地鐵隧道聯(lián)絡(luò)線下穿游泳池 施工技術(shù)方案研究

魯亞朋

摘 要：以長春地鐵1號、2號線聯(lián)絡(luò)線暗挖隧道施工為背景，闡述環(huán)形非標(biāo)準(zhǔn)斷面聯(lián)絡(luò)線隧道 266.35m 范圍內(nèi)下穿游泳池施工風(fēng)險(xiǎn)及技術(shù)難點(diǎn)，經(jīng)對“深孔注漿（WSS）+ 橫向支撐”和“全斷面注漿+拱部 150°雙排超前小導(dǎo)管+橫向支撐”2 種方案進(jìn)行綜合對比分析，最終確定聯(lián)絡(luò)線施工采取“全斷面注漿+拱部 150°雙排前小導(dǎo)管 + 橫向支撐”加固技術(shù)方案，該方案可有效、可靠地保障聯(lián)絡(luò)線隧道施工和游泳池的結(jié)構(gòu)安全。

關(guān)鍵詞：地鐵;聯(lián)絡(luò)線;隧道下穿;施工方案

中圖分類號：U231

1 工程概況

長春地鐵2號線解放大路站—平陽街站區(qū)間左線設(shè)置1條聯(lián)絡(luò)線連通地鐵1號、2號線，聯(lián)絡(luò)線隧道總長266.35m，隧道拱頂埋深7.31～13.1m，從大里程至小里程設(shè)有27‰的下坡，采用礦山法施工。聯(lián)絡(luò)線隧道在里程K0 + 199.01～K0 + 229.01段下穿長春市游泳池，聯(lián)絡(luò)線隧道拱部距游泳池底部僅7.31m，且游泳池周圍有地下一層建筑物，施工中無法在其周邊打設(shè)降水井，聯(lián)絡(luò)線下穿游泳池段屬于沉降高風(fēng)險(xiǎn)及帶水作業(yè)施工。經(jīng)研究分析，聯(lián)絡(luò)線隧道采用“全斷面注漿+拱部150°雙排超前小導(dǎo)管+橫向支撐”方案進(jìn)行超前注漿加固施工。

聯(lián)絡(luò)線隧道所處地層主要為粉質(zhì)黏土、黏土，所處地下水主要為表層孔隙性潛水、淺層承壓水、泥巖裂隙水3層：①第1層地下水水位埋藏較淺，勘測期間地下水埋深5.20～11.80 m（受解放大路站基坑降水影響，地下水位變化較大，沿線西部水位低，東部高），實(shí)際高程200.8～205.77 m，主要賦存于第四系黏土地層中，含水層水平、垂直向滲透性差異較小;②第2層地下含水層埋深8.00～11.80 m，地下水以粉質(zhì)黏土②3、黏土②4層為相對隔水頂板，含水層為中粗砂②6層，主要賦于中粗砂孔隙內(nèi)，為淺層承壓水;③第3層泥巖裂隙水含水層，該層巖性為全、強(qiáng)、中風(fēng)化泥巖，泥巖裂隙內(nèi)主要接受上部孔隙水側(cè)向徑流補(bǔ)給，排泄方式主要為相對含水層中的徑流形式及人工開采。

聯(lián)絡(luò)線隧道超前注漿加固示意圖如圖1所示。

2 施工風(fēng)險(xiǎn)及技術(shù)難點(diǎn)

（1）聯(lián)絡(luò)線隧道施工場區(qū)內(nèi)既有管道漏水或地表積水下滲，易導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)線隧道滲漏水，影響甚至危害聯(lián)絡(luò)線隧道施工，且聯(lián)絡(luò)線隧道施工場區(qū)內(nèi)降水井打設(shè)困難。

（2）聯(lián)絡(luò)線隧道采用暗挖臺階法施工，其下穿段距泳池底部僅7.31 m。游泳池最大儲水量2 025 t，最大壓強(qiáng)44.1 Pa。由于游泳池建設(shè)年代久遠(yuǎn)，池底裂紋破損情況嚴(yán)重，需長期補(bǔ)水，加之聯(lián)絡(luò)線隧道北側(cè)受側(cè)壓力的影響，在開挖施工過程中易造成坍塌風(fēng)險(xiǎn)。

3 施工方案

基于聯(lián)絡(luò)線隧道施工風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)難點(diǎn)，對“深孔注漿（WSS）+橫向支撐”（方案1）及“全斷面注漿+拱部150°雙排超前小導(dǎo)管+橫向支撐”（方案2）2種方案進(jìn)行綜合分析，考慮到 “深孔注漿（WSS）+橫向支撐” 方案（方案1）施工場地的局限性以及施工中的潛在困難，最終確定采用 “全斷面注漿+拱部150°雙排超前小導(dǎo)管+橫向支撐”方案（方案2）。2種方案對比見表1。

4 方案 2 技術(shù)措施

聯(lián)絡(luò)線隧道下穿游泳池及房屋建筑施工期間，在施工段70 m范圍內(nèi)采用方案2“全斷面注漿+拱部150°雙排超前小導(dǎo)管+橫向支撐”的施工方案，該方案對控制游泳池及周邊建筑物沉降效果顯著，可降低游泳池結(jié)構(gòu)變形、開裂、坍塌等風(fēng)險(xiǎn)。游泳池營業(yè)開放注水期間，為確保游泳池底部聯(lián)絡(luò)線隧道結(jié)構(gòu)安全，聯(lián)絡(luò)線隧道采用人工排架的方式進(jìn)行襯砌施工。

4.1 雙排超前小導(dǎo)管注漿

在聯(lián)絡(luò)線隧道下穿游泳池區(qū)段，隧道拱頂上部斷面150°、厚2 m土層范圍內(nèi)，采用超前雙排小導(dǎo)管注漿技術(shù)進(jìn)行加固，內(nèi)、外2排小導(dǎo)管均采用3.25 mm厚 DN32管，內(nèi)、外排小導(dǎo)管外插角分別為25°、45°，長度分別為2 m、3 m，環(huán)向間距0.3 m。小導(dǎo)管注漿參數(shù)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，注漿壓力控制在0.4～0.6 MPa，注漿加固后的土體應(yīng)滿足均勻性和自立性。雙排超前小導(dǎo)管注漿示意圖如圖2所示。

4.2 全斷面超前小導(dǎo)管注漿

對聯(lián)絡(luò)線隧道全斷面采用小導(dǎo)管注漿技術(shù)進(jìn)行加固，小導(dǎo)管采用3.25 mm厚DN32管。全斷面小導(dǎo)管注漿，每2 m打設(shè)1環(huán)，長度3.5 m，間距0.5 m×0.5 m，梅花形布置，同時(shí)預(yù)留1.5 m止?jié){墻，注漿漿液采用水泥漿，注漿壓力控制在0.4～0.6 MPa。全斷面超前小導(dǎo)管注漿示意圖如圖3所示。

4.3 聯(lián)絡(luò)線隧道襯砌施工

（1）為確保游泳池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，下穿游泳池底部36m范圍聯(lián)絡(luò)線隧道襯砌施工須在游泳池深水區(qū)注水前完成，為此，36 m范圍二襯施工采用小排架模板組合結(jié)構(gòu)，剩余230.3 m二襯施工采用襯砌臺車推動進(jìn)行。人工鋼模板排架襯砌每板施工長度為12 m，二襯拱部預(yù)留3 cm沉降量，側(cè)墻外放2 cm收斂變形量。

（2）聯(lián)絡(luò)線隧道拱部襯砌施工支撐采用滿堂碗扣式腳手架，腳手架排距60cm×60cm，并設(shè)置縱、橫向掃地桿。腳手架四邊與中間每隔4排設(shè)置1縱向剪刀撐，剪刀撐水平傾角45～60°，由底至頂連續(xù)設(shè)置，每步與立桿扣接，扣接點(diǎn)與碗扣節(jié)點(diǎn)距離≤150 mm，待聯(lián)絡(luò)線隧道拱部襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后即可將腳手架拆除。腳手架支撐體系如圖4所示。

5 施工監(jiān)測

5.1 監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測頻率

聯(lián)絡(luò)線隧道監(jiān)控分為正常狀態(tài)、黃色預(yù)警、橙色預(yù)警和紅色預(yù)警。主要監(jiān)測內(nèi)容包括聯(lián)絡(luò)線隧道周圍地表沉降、隧道凈空收斂、隧道拱頂下沉、地下水位情況以及隧道周邊建筑物及管線的監(jiān)測。監(jiān)測點(diǎn)沿聯(lián)絡(luò)線隧道軸線設(shè)置，每80 m設(shè)1個(gè)隧道主測斷面，每20 m設(shè)置1個(gè)隧道中心主測點(diǎn)（對于下穿游泳池及建筑物處，隧道主測斷面和隧道中心主測點(diǎn)間距分別調(diào)整為40 m和10 m），采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、收斂計(jì)及卷尺進(jìn)行監(jiān)控量測。

當(dāng)開挖面與監(jiān)測斷面距離L≤2B（B為隧道開挖跨度）時(shí)，1～2次/天;L≤5B時(shí)，1次/2天;L>5B時(shí)，1次/周;監(jiān)測值基本穩(wěn)定后，1次/月。

當(dāng)隧道拱頂或凈空沉降或收斂速率>2 mm/天（或L≤1B時(shí)），1～2次/天;當(dāng)沉降或收斂速率為0.5～2mm/天（或1B5B時(shí)），1次/周;基本穩(wěn)定后，1次/月。

5.2 監(jiān)測分析

聯(lián)絡(luò)線隧道下穿游泳池地表沉降監(jiān)數(shù)據(jù)（表2）表明，地表最大沉降值22.08 mm，最大沉降速率0.04 mm/天，均滿足沉降預(yù)警值28 mm、報(bào)警值34 mm、控制值40 mm、沉降速率控制值3 mm /天的控制要求，表明采取全斷面注漿+拱部150°雙排超前小導(dǎo)管+橫向支撐（方案2）的技術(shù)措施達(dá)到了預(yù)期的效果。

6 結(jié)束語

地鐵隧道聯(lián)絡(luò)線施工過程中對既有結(jié)構(gòu)建筑物穩(wěn)定性以及涌水、突泥、坍塌等施工風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行研究并提出應(yīng)對措施，是隧道施工中的重要研究課題。本文在長春地鐵1號、2號線聯(lián)絡(luò)線隧道下穿游泳池施工中所采取的全斷面注漿+拱部150°雙排超前小導(dǎo)管+橫向支撐的加固技術(shù)方案，確保了施工安全和質(zhì)量目標(biāo)。期望本文對地鐵隧道施工下穿各類建筑工程有所借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T 50299-2018 地下鐵道工程施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S]. 2018.

[2]GB 50009-2012 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S]. 2012.

[3]GB 50068-2001 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S]. 2001.

[4]GB 50086-2015 巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范[S]. 2015.

[5]佴磊，唐明輝，汪發(fā)武. 工程地質(zhì)應(yīng)用程序總集[M]. 吉林吉林：吉林大學(xué)出版社，1993.

[6]康直. 地鐵盾構(gòu)隧道下穿既有高鐵隧道施工影響研究[J]. 現(xiàn)代城市軌道交通，2019（12）.

[7]王常明. 土力學(xué)[M]. 吉林吉林：吉林大學(xué)出版社，2004.

[8]李世輝. 隧道圍巖穩(wěn)定性分析與科學(xué)方法論問題[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1998（3）.

[9]王夢恕. 21世紀(jì)是隧道及地下空間大發(fā)展的年代[J]. 巖土工程界，2000（6）.

[10] 吉小明，張選兵，白世偉，等. 淺埋暗挖地鐵隧道開挖過程的模擬研究[J].巖土力學(xué)，2002（12）.

[11] 張頂立，黃俊. 地鐵隧道施工拱頂下沉值的分析與預(yù)測[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005（5）.

[12] 黃美群. 一次扣拱暗挖逆作法修建地鐵車站新技術(shù)[J]. 都市快軌交通，2009，22（6）.

[13] 孔保德. 北京地鐵5號線下穿既有鐵路的隧道施工[J]. 現(xiàn)代城市軌道交通，2006（3）.

[14] 黃小芳，賈志絢，張念. 一次扣拱暗挖逆作法在地鐵車站施工中的應(yīng)用[J].土工基礎(chǔ)，2017（4）.

[15] 李春奎. 長春地鐵1號線解放大路站一次扣拱暗挖逆作法施工地表沉降分析與控制[J]. 隧道建設(shè)，2014（4）.

[16] 劉華政. 一次扣拱暗挖逆作地鐵車站地基承載力研究[D]. 北京：北京建筑大學(xué) ，2014.

[17] 葉志勝. 地鐵車站暗挖逆作法地表沉降控制技術(shù)[J]. 設(shè)備管理與維修， 2016 （2）.

[18] 軒轅嘯雯，陳唯一. 我國 21 世紀(jì)隧道及地下工程展望[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào)，1998（增）.

[19] 楊建民. 鄭西客運(yùn)專線黃土隧道基礎(chǔ)沉降問題研究[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2007（增）.

收稿日期 2020-02-05

責(zé)任編輯 朱開明

Study on construction technology scheme of

subway tunnel connecting line passing

through swimming pool

Lu Yapeng

Abstract： Based on the background of the underground tunnel construction of Changchun metro line 1 and line 2， this paper expounds the circular non-standard cross section connecting line tunnel 266.35 m. Through the comprehensive comparative analysis of two schemes of Deep Hole Grouting （WSS） + Horizontal Support and Full Section Grouting + Arch 150 ° Double Row Leading Small Conduit + Horizontal Support， it is determined that the technical scheme of Full Section Grouting + Arch 150 ° Double Row Front Small Conduit + Horizontal Support reinforcement is used for the construction of connecting line， which is effective and feasible. The construction of the connecting line tunnel and the structure of the swimming pool are guaranteed.

Keywords： subway， connecting line， tunnel underpass， construction scheme