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1、地铁区间隧道特殊地层施工技术论文.freel×6.33m,全长1376.011m,隧道左右线间距12m,覆土厚度10~14m,纵坡为10.576‰。隧道穿越的区域有四层地下水,从上至下依次为:①上层滞水,水位高程31.19~36.46m,.freel;②潜水,水位高程26.86~30.68m,水位在隧道拱顶上1~1.5m;③层间潜水,水位高程22.04~24.99m,水位位于隧道开挖断面中间;④承压水,水位高程16.53~18.58m,水位在隧道仰拱以下4m。区间隧道地层自上而下依次是粉质黏土填土、杂填土、粉土、粉细砂、中粗砂、粉质黏土、黏土、粉土、圆砾等地层,其中隧道施工所触及的土
2、层有粉细砂、中粗砂及粉质黏土层。隧道上方沿左线拱顶存在Ф800污水管及Ф800雨水管道各一条,两条管道埋深分别为4m、3m;通过检查,发现管道渗漏严重。区间地质、水文见图1。2特殊地层施工出现的问题及原因分析2.1支护设计情况区间标准断面设计采用台阶法施工。超前支护为Ф42小导管,注水泥-水玻璃浆液;小导管长度2.5m,搭接长度1m,在拱顶120°范围按300mm间距布置,小导管施工角度7°~10°。初期支护为250mm厚,钢格栅+Ф22连接钢筋+Ф6钢筋网片+C25喷射混凝土结构;钢格栅间距75cm,在上下台阶位置45°各打设1根2.5mФ42锁脚锚管。标准断面初期支护结构见图2。
3、2.2试验段施工方法试验段施工严格按照设计要求进行,采用两台阶法,台阶高度3m,台阶距离控制在2.5~3m;核心土为梯形设置,高度1.5m,上下宽度分别为1.5m、3m;超前支护采用风镐直接打入小导管,封闭掌子面后采用水泥-水玻璃浆液注浆。2.3出现的问题及原因分析隧道试验段施工中,流砂及坍塌险情不断,施工效果较差,安全风险较大,主要存在以下问题。(1)风镐引入小导管过程中即出现粉细砂坍塌现象,导致小导管加固有效范围(有效范围主要为两榀格栅之间拱顶砂层)加固体缺失,导管裸露;在开挖前清除上循环封闭掌子面的喷射混凝土时产生的振动又造成粉细砂层受到扰动,进而出现坍塌。主要是因为隧道起拱线
4、及拱顶以上为粉细砂层,且砂层松散,补给水易使砂层含水量大,造成砂层自稳能力极差,稍有扰动即会出现掉落。(2)在小导管注浆加固效果检查中发现水泥-水玻璃浆液无法通过小导管溢浆孔浸入粉细砂层,浆液主要集中在导管内部,导管外壁只有少量浆液附着管壁,因此加固范围达不到设计要求,坍塌连续不断。(3)根据钢格栅高度及小导管打设位置计算,设计2.5m小导管,搭接长度1m情况下,小导管实际打设角度为8°~17°(设计为7°~10°)。小导管打设17°为理想状态,这种角度可以保证第二榀格栅上部有300mm注浆加固体,且小导管加固范围底面恰好在格栅顶面;但是在第三榀格栅位置小导管加固范围底面在开挖面以上
5、386mm位置,那么格栅顶面与加固体底面之间386mm松散砂层依然会出现坍塌。小导管打设最低限度为8°,否则不但不能确保第二榀开挖面有足够的注浆加固体,而且会造成拱部开挖线出现欠挖,使钢格栅架设困难。从图中可以看出,小导管打设角度直接影响加固范围,且导管越长,加固效用越差。(4)隧道分两台阶开挖,台阶分界面正好处于粉细砂层与粉质黏土层界面位置,虽然通过降水井进行降水,且水位达到隧道仰拱下1m位置,但是界面水依然很大,极易在界面位置形成流砂。隧道钢格栅采用对称设置,钢格栅与台阶相对位置见图3。上台阶开挖完成后架设钢格栅时,存在两种安装方式:第一种是先安装拱顶①号格栅,后安装②号格栅,此
6、方式安装时①号格栅悬吊,中心位置及水平难以调整,临时固定难以达到精度要求,费时费力,②号格栅因底部处于界面位置,开挖时即出现流砂填埋格栅位置,在狭小作业环境下格栅安装困难,通常在②格栅下部放置后,流砂即将节点板位置掩埋,在后期格栅尺寸调整时,无法搬移,造成上台阶格栅安装周期长,且砂层长时间暴露及流砂影响下出现:①号格栅所处拱顶范围出现坍塌,②号格栅下部界面位置流砂引起孔洞,并向四周扩散。第二种格栅安装方式为,先安装②号格栅后①号格栅,此方式也存在相同问题,即拱顶①号格栅受②号格栅安装精度影响大,施工周期长,坍塌、流砂病害严重。(5)两台阶开挖方式,台阶高度过大,施工人员作业时,头部以
7、上存在1m高粉质黏土层,且台阶处于粉细砂与粉质黏土界面位置,上台阶开挖速度快,下台阶开挖慢,上台阶后界面水顺着下台阶土体下流,长时间浸泡粉质黏土,容易造成下台阶滑塌,施工隐患大。(6)两台阶施工只有两个工作面,施工人员8人即占满施工空间,每循环施工周期长达12h,且掌子面得不到及时封闭,容易形成流砂、坍塌。3技术措施通过对试验段施工中存在的以上问题进行原因分析,研究采取相应的技术措施,并多次进行现场试验、改进,最终取得了较理想的效果。即通过加强超前支护效果
