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復(fù)合地層盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道涌水處置方案研究

文檔作者：詹濤樊祥喜文檔來源： 1．南昌軌道交通集團(tuán)有限公司 2．中南大學(xué)土木工程學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月23日
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第59卷第12期
2015年12月
鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計
RAILW AY STANDARD DESIGN
V01．59
Dee．
No．12
2O15
文章編號：1004—2954(2015)12—0068—04
復(fù)合地層盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道涌水處置方案研究
詹濤 ，樊祥喜
(1．南昌軌道交通集團(tuán)有限公司，南昌330038；2．中南大學(xué)土木工程學(xué)院，長沙410075)
摘要：依托南昌地鐵1號線盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道工程，對富水復(fù)合地層條件下采用旋噴樁加固施工方案進(jìn)行總結(jié)，
并對聯(lián)絡(luò)通道施工發(fā)生的涌水、涌砂問題進(jìn)行分析，提出針對性土體注漿加固結(jié)合降水井降水的處置方案。根據(jù)
現(xiàn)場施工情況以及現(xiàn)場地表監(jiān)控結(jié)果，處置方案能夠保證該地層條件下聯(lián)絡(luò)通道施工安全順利進(jìn)行。
關(guān)鍵詞：地鐵；盾構(gòu)隧道；聯(lián)絡(luò)通道；旋噴樁加固；涌水、涌砂；降水井； 處置方案
中圖分類號：U231 ．3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10．13238／j．issn．1004—2954．2015．12．016
Study on Disposal of W ater Inflow in Connected
Aisle of Shield Tunnel in Complex Strata
ZHAN Tao ，F(xiàn)AN Xiang—X1
(1．Nanchang Rail Transit Group Limited Corporation，Nanchang 330038，China；
2．School of Civil Engineering，Central South University，Changsha 410075，China)
Abstract：Based on the construction of connected aisle of shield tunnel in Nanchang rail transit line 1，
construction schemes of grouting pile reinforcement in watery complex strata are summarized．Problems of
water inflow and sand inflow during the construction of connected aisle are analyzed and corresponding
disposal program is put forward， which includes grouting reinforcement of soil and dewatering with
dewatering wel1． Actual status and earth’S surface monitoring results of the construction site show that
such disposal program can ensure the safe and smooth construction of connected aisle under this strata
收稿日期：2015—05—14；修回日期：2015—06—03
作者簡介：詹濤(1981一)，男，高級工程師，工程碩士，E-mail：
89014309@ qq．COB。
通信作者：樊祥喜(199O一)，男，碩士研究生，E-mail：fanxiangxi
@ 126．com。
比，該段施工減少超挖量約70％ ，降低了施工成本。
實踐證明在軟硬不均的復(fù)合地層中采用液壓破碎錘開
挖方案是可行的 ，對類似條件下隧道開挖施工具有
借鑒意義。
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第12期 詹濤，樊祥喜一復(fù)合地層盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道涌水處置方案研究 69
地鐵作為城市現(xiàn)代化軌道交通工具，承擔(dān)著越來
越重要的短程大客流運輸任務(wù)。地鐵結(jié)構(gòu)對于外部的
災(zāi)害防御能力比較好，但是對來自內(nèi)部的災(zāi)害抵御能
力較差。在地下狹小的空間里，一旦發(fā)生災(zāi)害，救援與
疏散十分困難? 。《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB50157-
2013)明確規(guī)定，城市地鐵隧道修建過程中，當(dāng)隧道連
貫長度大于600 m時，為確保運營期間安全，需在兩條
隧道之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道-z 。在富水條件下采用礦山
法進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道施工，容易造成流砂、管涌等事故。聯(lián)
絡(luò)通道施工一直是地鐵施工事故的多發(fā)點。如
2003年7月1日上海軌道交通四號線發(fā)生的重大安
全事故就是一個例子，由于聯(lián)絡(luò)通道的開挖而造成主
隧道的破壞，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1．5億人民幣，整條線路
延遲開通3—4年 。富水條件下聯(lián)絡(luò)通道施工的風(fēng)
險以及相應(yīng)的研究越來越引起人們的重視。
富水砂礫復(fù)合地層條件下，由于地層的富水性以
及砂層的強(qiáng)滲透性，施工時極易引發(fā)涌水、涌砂事故。
近些年來，聯(lián)絡(luò)通道施工工法有所創(chuàng)新，主要有豎井與
礦山法結(jié)合、隧道洞內(nèi)礦山法、土體凍結(jié)法、頂管法
等 。王暉 等通過對4種聯(lián)絡(luò)通道施工方法的特
點、風(fēng)險性等方面的分析與比較，提出富水砂層聯(lián)絡(luò)通
道施工的優(yōu)選方案為凍結(jié)法。張偉 對南昌地鐵1號
線越湖區(qū)間采用凍結(jié)法施工進(jìn)行了介紹總結(jié)，并結(jié)合
施工實踐，進(jìn)一步指出了凍結(jié)法在南昌地層條件下聯(lián)
絡(luò)通道設(shè)計、施工中需注意的若干問題，為凍結(jié)法在南
昌地鐵后續(xù)聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計施工中的應(yīng)用提供借鑒。由
于凍結(jié)法造價高，且土體凍脹及融沉及容易造成地層
變形，甚至引發(fā)地表路面以及盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)變形，應(yīng)用
方面具有一定局限性 。若采用其他針對性的隔水
措施，由于施工經(jīng)驗以及地勘的不準(zhǔn)確，地層中仍可能
存在水路通道而引發(fā)涌水事故。在現(xiàn)場發(fā)生涌水事故
后，能夠第一時間應(yīng)對，防止事態(tài)進(jìn)一步惡化，同時提
出針對性的處置方案顯得尤為重要。
南昌市軌道交通1號線中一子區(qū)間前期采用旋噴
樁加固并采用隧道內(nèi)礦山法開挖，施工時發(fā)生涌水、涌
砂事故?，F(xiàn)場第一時間對涌水掌子面進(jìn)行封堵并關(guān)閉
安全門，并提出土體注漿加固結(jié)合降水井降水的處置
方案?，F(xiàn)場后續(xù)施工安全順利進(jìn)行，該處置方案具有
一定的實踐性，可為類似工程提供一定參考。
1 工程概況
南昌市軌道交通1號線中山西路站一子固路站盾
構(gòu)區(qū)間起止里程為SK13+016～SK13+681，區(qū)間隧道
長665 m。區(qū)間設(shè)置1處聯(lián)絡(luò)通道，中心里程為
SKI3+289。
聯(lián)絡(luò)通道采用噴錨構(gòu)筑法進(jìn)行設(shè)計施工，襯砌采
用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，即以鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土和鋼架為
初期支護(hù)，以模筑鋼筋混凝土襯砌為二次襯砌，初期支
護(hù)與二次襯砌之間設(shè)全封閉防水隔離層。聯(lián)絡(luò)通道為
直墻半拱結(jié)構(gòu)，凈寬2 100 mm，凈高2 750 mm，二襯
400 mm；廢水泵房凈寬2 100 mm，凈長3 100 mm，二襯
400 mm，采用礦山法施工 。聯(lián)絡(luò)通道二襯采用
C40模筑混凝土。聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計襯砌結(jié)構(gòu)見圖1。
Q
2 900
圖1 聯(lián)絡(luò)通道襯砌結(jié)構(gòu)斷面(單位：mm)
1．1 工程地質(zhì)概況
根據(jù)地質(zhì)勘查報告，聯(lián)絡(luò)通道處地層層序自上而
下依次為雜填土、淤泥質(zhì)黏土、砂礫層、中風(fēng)化泥質(zhì)粉
砂巖。聯(lián)絡(luò)通道處隧道埋深為15．9 m，聯(lián)絡(luò)通道開挖
面頂部埋深為16．5 m。聯(lián)絡(luò)通道兼廢水泵房基本上
位于中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖中。聯(lián)絡(luò)通道洞身開挖面從上
往下依次為淤泥質(zhì)黏土(0．2 m)、砂礫層(0．4 m)、中
風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖(3．55 m) 。見圖2。
E 雜填土E 淤泥質(zhì)黏土圓砂礫層E 泥質(zhì)粉砂巖
圖2 沿地鐵方向地質(zhì)縱斷面(單位：m J
聯(lián)絡(luò)通道地表處于新洲路與中山西路交叉路口，
東臨撫河，西鄰贛江，三面環(huán)水，地下水較豐富，區(qū)域地
下水為第四系松散巖類孔隙水，局部為承壓水，主要賦
存于全新統(tǒng)(Q 。)沖積砂礫卵石層中，現(xiàn)場抽水試驗
顯示該含水層綜合滲透系數(shù)為110 m／d。聯(lián)絡(luò)通道處
地面高程21．5 m，區(qū)域常年地下水位在地表以下

第12期 詹濤，樊祥喜一復(fù)合地層盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道涌水處置方案研究 71
作方法原因，樁間垂直度存在偏差，樁與樁之間沒有完
全咬合，旋噴樁成樁效果不理想，樁與樁之間產(chǎn)生空
隙，形成水路通道。
(3)開挖期間，正逢暴雨天氣，地下水位升高，造
成涌水、涌砂的進(jìn)一步加劇。
3 現(xiàn)場處理方案及效果
3．1 現(xiàn)場應(yīng)急方案
針對現(xiàn)場出現(xiàn)的涌水、涌砂情況，現(xiàn)場立即進(jìn)行應(yīng)
急處理，對涌水、涌砂處采用棉被封填，埋設(shè)導(dǎo)流管，對
整個掌子面采用沙袋進(jìn)行封堵，掌子面未發(fā)生坍塌。
為預(yù)防進(jìn)一步的突發(fā)險情，現(xiàn)場決定啟用安全門，在關(guān)
閉安全門前，對已開挖的區(qū)域全部采用沙袋進(jìn)行了堆
填；安全門關(guān)閉后，只有少量清水從安全門縫隙流出，
無漏砂情況。
聯(lián)絡(luò)通道地表處于新洲路與中山西路交叉路口，
現(xiàn)場對通道地表可能發(fā)生沉降的區(qū)域進(jìn)行臨時圍擋。
聯(lián)絡(luò)通道掌子面涌水、涌砂后第一時間應(yīng)對，且臨近的
新建中山橋正在養(yǎng)護(hù)，地面基本無行人及車輛通過，聯(lián)
絡(luò)通道處地表未見裂縫等明顯損壞。為排查潛在空洞
情況，現(xiàn)場根據(jù)實際情況在圍擋內(nèi)共鉆設(shè)l9個垂直路
面探孔進(jìn)行探查；探孔深度均為8 m，除18號孔4 m位
置有約30 em空洞外，其他孔均無發(fā)現(xiàn)空洞現(xiàn)象，由此
可以判定現(xiàn)場已初步控制影響范圍內(nèi)的風(fēng)險。地表探
孔平面布置如圖7所示。
．2 ．
0 7 0 0
行 l 。1： o14 I 葑 上行
鋅路中線 一一 ~1 0 9 o1， 6 L一一 城線路由 一一
線 I ／^‘ “ 1o I【 線
堇皇 亙／～ 。13? ’
旋噴樁加固區(qū)域
圖7 地表探孔平面布置(單位：mm)
3．2 現(xiàn)場處置方案
聯(lián)絡(luò)通道開挖面上部約有1．5 m厚礫砂層，透水
性極強(qiáng)，施工時容易發(fā)生涌水、涌砂事故。為確保開挖
面穩(wěn)定，防止產(chǎn)生涌水、涌砂事故，現(xiàn)場處置方案主要
采取土體注漿加固并結(jié)合降水井降水的措施。
(1)土體注漿加固
現(xiàn)場對原有的l9個地表探孔采用靜壓注漿的方
式加固聯(lián)絡(luò)通道上方砂層，在聯(lián)絡(luò)通道下行線隧道采
用洞內(nèi)前進(jìn)式注漿加固。通過注漿加固，提高開挖區(qū)
域土體參數(shù)，防止由于聯(lián)絡(luò)通道涌水產(chǎn)生地表塌陷，同
時對開挖面上部及前方的水路通道進(jìn)行加固封堵。
(2)降水井降水
在原設(shè)計已完成旋噴加固區(qū)外設(shè)置6口深層井點
降水井降水，使水位降低到地表以下16—17 m，確保
聯(lián)絡(luò)通道在低壓力水環(huán)境下，且具有一定自穩(wěn)性、固結(jié)
狀態(tài)下的砂層條件下進(jìn)行開挖。聯(lián)絡(luò)通道降水井平面
布置如圖8所示。
1號降水井2號降水井
3號降水井4號降水井
圖8 降水井平面布置(單位：mm)
降水井
在降水井水位降水后，降水井中水位深度達(dá)到不
超過中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖與礫砂層交界面以上1 m位置
時，檢查安全門無漏水漏砂情況后，打開安全門后，在
原開挖掌子面前1．0 m處打設(shè)3個3 m長地質(zhì)探孔，
確保無涌水、涌砂情況才可向前開挖。
4 現(xiàn)場處置施工效果
現(xiàn)場在完成上述處置方案后，對聯(lián)絡(luò)通道繼續(xù)開
挖?，F(xiàn)場聯(lián)絡(luò)通道施工時開挖面穩(wěn)定，開挖時只有點
滴狀滲水，未見漏砂情況?，F(xiàn)場施工順利進(jìn)行。
降水井降水時，地層中孑L隙水壓力減小，有效應(yīng)力
增加，降水勢必引起地表沉降；另一方面聯(lián)絡(luò)通道開挖
引起地層應(yīng)力重分布，地層產(chǎn)生沉降¨ ?，F(xiàn)場在降水
井降水及開挖過程中，對聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)行地表沉降監(jiān)測。
測點布置以及現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果如圖9、圖l0。
圖9 地表測點平面布置l單位：mm)
由圖示可以看出，降水井降水后，地表測點都有明
顯沉降，由于前期旋噴樁加固及注漿加固的效果，地層
參數(shù)提高，因此沉降值均不大；測點1降水時沉降最
大，為4．5 mm，推測可能是由于已開挖區(qū)域封堵不密
實而引起沉降；聯(lián)絡(luò)通道下臺階開挖后，測點總體沉降
均較小，其中最大值為測點2，最大沉降為10．5 mm，滿
(下轉(zhuǎn)第134頁)
134 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計 第59卷
(上接第71頁)
足沉降控制標(biāo)準(zhǔn)30 mm 。地表沉降結(jié)果表明，后期
處理方案能夠保證聯(lián)絡(luò)通道地層開挖變形要求。
5 結(jié)論
測試日期
∞曼 o詈。 ∞婁 o耋。 ∞譽(yù) 譽(yù)o。 。蠶。 。吾。 譬
圖10 地表沉降現(xiàn)場監(jiān)測曲線
(1)聯(lián)絡(luò)通道涌水事故后，現(xiàn)場第一時間對開挖
面進(jìn)行應(yīng)急封堵，避免了事態(tài)進(jìn)一步惡化。采取土體
注漿加固結(jié)合降水井降水的處置方案，繼續(xù)開挖后開
挖面穩(wěn)定，開挖時只有點滴狀滲水，無漏砂情況，說明
后續(xù)施工方案能較好應(yīng)對該富水砂層條件下涌水、涌
砂事故。
(2)針對聯(lián)絡(luò)通道降水以及開挖可能引起的地表
沉降問題，現(xiàn)場監(jiān)控結(jié)果表明，由于前期旋噴樁加固以
及處理時土體注漿加固作用，降水以及開挖引起的沉
降均較??；聯(lián)絡(luò)通道開挖后最大沉降為l0．5 mm，滿足
地表沉降控制標(biāo)準(zhǔn)3O mm，說明該處置方案能夠滿足
地層沉降變形要求。
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