淺埋淤泥拋石區地鐵暗挖隧道施工技術

林登輝

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000）

1 引言

廈門作為濱海城市，地鐵線路沿主干道下敷設，不可避免地會遇到拋石擠淤區。在軟土地層隧道的施工過程中，科研人員對軟土地層的隧道修建施工工法、結構受力體系、沉降變形控制等方面進行了大量的研究[1，2]，取得了相應的研究成果。但針對拋石擠淤地層修建地鐵隧道，還沒有相應的研究成果。因此，通過廈門地鐵1號線城塘區間的淤泥拋石區地鐵施工實踐，總結拋石淤泥地層施工工法及施工關鍵技術，為后續類似工程提供參考和借鑒。

2 工程簡介

2.1 工程概況

城市廣場站～塘邊站區間線路出城市廣場后，左、右線均以450m半徑向西北方向偏轉，進入塘邊站區間隧道采用單洞單線五心圓馬蹄形斷面。區間隧道沿著嘉禾路布設，左線長734.690m，右線長744.100m，左右線軸線間距為15m。隧道埋深約為10.6～7.1m。

2.2 地質及水文情況

隧道上覆人工填土、拋石、粉質黏土，區間隧道位于殘積砂質黏性土層中，拋石層主要由塊石回填而成，間隙沖填少量黏性土等，塊徑約5～10cm，最大可達50cm。地下水埋深1.0m，拋石層中地下水豐富，為強透水層，粉質黏土及殘積土層具有弱透水性。

2.3 周邊環境情況

區間隧道所處環境復雜，隧道上方為廈門市主干道嘉禾路，交通繁忙，兩側管線繁多，左線下穿及側穿的管線有DN500mm燃氣管、DN1200mm自來水管，右線下穿及側穿的管線有DN600mm自來水管道、燃氣管，SM地下通道橫穿嘉禾路，與區間線路垂直相交，區間隧道拱頂覆土2.358m。地下通道為C30混凝土箱涵，箱涵4.4m×3.0m，通道埋深1.263m。

3 施工重難點

隧道超淺埋，重要管線均位于隧道施工擾動范圍內，且隧道下穿SM地下通道，施工沉降必須嚴格控制，但隧道所處淺埋拋石區，控制變形及沉降極其困難。

區間隧道穿越地層主要為砂質黏性土、淤泥拋石層，局部地段為基巖凸起，上軟下硬，隧道埋深約為7.1～10.6m，為超淺埋，地層軟弱。在施工擾動下極易涌入隧道形成拱頂空洞塌方。加之地面交通繁忙，動載大，對圍巖振動影響大。施工時，必須采取嚴格措施控制，防止產生大的變形及坍塌。

4 隧道施工關鍵技術

4.1 地面控制降水

區間隧道穿越殘積砂質黏性土及淤泥拋石區，該類土層在無水及少量水的條件下自穩性及承載力較好，而在有水及施工擾動作用下，泡水易軟化、崩解使強度降低，暴露時間過長時易失穩，并呈流塑狀，工作面自穩能力及承載力下降，上覆淤泥拋石層甚至產生流泥涌出現象，引起地表沉降加大，影響施工安全及開挖進度。為確保掌子面的干燥作業，在隧道兩側采用管井井點控制性降水，管井孔徑300mm，井點管間距10m，深度25m。

4.1.1 井點管埋深計算

井點管埋深按式（1）計算：

式中，H為井點管埋設深度，m；H1為井點管至隧道底面距離，m，根據區間的隧道埋設及結構斷面形式取值；h為隧道最深挖掘面至降水曲線最高點的安全距離，取1.0m；i為降水曲線坡度，取0.1；r0為有效降水半徑，取隧道左右線中心距的一半，m；l為濾管長度，取決于含水層的厚度、透水層的滲透速度及降水速度的快慢，一般為3～9m，此處取6m。

對區間隧道進行分段，每段取最不利斷面計算，計算結果見表1。

表1 井點管埋深計算表m

4.1.2 井點管間距計算

1）單根井管的出水量按式（2）計算：

式中，q為單根井管的極限涌水量，m3/d；rc為濾管的半徑，取0.25m；l為過濾管進水部分的長度，一般為1.0～1.2m，取1.0m；K為土的滲透系數，m/d。

2）各段涌水量根據潛水完整井計算公式（3）計算：

式中，Q為井點系統的總涌水量，m3/d；H為含水層厚度，m；S為水位降低值，m；x0為假想影響半徑，m，取x0=P/（2π）（P為不規則基坑周長，m）；R′為井群的引用影響半徑，m，可按式（4）計算：

3）降水井的間距根據式（5）計算：

式中，L為沿線線路長度，m；n為降水井的個數，n=1.1Q/q。

計算結果見表2。

表2 降水井間距計算結果表

根據表2計算結果并結合現場實際情況，井點管間距取10～30m。

根據設計井點管間距取10m，深度25m，降水井沿隧道兩側布置。降水井施工完成后24h自動抽水，將水位降低至隧道拱底以下。

4.2 洞內帷幕注漿

區間隧道穿越拋石地層，為了保證掌子面的穩定，設計采用半斷面/全斷面帷幕注漿，根據現場實際情況，現場采用WSS后退式注漿加固，注漿采用水泥-水玻璃雙液漿。注漿鉆孔的布置，根據注漿范圍、注漿段長、單個注漿鉆孔的作用范圍、巖層裂隙發育情況、含水層分部情況和鉆孔作業要求而定，注漿孔長短結合并呈傘形輻射狀布置，注漿孔沿掌子面環形布置，環向間距為0.5m，掌子面中部布設3個注漿孔，孔深分別為10m、6m、3m錯開布設。鉆設成孔后安裝DN25鍍鋅鋼管作為注漿管，管嘴處安設有三通接頭。單根注漿管長度為3～10m，鉆孔角度為15°～25°不等。注漿時先注10m孔，再注6m孔，最后注3m孔，以此確保前方開挖面土體的固結止水效果。漿液的配合比如下：水泥漿∶水玻璃=1∶1（水泥漿水灰比為1∶1，水玻璃為兌水稀釋至 20°Be′）。

采用注漿后，開挖時圍巖穩定，沒有產生坍塌或大變形情況，漿脈清晰注漿效果明顯。注漿用水泥-水玻璃雙液漿，配合比經試驗確定，其凝結時間、固結強度必須達設計要求，達到固結土體、提高土體穩定能力的效果。

4.3 地表旋噴加固

城塘區間開挖進入淤泥拋石區以來，由于超淺埋，路面車流量大，沉降數據頻繁超標報警，雖經多次會議研究分析，洞內采取多項控制措施，但成效不大，安全風險仍很高。為保證施工安全，決定對剩余拋石區地段：左線ZDK9+267.5～ZDK9+498.5，右線 YDK9+267.5～YDK9+444，共 407.5m，采取地面旋噴注漿加固方案。

采用雙重管高壓旋噴樁，樁徑500mm，噴漿完成后在樁內插入7m長的φ42mm鋼花管，采用旋噴機頂入。根據地質情況及地面情況進行布置：水管位置ZDK9+267.5～ZDK9+282.5、YDK9+267.5～YDK9+282.5，隧道輪廓線外1m范圍內，旋噴樁間距1 000mm×1 000mm，梅花形布置，加固長度7m。車站端φ600mm水管保護范圍外10m（左線ZDK9+282.5～292.5，右線YDK9+282.5～292.5）隧道埋深更淺，拱頂淤泥層較厚，地面開闊且交通流量大。為保證施工安全、交通安全，加固范圍為隧道輪廓外3m，深度拱頂4m，至拱底下3m，地面梅花型布置，間距 1.5m；YDK9+370～YDK9+444 和 ZDK9+370～ZDK9+498.5基巖凸起段加固范圍隧道輪廓線外1m，深度4m（拱頂），梅花型布置，間距1.5m；YDK9+292.5～YDK9+370和ZDK9+292.5～ZDK9+370加固范圍隧道輪廓線外1m，深度7m（拱頂4m，上臺階3m），地面梅花型布置，間距1.5m。

旋噴樁施工過程中不但對周圍淤泥拋石地層進行噴漿加固，而且高壓水泥漿的噴射作用對拋石層具有較好的擠密作用，加大了土層間的摩擦系數，提高了拱頂淤泥拋石層的自穩能力，可有效減少隧道開挖過程中的沉降問題。加之在旋噴樁中插入鋼花管，增加了旋噴樁的抗剪能力，開挖后掌子面不易發生滑塌，保證了洞內的施工安全。

5 結語

在廈門地鐵1號線某區間隧道施工中，針對淺埋富水淤泥拋石地層采用地表降水、洞內帷幕注漿及地表旋噴加固等措施，保證了隧道的順利開挖。通過城塘區間隧道施工實踐，深入了解淺埋暗挖施工技術在不良地質條件及復雜城市環境的施工應用，收集了大量施工指導數據，對今后類似地鐵暗挖隧道施工具有一定的指導意義。