盾構(gòu)隧道下穿運(yùn)營地鐵區(qū)域地基加固技術(shù)
摘要：上海市軌道交通七號(hào)線8標(biāo)區(qū)間隧道出洞即從運(yùn)營中的地鐵一號(hào)線區(qū)間隧道下方穿越;上、下層隧道間距離很小，必須保證地鐵一號(hào)線正常運(yùn)營。通過穿越區(qū)域地基加固技術(shù)，有效控制運(yùn)營地鐵線路沉降，順利完成穿越施工。
關(guān)鍵詞：盾構(gòu)穿越,雙液注漿,隧道沉降
1. 引言
隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市軌道交通建設(shè)得到了很大的發(fā)展，地下空間變得越來越局促，穿越已建運(yùn)營隧道，特別是近距離穿越已建隧道，且不對其正常運(yùn)營造成影響，這對現(xiàn)有的盾構(gòu)施工技術(shù)提出了很大的挑戰(zhàn)。本文結(jié)合上海軌道交通七號(hào)線8標(biāo)段實(shí)際穿越地鐵一號(hào)線工程，分析地基加固技術(shù)與盾構(gòu)穿越已運(yùn)營隧道沉降的關(guān)系，為后續(xù)工程積累經(jīng)驗(yàn)。
2. 工程概況
2.1軌道交通七號(hào)線穿越區(qū)域隧道簡介
上海市軌道交通七號(hào)線8標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間隧道施工中，上、下行隧道將從運(yùn)營中的地鐵一號(hào)線區(qū)間隧道下方穿越;與地鐵一號(hào)線隧道呈98°相交，上、下層隧道間距離很小，結(jié)構(gòu)凈距最小僅為1.5m。
由于工作面壓力沒有通過前100m試推進(jìn)確定，要保持開挖面穩(wěn)定難度較大。在盾構(gòu)出洞時(shí)若出現(xiàn)涌水、涌砂的情況，會(huì)引起地面沉降及土體流失，進(jìn)而造成地鐵1號(hào)線隧道出現(xiàn)差異沉降、移位等情況，對地鐵1號(hào)線隧道造成不利影。
穿越范圍內(nèi)區(qū)間隧道隧道最大縱坡為4‰，隧道中心最低標(biāo)高-21.031m，最高標(biāo)高約-17.441m。隧道上部覆土厚度17m~22m。
上行線：隧道交疊的投影長度約為20米，第16～32環(huán);
下行線：隧道交疊的投影長度約為18米，第15～30環(huán)。
2.2工程地質(zhì)
勘察成果表明，該地段地基土分布有以下特點(diǎn)：
(1)淺部以飽和粘性土為主，第②1層褐黃～灰黃色粉質(zhì)粘土下為第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和第④層淤泥質(zhì)粘土，其中第③層中夾較多薄層粉性土。
(2)第⑤層土分布較為穩(wěn)定，上部粘性較重，向下夾較多薄層粉土。
(3)本區(qū)段第⑤層下部為⑤4灰綠色粉質(zhì)粘土層，該層系古河道發(fā)育而成，層頂埋深約33～37.6m，層厚一般約2.5m。
3.運(yùn)營1號(hào)線的保護(hù)等級
正在運(yùn)營中的地鐵一號(hào)線的保護(hù)等級為一級，是上海市重要的客運(yùn)交通命脈，結(jié)構(gòu)變形控制指標(biāo)為：隧道結(jié)構(gòu)縱向沉降與隆起值±5mm, 隧道結(jié)構(gòu)水平位移控制值±5mm。
4.加固方案
為確保該區(qū)段隧道及地鐵一號(hào)線的安全，除盾構(gòu)推進(jìn)過程中采用(1)在運(yùn)營的地鐵一號(hào)線隧道內(nèi)安置自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)施信息化施工;(2)對常熟路站進(jìn)出洞區(qū)域和穿越地鐵一號(hào)線影響范圍進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)加固;(3)為保證地鐵一號(hào)線和軌道交通7號(hào)線以后的長期穩(wěn)定和安全運(yùn)營，還必須對兩隧道近距離穿越影響區(qū)段的土體進(jìn)行必要的加固處理。
為了有效控制盾構(gòu)穿越前后的已運(yùn)營地鐵隧道的沉降和位移，在穿越區(qū)及前后15環(huán)范圍管片上適當(dāng)增加注漿孔數(shù)量，每環(huán)管片新增開10個(gè)注漿孔，除封頂塊外每塊管片增開2孔。見管片增開注漿孔布置圖。
4.1加固流程
注漿擬分四步進(jìn)行：
1、隧道盾構(gòu)施工后，在保證注漿對盾構(gòu)推進(jìn)沒有影響的前提下，對盾尾后5～8環(huán)處從隧道上部注漿孔進(jìn)行同步注漿，再盾尾后10環(huán)以后從隧道下部注漿孔進(jìn)行同步注漿。
2、在同步注漿施工過程中，在對地鐵一號(hào)線有影響的施工區(qū)段從隧道頂部90°范圍內(nèi)的預(yù)留注漿孔打入適當(dāng)數(shù)量的預(yù)埋注漿管，預(yù)埋注漿管深度暫定為2米，如孔位距地鐵一號(hào)線隧道管片外壁距離不足2米時(shí)，預(yù)埋注漿管打入深度為距地鐵一號(hào)線隧道管片外壁20cm左右。
3、在同步注漿施工結(jié)束后，對地鐵一號(hào)線有影響的施工區(qū)段范圍內(nèi)的惰性漿液進(jìn)行置換注漿加固(雙液注漿)，注漿加固范圍為管片外0.5米。
4、在隧道置換注漿施工結(jié)束后，對該區(qū)段隧道土體進(jìn)行雙液分層注漿加固。施工范圍為隧道頂部90º～180º范圍內(nèi)的預(yù)留注漿孔以上、地鐵一號(hào)線中心線以下范圍內(nèi)的土體，加固殼的厚度為1.5～1.8米。
4.2加固內(nèi)容
1..雙液同步注漿：
上行線32環(huán)，下行線30環(huán)，計(jì)62環(huán);注漿采取跳環(huán)形式，共計(jì)施工31環(huán)，每個(gè)注漿環(huán)施工孔數(shù)及每孔注漿量根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及實(shí)際需求確定。
2.置換注漿：
1)上行線：38米，32環(huán);注漿采取跳環(huán)形式，施工16環(huán)，每個(gè)注漿環(huán)施工5孔，每孔注漿量400L，注漿孔深度為管壁外0.5米。合計(jì)注漿孔數(shù)80只。
2)下行線：36米，30環(huán);注漿采取跳環(huán)形式，施工15環(huán)，每個(gè)注漿環(huán)施工5孔，每孔注漿量400L，注漿孔深度為管壁外0.5米。合計(jì)注漿孔數(shù)75只。
置換注漿總計(jì)施工155只孔，總計(jì)注入漿量62m3。
3.雙液加固注漿：
1).上行線：38米即SDK17+060～SDK17+022，32環(huán)。Ⅰ區(qū)加固共約14環(huán)，每環(huán)設(shè)計(jì)加固范圍為90度，加固殼的厚度為1.5米，即每環(huán)4只注漿孔(SDK17+060～SDK17+052，約7環(huán)，注漿孔號(hào)為9、10、11、12;SDK17+030～SDK17+022，約7環(huán)，注漿孔號(hào)為5、6、7、8)。Ⅱ區(qū)加固共約18環(huán)，每環(huán)設(shè)計(jì)加固范圍為180度，加固殼的厚度為1.5米，即每環(huán)8只注漿孔(SDK17+052～SDK17+030，約18環(huán)，注漿孔號(hào)為5、6、7、8、9、10、11、12)。每只孔注漿段長度1.5米,共計(jì)施工200只孔，計(jì)300延長米。雙液注漿加固土方量為544.3m3，
2).下行線：36米即XDK17+020～XDK17+056，30環(huán)。Ⅰ區(qū)加固共約14環(huán)，每環(huán)設(shè)計(jì)加固范圍為90度，加固殼的厚度為1.8米，即每環(huán)4只注漿孔(XDK17+020～XDK17+028，約7環(huán)，注漿孔號(hào)為9、10、11、12;XDK17+048～XDK17+056，約7環(huán)，注漿孔號(hào)為5、6、7、8)。Ⅱ區(qū)加固16環(huán)，每環(huán)設(shè)計(jì)加固范圍為180度，加固殼的厚度為1.8米，即每環(huán)8只注漿孔(XDK17+028～XDK17+048，約16環(huán))。每只孔注漿段長度1.8米,共計(jì)施工184只孔，計(jì)331.2延長米。雙液注漿加固土方量為624.312m3。
5.施工技術(shù)要點(diǎn)：
5.1注漿孔布置
本次雙液注漿孔布置在7號(hào)線隧道加固段范圍內(nèi)的拱底、標(biāo)準(zhǔn)、鄰接塊的壓漿預(yù)留孔內(nèi)。注漿前先用沖擊鉆將預(yù)留孔疏通，然后將注漿管振動(dòng)插入孔內(nèi)至隧道管壁外側(cè)設(shè)計(jì)深度處，并將單向球閥接在注漿管上，以便注漿(置換注漿將1.0米的注漿管振動(dòng)插入孔內(nèi)至隧道管壁外側(cè)0.5米處或疏通壓漿預(yù)留孔后直接接入防噴裝置及單向球閥進(jìn)行置換注漿;雙液注漿將2.0米的注漿管振動(dòng)插入孔內(nèi)至隧道管壁外側(cè)1.5米處)。
5.2雙液漿配比
為盡量減少注漿過程對地鐵一號(hào)線及上部地下管線和周邊環(huán)境的影響，選用凝固較快且收縮率小的漿液配比，具體如下：
另外再加入適量的促進(jìn)劑，甲、乙兩液配比由現(xiàn)場試驗(yàn)初凝時(shí)間為最快30秒至1分鐘。施工過程中根據(jù)實(shí)際情況配比可作適當(dāng)調(diào)整。
5.4注漿過程
注漿順序：為減少漿液滲漏，降低注漿壓力，防止抬升過大，采取隔環(huán)跳孔施工形式，每環(huán)一次施工1～2只孔，每兩個(gè)連續(xù)施工環(huán)間隔三環(huán)。加固注漿采用分層注漿，先外層后內(nèi)層，注漿管每次回拔10-20CM，同時(shí)，根據(jù)自動(dòng)水平監(jiān)測儀實(shí)時(shí)監(jiān)測情況調(diào)整注漿量和壓力，每孔分層注漿可達(dá)2～4次，注漿全部結(jié)束后，拔除注漿管，封閉孔口。
5.5注漿壓力及流量控制
在④、⑤層土施工時(shí)，注漿壓力控制在0.3Mpa以下，注漿流量控制在10～15L/min。
6.信息化施工管理及實(shí)施效果
為保證地鐵一號(hào)線安全運(yùn)營，盾構(gòu)穿越期間，在地鐵一號(hào)線隧道穿越影響區(qū)段內(nèi)布設(shè)自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)，運(yùn)用電子水平尺將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)控室，對地鐵一號(hào)線進(jìn)行實(shí)時(shí)、精確監(jiān)測。
根據(jù)電子水平尺監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了及時(shí)的二次補(bǔ)壓漿，在注漿后，上部一號(hào)線電子觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)有少量的下沉，經(jīng)一段時(shí)間的穩(wěn)定后再次恢復(fù)，但變化速率明顯減慢。注漿施工控制以少量多次，每次注漿后以達(dá)到穩(wěn)定，測點(diǎn)并略有變化為原則;單次注漿應(yīng)將其變化量控制在0.5～2mm以內(nèi)，如此反復(fù)多次，以達(dá)到穩(wěn)定的目的。分層注漿結(jié)束前，將運(yùn)營中的地鐵一號(hào)線隧道沉降控制接近+3mm左右，7號(hào)線隧道和一號(hào)線穿越段隧道已穩(wěn)定，加固后的土體具有良好的均勻性和滲透性，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以說此次穿越注漿施工是相當(dāng)成功的。
9.結(jié)語
隧道穿越已有地下建筑、地鐵線路已越來越普遍，施工技術(shù)要求也越來越嚴(yán)格，保護(hù)原有地下結(jié)構(gòu)安全非常重要。本工程中所運(yùn)用的穿越區(qū)注漿技術(shù)有效解決了盾構(gòu)施工對已運(yùn)營地鐵隧道的二次影響，分析地基加固技術(shù)與盾構(gòu)穿越已運(yùn)營隧道沉降的關(guān)系，為后續(xù)工程積累經(jīng)驗(yàn)。
