中风化泥质粉砂岩层江底联络通道施工技术

摘要：为了解决江底盾构区间联络通道矿山法施工涌砂涌水风险技术难题，以南昌地铁 １号线秋水广场站至中山西路站盾构区间赣江江底 ３＃联络通道施工为例，通过现场施工经验总结及注浆方案改进，成功完成了 ３＃联络通道的开挖与支护。

  施工证明，该施工技术在处于江底的中风化泥质粉砂岩层中是适用的。

０ 引言

  近年来，随着城市轨道交通的迅速发展及盾构施工的日益普及，盾构区间联络通道的施工技术也日益成熟。

  江底、海底盾构区间联络通道在全国各地施工较少，由于水下联络通道水面加固难度较大，多采用冷冻法加固、洞内注浆加固施工，但尚未有针对南昌赣江底部特殊地层下联络通道的加固方法，且目前国内大多数采用注浆加固的联络通道需要在混凝土管片上垂直取孔注浆加固混凝土管片背后土体，取孔部位后期易渗漏，是防水薄弱环节。

  本文以赣江江底第一条盾构区间隧道 ３＃联络通道施工为例，研究了江底注浆加固、矿山法开挖支护联络通道的施工方法和注浆措施，减少了注浆孔数量，避免了在混凝土管片上取孔，节约了施工成本，缩短了工期，可为南昌后续跨江区间联络通道及其他类似地质情况下的联络通道施工提供借鉴。

１ 工程概况

  南昌地铁 １号线秋水广场站—中山西路站区间为双线盾构区间，区间总长１８８９ｋｍ，采用泥水盾构掘进施工。区间共设置 ３座联络通道（１座兼泵房），其中 ３＃联络通道位于赣江正下方，距离隧道入口 １３５０ｍ。

  该处地层自上至下依次为淤泥、粗砂、圆砾、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、微风化泥质粉砂岩，通道上半部位于中风化泥质粉砂岩层，下半部分位于微风化泥质粉砂岩层，地质剖面见图 １，地层岩土物理力学指标见表 １。

  通道拱顶距离透水圆砾层约 ３．８ｍ，该处江水深度约１１．１ｍ。联络通道长 ６．５ｍ，喇叭口开挖面高 ４．４３ｍ、宽 ３．９ｍ，标准段高 ４．１３ｍ、宽３．３ｍ。施工采用全断面小导管双液注浆加固、矿山法开挖支护的方案。

  初期支护采用格栅拱架，拱架间距０．５ｍ、断面 ０．２ｍ×０．２５ｍ（宽 ×长），喷射混凝土厚度 ３０ｃｍ。二次衬砌底板厚 ０．７ｍ，侧墙厚 ０．４５ｍ，拱顶厚 ０．４ｍ。

２ 主要施工风险和难点

  １）通道顶部岩层厚度仅 ３．８ｍ，岩层上部均为透水砂层，水压力较大，赣江水可能会通过岩层裂隙连通作业面，造成涌水、涌砂，是本工程的重大风险。

  ２）如何仅通过钢管片范围开孔对联络通道进行有效的加固是本工程的难点和重点。

  ３）注浆过程中控制注浆压力和注浆量，防止成型隧道侧向位移或管片产生二次错台是本工程的难点。

  ４）混凝土最远运输距离为 １３５０ｍ，采用何种混凝土输送方法是本工程的难点。

  ５）如何快速有效地完成岩层的破除和初期支护及时封闭是本工程的重点。

３ 施工工艺及方法

３．１ 预应力支撑施工

  联络通道施工前，按照设计要求安装预应力支撑钢架，主要作用是支撑钢管片和临近的混凝土管片，防止注浆过程中导致管片位移或出现错台，防止洞门处钢管片拆除后剩余钢管片发生变形。预应力支撑应焊接牢固，架设完成后应定期检查千斤顶的受力情况，及时对松动脱力的千斤顶进行加力，防止千斤顶脱力掉落伤人。

３．２ 注浆加固

  开管片前先对地层进行注浆加固，由于开挖地层为中风化泥质粉砂岩，注浆的主要作用为封堵管片背后侧向来水和地层裂隙水。注浆施工具体分为 ２个步骤。

３．２．１ 混凝土管片注浆孔注浆

  目的是封堵沿混凝土管片背后的空隙，防止地层加固过程中浆液流失、加固效果不佳等情况。

  先打开钢管片前后各 ５环混凝土管片的注浆孔检查渗水情况，开孔顺序为钢管片向两边依次进行，若注浆孔出现渗漏水，则对注浆孔进行双液浆封堵，双液浆配比为水灰质量比 １∶１，水泥浆∶水玻璃（质量比）＝１∶１，水玻璃浓度为 ３０～４０Ｂｅ′，注浆压力不大于 ０．７ＭＰａ。

  对隧道沉降、变形进行监控量测，对管片错台、渗漏水情况进行观察，根据情况适时调整注浆参数。

３．２．２ 钢管片注浆

  目的是封堵岩层裂隙水。钢管片上开孔后采用风钻打孔，然后使用双液注浆机通过预先打入的注浆管注入双液浆加固，双液浆配比为水灰质量比 １∶１，水泥浆∶水玻璃（质量比）＝１∶１，水玻璃浓度为 ３０～４０Ｂｅ′。

  注浆管采用 ４２ｍｍ热轧无缝钢管制成，注浆孔孔径８ｍｍ、孔间距 １５ｃｍ，呈梅花形布置。为便于钢管插入围岩内，钢管前端宜做成 １０ｃｍ尖锥状，尾部预留长３０ｃｍ不钻孔的止浆段，并在钢管尾部焊接 ６ｍｍ加劲箍。注浆管与钢管片采用钢板焊接密封，注浆管尾端与注浆头闸阀焊接。注浆管大样图见图 ２。

设计注浆加固孔位布置立、纵剖面图见图３和图４。

  按照设计要求，注浆孔设置数量为 １２４个，且需要在混凝土管片上开孔注浆，考虑到注浆孔数量过多，且混凝土管片上开孔对隧道结构和后期防水不利，与设计单位沟通后，优化了注浆方案。

  注浆孔布设位置缩减至钢管片区域，数量优化为 ９６个；注浆孔与水平面的夹角不变，与铅垂线的夹角优化为 １０°、２０°、４０°、６０°。优化后的注浆平面图见图 ５，注浆孔立面图见图６。优化后的注浆方案减少了注浆孔的数量，保证了注浆效果，具体开挖后加固效果见图 ７。

３．２．３ 加固效果检查

  加固完成 ４８ｈ后检验地层加固效果，进行渗水试验，即在洞门区域内上下左右及中心共开 ５个孔，每个孔钻孔 深 不 小 于 ２．５ｍ，孔 内 涌 水 量 不 大 于 ０．２Ｌ／（ｍｉｎ·ｍ），且每一孔的漏水量不大于 １０Ｌ／ｍｉｎ为合格。本工程的检查孔按照要求共取 ５个，每个孔基本未见渗漏，加固效果良好。

３．３ 防护门施工

  注浆完成后按照设计要求制作和安装防护门，防护门应与钢管片焊接牢固，不得存在漏焊或缝隙，安装完成后应保证防护门启闭灵活。针对防护门的密封性，应按照设计要求进行防护门密闭性试验，确保防护门密封性良好。

３．４ 钢管片拆除

  洞门范围内钢管片有 ４排，共 ８小块，其中上数第２排为楔形块，应从这 ２块楔形块入手进行拆除。由于钢管片受地层应力和管片挤压力的影响，钢管片之间粘结非常牢固，单纯使用手拉葫芦向外拉比较困难，应使用氧炔焰切割后，再优先对上述第 ２排楔形钢管片进行拉除。

３．５ 联络通道开挖与初期支护

  联络通道岩石开挖采用人工风镐进行破除，渣土由人工铲入翻斗车运至隧道外。采用上下台阶开挖，预留核心土的开挖方法。

  洞门与正线交界处开挖方法：先开挖上台阶至第１榀拱架位置，开挖深度 ５０ｃｍ，然后立即进行第 １榀拱架范围内的支护施工，支护完毕后反掏洞顶喇叭口上部土体至设计标高，然后迅速进行网片安装和混凝土喷射施工，对顶部进行封闭。

  标准段开挖方法：按照上下台阶法进行开挖，上下台阶长度 ２ｍ左右。上断面开挖前在拱顶打设 ２ｍ长 ４２超前小导管，间距 ３０ｃｍ，隔一榀打设一榀，相邻 ２组超前小导管搭接不小于 １ｍ。开挖完成后及时立拱喷浆，开挖过程必须严格执行“管超前、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的原则进行施工。

３．６ 联络通道防水施工

  联络通道采用 ＰＶＣ防水板作为防水层，铺设 ＰＶＣ防水板之前应先进行基面找平、无纺布缓冲层铺设。ＰＶＣ防水板采用无钉铺设，爬行机热熔搭接。后续施工过程中应做好防水板的保护。

３．７ 混凝土浇筑

  钢筋模板完成后，应在拱顶最高处预留 ４２钢管作为混凝土观察窗和后期通道补强注浆的注浆管，钢管顶端抵拢拱顶初期支护混凝土面，若从钢管内流出混凝土浆液，则说明拱顶混凝土充满模板，预留钢管数量不少于 ２根。

  混凝土在隧道入口处通过小型农用翻斗车运送至联络通道口处，通过小型混凝土输送泵泵入模板中。由于联络通道距离隧道入口距离较远，混凝土运输速度和浇筑时间成为混凝土浇筑质量的关键。因此，在浇筑过程中要严格把控混凝土的塌落度和供应速度，防止出现堵泵等原因造成混凝土浇筑中断，影响混凝土结构施工质量。

３．８ 渗漏水治理

  拆模后混凝土的渗漏水治理分为 ２大步。第一，通过预留注浆管向拱顶混凝土内注入双液浆填充混凝土与初期支护混凝土之间的缝隙；第二，对渗漏水部位注入改性环氧浆液进行堵漏和补强处理。

４ 施工质量安全控制要点

  １）预应力支撑使用过程中应定期检查千斤顶是否脱力，对于脱力的千斤顶及时加力，防止管片变形和脱力千斤顶掉落伤人。

  ２）混凝土管片注浆封水应控制好注浆压力，不超过 ０．７ＭＰａ，防止注浆压力过大造成管片位移和错台。

  ３）小导管注浆过程中，要严格控制拱顶注浆管的 打设角度，防止打穿岩层，造成拱顶岩层透水，增加施工难度。

  ４）小导管注浆过程中注浆压力不大于 ０．７ＭＰａ，防止注浆压力过大引起隧道变形。

  ５）开挖过程中应遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的原则，做到开挖一榀支护一榀，严禁超挖。

  ６）考虑到 ３＃联络通道混凝土运距较远，浇筑过程耗时较长，应将混凝土的施工塌落度控制在 １８０～２００ｍｍ，有必要的情况下加入缓凝剂，防止混凝土过快初凝，保证混凝土的浇筑质量。

  ７）浇筑过程中应保证混凝土的供应速度，防止泵管内混凝土初凝堵泵，造成混凝土浇筑中断，形成施工冷缝。

５ 结论与体会

  １）３＃联络通道开挖与支护的成功实施，证明改进后的注浆方案在江底中风化泥质粉砂岩层中是适用的。

  ２）改进后的注浆方案减少了注浆孔数量，改变了注浆孔的打设角度和区域，降低了施工难度，节约了施工成本，对后续类似情况的联络通道施工具有一定的借鉴意义。

  ３）由于联络通道距离洞口较远，运输工具容量有限，应控制好混凝土的塌落度及供应量，保证混凝土浇筑的连续性，防止因混凝土中断造成施工冷缝。