城市軌道交通施工富水砂質黏土地層止水技術

趙海鵬

（中國電建集團鐵路建設有限公司，北京 100000）

城市軌道交通中盾構法是施工的主要工法，由于受地層斷面尺寸、線性等原因影響，在很多地方不能應用盾構法，而仍需采用傳統的淺埋暗挖法進行隧道施工。但是富水的粉砂粉土地層，隧道埋深較大，水頭壓力大，如何止水及選用合適的方法進行隧道洞身開挖及支護過程中的出水控制是一大難點。

1 城市軌道交通施工止水施工難點

鄭州地鐵1、2號線聯絡線隧道全長156.597m，曲線半徑150m，不能應用盾構法掘進而采用暗挖段隧道施工。該暗挖段隧道為單線隧道，由北向南單向掘進，采用預留核心土，短臺階法開挖的施工方法。但該聯絡線礦山法隧道埋深較大，所處地層為粉土、粉砂和細砂等，地下水位較高，面臨一系列的施工難點[1]。

1）交通疏解困難，周邊環境復雜，施工干擾大。施工地點位于紫荊山路與東大街路口，地面交通繁忙，車流量大。施工期間必須將分期圍擋并分別進行交通疏解，由此造成地面拆遷工作量大，臨時疏解道路及相應設施多，對施工的干擾也大[2]。

2）盾構井端頭加固區域地質條件較為復雜。施工端頭加固區域地層為富水的粉砂粉土地質，如加固止水效果不好將嚴重影響盾構的始發掘進，安全風險極高；另一方面，地連墻成槽施工已對該區域地層反復擾動破壞，土體自穩能力極差，且存在大量的過水通道[3]。

3）富水粉砂粉土地層帷幕注漿可注性效果不佳，漿液擴散以劈裂注漿擴散為主，不易均勻擴散形成止水帷幕，因此如何選擇注漿參數和優化注漿工藝是止水效果達到設計要求的重點和難點。

2 富水砂質黏土地層止水關鍵技術分析

1）超前全斷面帷幕注漿止水技術。超前全斷面帷幕注漿堵水與加固是指在隧道開挖之前，對巖體進行全面的鉆孔壓漿處理，使漿液充滿到前方破碎松散巖體的間隙中去，凝固后將其膠結起來，強度、密實性得到提高，注漿能在開挖輪廓線之外形面一定厚度的止水層，避免周邊地下水在開挖時大量涌入隧道。超前全斷面帷幕所注液選擇原則是漿液濃度低、膠凝固結強度高、膠凝時間可調節、穩定性好、操作方便、價格低、不污染環境等[4]。漿液凝固后期強度高，對破碎巖體的加固效果好，固結體的強度還會隨時間增長而增強。漿液拌制方便，凝結時間易于控制，可注性好，漿液收縮率小，固結堵水效果好。

圖1 超前帷幕注漿施工工藝流程圖

2）地表輔助降水止水技術。由于受粉砂粉土地層特性所限，如果只采用全斷面帷幕注漿施工技術，漿液不能均勻擴散，會導致整體止水效果達不到全封閉狀態。因此在此技術基礎上適當的增加降水井輔助降水的方案，通過地表降水將水位完全降至仰拱地下1米，可保證周邊建筑物及管線安全[5]。地表輔助降水主要采用小口徑井點降水方案，通過在布井和施工中加深降水井深度、合理布井、完善成井工藝、加設引排設施等技術手段，確保成井質量從而保證施工的正常進行。

3 技術應用及工程實踐

鄭州地鐵1、2號線聯絡線地段勘探深度為70.6m，深度范圍內所揭露地層從新到老分述如下：主要為人工填土、第四系全新統（Q4）粉土、粉砂及第四系上更新統（Q3）粉質黏土、粉質黏土夾粉土、細砂等。該含水層地下水位埋深為約2.5m左右，分布于第一層雜填土、粉土夾粉砂中，地下水主要來此于地下降水入滲補給和上方金水河滲漏，表現為地下水位及含水量隨補給源的變化而變化，常年地下水位較高，年降水量較大，降水時地下水接近地表。

本工程采用全斷面帷幕注漿加固止水設計方案，帷幕注漿是通過在掌子面鉆注漿孔，再向孔內壓注雙液漿，漿液擠出開挖斷面及其周圍一定范圍內的縫隙中的水，保證縫隙被具有一定強度的漿體充填密實，并與土體固結成一體，形成止水帷幕。工程施工共設4環共61個注漿孔，注漿孔環向間距0.7m，注漿材料為水泥-水玻璃雙液漿，漿液擴散半徑1.5m。鉆孔深度，最外圈8.7m，內圈15～15.7m。注漿方式為后退式注漿，注漿順序先外圈后內圈，單循環注漿段長15m，開挖12m，預留3m止漿巖墻。帷幕注漿加固范圍為隧道開挖輪廓線外3m。在優化注漿方案，并施做地表輔助降水井后，隧道洞身開挖基本做到了無水作業。

圖2 鄭州地鐵1、2號線帷幕注漿孔位布置圖

4 結語

富水砂質黏土地層在城市軌道施工過程會帶來一定的難題，通過對軌道施工止水技術分析，結合鄭州地鐵1、2號線地質條件，采用了通過隧道洞內注漿堵水和地面輔助降水的綜合止水措施，保證了隧道安全通過金水河，河底沉降均在可控范圍，沒有出現貫通開挖隧道與河流的過水通道現象，成功處理了粉砂粉土富水地層河流流水對洞身開挖及支護的不良影響，基本做到了無水施工，極大的降低了安全風險，也節約了施工成本。該技術不僅確保了地鐵工程順利施工，同時可為類似地質條件的施工提供技術基礎。