关键词：水平深孔；注浆；矿山法；砂层；沉降

引言

      深圳地铁 3 号线通红区间为暗挖隧道，左右线均要下穿一段 50m 左右长度的砂层地段，隧道开挖线 2m 范围内有砂层即为穿越砂层段。本文重点对隧道下穿砂层段的特殊处理措施及怎样控制变形以降低对周边环境的影响进行了描述。

1工程概况

1.1周边环境

      该区间隧道位于深圳市主城区，红茘路正下方，两侧有 4 栋多层居民房；左线上方有：2000×1600mm 的雨水箱涵，埋深约 3.1m；DN400 给水管，管顶埋深约 1.4m；右线上方有：Ф800mm 的污水管，管顶埋深约 3.1m；DN400 给水管，管顶埋深约 1.4m；110kv 的高压电缆沟（断面尺寸1000×700mm）。

1.2工程地质

      隧道下穿砂层段围岩从上到下，有素填土层、中砂、砾（砂）质粘性土、全风化花岗岩、强风化花岗岩地层，为Ⅵ级围岩。区间隧道大部分地段穿越 12-2-1、6-1、6-2 地层，围岩具有遇水软化、崩解，强度急剧降低的特点。

1.3水文地质

      本区间范围地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水。按地下水赋存条件，孔隙水主要赋存在第四系坡积层、残积层和全风化花岗岩中。岩层裂隙水较发育，但广泛分布在花岗岩的中～强风化带及构造节理裂隙密集带中，局部具有承压性，地下水位埋深 2.6 ～ 5.3m，地下水径流方向为由西向东。地下水的补给主要为大气降水，少量为管线渗漏水。

2施工方案

2.1施工工艺

      以二重管注浆为主，裸孔注浆为辅，施工工艺流程如图 2所示。

2.2水平深孔帷幕注浆设计

      深孔注浆为纵向 12m 一循环，注浆开挖循环长度 10m，预留 2m 止浆岩盘。

2.2.1施工机具

      坑道钻机：ZLJ250 煤矿用坑道钻机适用于砾（砂）质粘土层钻孔注浆，可以进行垂直孔、斜孔及水平孔的钻孔施工。

      压浆泵：SYB-60/60 型双液注浆泵；拌浆桶、灌浆管、阀门、压力表等。

2.2.2注浆材料

      采用 PO，R32.5 普通硅酸盐水泥。C 液水：水泥 =1：1，A 液 水：水玻璃 =0.5:1，水玻璃浓度 25 ～ 30° Be’。

2.2.3施工步骤

      （1）孔位布置

      孔位沿隧道开挖轮廓线呈环形布置，间距 0.15m~0.3m。在上下台阶核心土中布置 4 孔，用于加固中心土层。孔位布置见图 03，现场由技术员放线确定位置。

      （2）钻孔布管及施做顺序

      注浆管长分为 3 种：深 12m 孔，采用坑道钻机钻孔，插入 φ20、12m 钢管进行注浆，孔位编号 <12-1.......18>；深 8m孔，采用坑道钻机钻孔，插入 φ20、8m 钢管进行注浆，孔位编号<8-1.......12>；深4m孔，采用人工打入φ42钢管进行注浆，孔位编号 <4-1.......18>

      根据现场实际施工情况，下台阶地层为全风化花岗岩地质情况较好。在实际施工布管是可以减少下台阶注浆管布设，孔位编号为 <4-15、16、17、18>、<12-15、16>，孔位布置图见图 03、04。

      （3）注浆参数

      注浆压力：预注浆加固地层 P=0.3 ～ 2.0Mpa；注浆时根据实际注浆效果经技术主管同意后可进行调整。

2.2.4注浆结束标准

      （1）注浆压力逐步升高、当达到设计终压并继续注浆10min 以上。

      （2）单孔注浆量与设计注浆量大致相同，注浆结束时的进浆量小于 20L/min，每循环设计注浆量约为 252m3，每循环布管总长度 380m。

      （3）每米注浆方量 0.66m3，12m 注浆孔每根注浆量8m3；8m 注浆孔每根注浆量 5.3m3；4m 注浆孔每根注浆量2.65m3。

2.2.5注浆效果质量检验

      （1）对注浆过程中的各种记录资料进行综合分析，看注浆压力和注浆量变化是否合理，是否达到设计要求。本设计要求加固后的土体承载力强度值不小于 0.8MPa。加固体的渗透系数应小于 10(-6)cm/s。

      （2）检查孔应取岩芯，观察分析地层及浆液充填情况，并检查测量孔内涌水量及测算加固体的渗透系数。检查孔应沿隧道周边和中心布置。

      （3）当注浆效果不能满足上述要求时，应进行补注浆，直到达到设计要求为止。

2.3辅助施工措施

2.3.1超前探水

      在每循环开挖前超前探水，探水采用煤电钻机钻孔探水。探水部位为上台阶拱部 120°范围。孔深 4m，打设角度35°，每开挖 1.8m 为 1 循环。探水孔封堵采用人工手持风镐顶进 φ42 钢管，并对钢管注双液浆，单管注浆量 0.36m3。注浆前对钢管周围缝隙采用棉纱堵塞，注浆完成后采用棉纱填塞，并在管头打设木（钢筋）销防止浆液流失。

2.3.2超前小导管加密及注浆

      在掌子面初喷后，格栅钢架架立完成后喷射混凝土 15cm厚。从两侧拱腰部位向拱顶打设超前小导管。超前小导管原设计为拱部 120°，环向距 0.3m 设置，为保证工程及环境安全，在设计基础上增加小导管数量间距调整为 0.15m。原设计每循环注浆量 1.6m3、单管长度 3.5m、单管注浆量 0.18m3。增加后小导管每循环总长度为 175m、注浆量 3.2m3。

2.3.3台阶长度控制及开挖控制

      为保证一旦发生险情时，上台阶有操作空间，以及上下台阶不致贯穿。台阶长度控制 7m ～ 10m 左右，人工开挖配合手持风钻或风镐，采用斗容为 0.15m3 小型挖掘机开挖。循环进尺按 1 榀钢架间距控制。

      严格控制每循环进尺，间距 0.5m，允许误差 0.05m，开挖成形后及时进行初期支护，确保工序衔接，尽早施做仰拱封闭成环，初喷厚度控制在 0.05m，初喷部位主要为拱部和侧墙，以改善受力条件。由值班技术人员跟踪开挖面，掌握隧道的地质情况，异常地质要有特殊的超前支护和初期支护措施。

2.3.4临时仰拱喷砼

      由于砂层段围岩稳定性较差，因此对临时仰拱喷砼增加开挖初支结构稳定性。临时仰拱喷砼厚度 0.25m，喷砼总长度107.94m、宽 6m，喷砼方量共计 162m3。

2.3.5上台阶回填注浆

      上台阶开挖后，根据沉降观测情况对上台阶进行回填注浆。注浆顺序：首先对锁脚锚管进行注浆，单管注浆量 0.5m3，然后在根据监测情况拱顶沉降较大时对拱部微量回填注浆。

2.3.6房屋基础预注浆加固处理

      砂层段对应周边建筑：左线为园岭 48 号楼、红荔邮电局；右线为通心岭 23、24 号楼，提前进行注浆加固。

2.3.7路面措施

      采用 10mm 钢板铺设在开挖掌子面地面对应位置，左右线各铺设长度 16m、宽度 4m。防止路面重车对掌子面上方土层的震动。

3施工风险及应对措施

      对本区间隧道过砂层段施工存在的主要风险点进行了归纳总结，并有针对性地对风险点可能出现的紧急情况采取应对措施。

3.1掌子面必须停止施工的状况及对应措施

      （1）掌子面出现垮塌现象，应立即挂网喷砼封闭掌子面，重新进行注浆施工。

      （2）掌子面出现明水，应立即挂网喷砼封闭掌子面，重新进行注浆施工。

      （3）现场材料供应不足或喷浆机等设备损坏，应停止掌子面开挖施工。

      （4）若接到现场要停电、停水的通知，则应在停电、停水前，立即停止掌子面开挖施工。

3.2风险对应措施

      （1）开挖前应在掌子面进行超前探水施工，若从探孔内有明水或砂流出，则应封面进行注浆

      （2）周边建筑物一旦出现日沉降量或差异沉降量超标的现象，应立即停止洞内开挖施工，采取地表跟踪注浆对建筑物基础进行加固。

      （3）施工过程中若发现初支砼面出现纵、环向裂纹时，应立即停止前方掌子面开挖施工，洞内及时架设临时支护结构进行加固，并进行下一步施工方案研究。

      （4）密切关注每天监测报表数据，地表、拱顶沉降点里程应对应，根据数据分析原因，及时采取相应处理措施。

      （5）为防止因地面出现较大沉降或坍塌而引起意外事故发生，地面防护应及时跟近隧道开挖掌子面，隧道地面标识应清晰、准确，隧道掌子面里程应及时进行更新。

3.3控制沉降超限施工对策

      在隧道拱部开挖安装格栅拱架后，可能会出现拱顶拱架下沉，导致初支砼面上裂缝产生，从而产生涌水、涌砂现象；在施工过程中加强对拱架安装以后的监控量测，必要时采取有效措施进行加固，以防止拱顶钢架下沉。

      具体措施如下：

      （1）加强拱架的锁脚固定

      由于采用分部开挖方法，拱部拱架安装后，拱架暂时不能全断面封闭成环，同时隧道拱部拱架无法座落在坚实的基岩上，脚趾较虚；因此，拱部拱架必须采取锁脚措施，将拱架两底脚牢固锁定，以防止钢架下沉或两底脚回收，拱架锁脚采用两根L=3.0m 的 Φ42 锁脚锚管锁定，锚管采用钢花管，压注水泥浆液进行锚固。

      （2）拱架安装位置要准确，各节点要对齐，螺栓连接牢固，确保格栅受力可靠，必要时螺焊同时连接。

      （3）及时喷射混凝土进行覆盖

拱架安装完成后，及时进行喷射混凝土，喷射时分层、分段进行，拱架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于40mm。

      （4）初支封闭成环后及时回填注浆，以填充注浆为主，尽量控制压力。

      （5）防止施工过程中的碰撞和损坏机械开挖时，为防止挖掘机等机械对已支护好钢架进行碰撞和冲击，造成拱架损坏，因此，开挖时，要委派专人对开挖作业进行指挥，严格机械作业界限，以防止碰撞拱架。

4实施效果

      左线过砂层段长度为 58.8m，右线过砂层段长度为49.14m。注浆作业单工作面每个循环 12 天左右，注浆加固长度 12m，注浆时间 7 天，开挖时间约 5 天，注浆作业左右线交替施做。加固后，采用上下正台阶法开挖，掌子面情况良好，出水量较小。该段洞内拱顶沉降最大 20.3mm，净空收敛测点最大变形值为 5.2mm，地表测点最大沉降值为 23.6mm，地下管线最大沉降值为 18.3mm，地面建筑物测点最大沉降值16.2mm，均控制在了允许范围以内，建筑物没有出现新增明显裂缝。

5结语

      由于地下工程地质及水文条件的不确定性，地质多变，深孔注浆不可避免存在加固盲区，难以保证地层加固的均匀性，配合超前小导管注浆可有效的弥补这一缺陷。同时，水一直以来是地下工程重点防控的对像，很多地下工程事故多与水有关，超前探水在施工中必不可少，断不可盲目大意，省略此项工作环节。总的来说，本工程通过一系列的施工措施后，虽然发现掌子面开挖过程中仍有少量的水渗出，但水量较小，对工程的安全影响不大，施工工艺是成功的。

参考文献

[1] 王梦恕 . 地下工程浅埋暗挖技术通论 [M]. 合肥：安徽教育出版社，2005.

[2] 范文兴 ; 黄捷胜 ; 蒲开勇 ;. 城市浅埋暗挖地铁隧道沉降控制与分析[J]. 市政技术，2007，（增 2）：398 － 401.

[3] 许亚军 . 超浅埋暗挖隧道下穿高速公路的施工技术 [J]. 隧道建设，2009，29（1）：101 － 104.

[4] 骆建军，张顶立，王梦恕，张成平 . 地铁施工沉降监测分析与控制[J]. 隧道建设，2006，26（1）：10 － 13.

[5] 李立.地铁区间隧道穿越建筑物基础的保护方案探讨[J].隧道建设，2008，28（6）：720 － 723.

[6] 陈庆怀 . 浅埋暗挖隧道近距离下穿管线施工技术 [J]. 隧道建设，2008，28（3）：330 － 335.

[7] 赵菁，公宝兴 . 浅埋平顶大跨隧道穿越流沙层暗挖施工技术 [J]. 隧道建设，2008，28（5）：613 － 615.

[8] 卓越，王梦恕，孙国庆 . 浅埋隧道下穿浅基础建筑物注浆保护技术[J]. 隧道建设，2010，30（S1）：318 － 323.

[9] 朱新华，石雷，马义庆 . 中深孔注浆技术在饱和富水砂层浅埋暗挖地道中的应用 [J]. 铁道标准设计，2005，（4）：56 － 58.

（6）开挖过程中必须加强监控量测，当发现拱顶、拱脚和边墙位移速率值超过设计允许值或出现突变时，应及时施工临时支撑或仰拱，形成封闭环，控制位移和变形。对连续沉降的地段，当拱架封闭成环或临时仰拱封闭时，根据量测结果进行跟踪注浆。

（7）备好应急抢险物资平时需备好雨衣、手电、方木、编织袋、草袋、工字钢、钢管、钢板、引水管等抢险物资，发电机、水泵等设备；竖井准备 3 ～ 5cm 碎石 30m3。材料应分类堆码整齐，标识清楚，专料专用，所用材料、构件和设备应符合国家和行业标准的规定以及设计要求，应具有出厂合格证和质量证明文件，施工中发现减少或损坏应及时更换和补充。同时，物资设备部负责日常检查抢险物资及设备的完备情况。下载本文