,在進行融沉注漿開始之前和融沉注漿結束時,隧道沉降沿隧道軸線方向表現為不均勻性。沉降主要發生在靠近旁通道的位置,距離旁通道軸線7 m范圍之內尤其明顯。融沉注漿開始之前旁通道附近的隧道最大沉降在3.5 mm左右;融沉注漿結束之后旁通道附近的隧道最大沉降在7 mm左右。

由圖4可知,隧道沉降主要發生在充填注漿以后與融沉注漿開始后的第一個月之間,沉降量達到4 mm左右,約占最后總沉降量的1/2,融沉注漿開始后第二個月隧道測點沉降趨于穩定,并且表現為上抬。從第三個月開始,由于集水井處的凍土墻開始融化,隧道沉降又開始加劇。由于不斷進行注漿,到第五個月,所有凍結壁均已經解凍,隧道沉降趨于穩定,最終最大沉降為7 mm左右,小于設計要求的10 mm。

4 結語

1)隧道最終沉降最大值為7 mm左右,隧道沉降量小于設計要求的10 mm,融沉注漿達到了預定的效果。2)隧道沉降都主要發生在充填注漿以后與融沉注漿開始后的第一個月之間,因此旁通道結構完成以后,在保證結構安全的情況下應盡可能早的進行融沉注漿,另外在開始融沉注漿的第一個月內應增加注漿頻率和注漿量,這樣可以有效地控制最終的沉降量。3)隧道沉降沿隧道軸線方向表現為不均勻性,沉降主要發生在距離旁通道軸線7 m范圍之內,對距離旁通道軸線較近的隧道區域應進行強化注漿,從而有效地減小隧道的最終沉降量。

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