楊昆鵬中鐵三局集團四公司，北京，102300
【摘要】 瀋陽市地處第四系渾河衝洪積層，地層以中粗砂、礫砂層為主。青年大街站~懷遠門站區間隧道主體結構全部位於中粗砂、砂礫層中，結構底板埋深23.5~17.
5m，為瀋陽地鐵一號線暗挖區間隧道最深段之一。砂層由於其不穩定性、極強的透水性，對地鐵暗挖施工提出了很高的要求。本文主要闡述地鐵區間隧道的施工方法及砂層的加固處理措施，對瀋陽地鐵的暗挖施工技術提出相關的意見與建議。
【關鍵詞】 砂層暗挖隧道注漿沉降監測
1、前言
隨著城市的發展，軌道交通成為了大中城市的重要交通手段。全國各大城市陸續進行地鐵建設，但地質情況卻各不相同。瀋陽地鐵由於其地質的特殊性，在全國來說，砂層地質中進行暗挖地鐵的施工也尚屬首次。
青年大街站~懷遠門站區間隧道位於瀋陽市老城區，地面交通繁忙，地下管線縱橫交錯。在施工過程中如何保證管線不滲漏或者盡量降低滲漏水對隧道開挖的影響，是砂層地鐵中安全施工的關鍵。
2、工程概況
2.1工程簡介
瀋陽地鐵一號線十二合同段青年大街站~懷遠門站區間工程位於大西路下方，向東北方向延伸，下穿杏林街路口、奉天街路口、萬壽寺路口至懷遠門站。隧道上方的大西路為城市交通主幹道，交通流量繁重。區間全線長1137.
35雙線公尺，線間距13~17m。
由於受兩側車站結構形式的影響，隧道結構坡度變化較大。青年大街站為雙層暗挖結構，並且是一號線與二號線的換乘站，一號線位於下方。懷遠門站為明挖結構，結構埋深較淺。
線路走勢為東高西低，單向坡，兩端高差達12.5m。從青年大街站向懷遠門站方向，區間隧道一直為上坡結構，最大坡度達25‰，增加了施工難度。
本區間隧道起始里程為dk15+411.65，終止里程為dk16+549，施工豎井及橫通道中心里程為dk15+870，通過橫通道進行左右線的開挖。區間在dk15+500處設一道強電電纜通道，在dk16+200處設一道聯絡通道，並分別與左右線相連。
豎井、橫通道與區間正線位置關係見圖1所示。
2.2工程地質
本區間地質為渾河高漫灘及古河道，圍岩類別為ⅰ~ⅱ類，主要為中粗砂及礫砂層，見圖2所示。地形變化比較平緩，地面標高介於44.67~49.
63m，最大地面高差4.96m，區間隧道頂板埋深介於17.9~10.
4m之間。
開挖時砂層自穩能力較差，當遇到管線滲漏或上層滯水等情況時很容易產生流砂，開挖時必須嚴格進行超前支護及注漿，保證掌子面砂層的穩定是安全施工的關鍵。
2.3水文地質
該場地見地下水型別為孔隙潛水，穩定水位埋深在5.0~8.6m，絕對標高39.
34~41.52m，含水層厚度為33.66~39.
30m，區間結構全部位於地下水位以下。
2.4結構形式
區間隧道主體結構為馬蹄型斷面複合式襯砌結構，採用礦山法施工，初期支護採用c25噴射混凝土+格柵鋼架措施，厚度為25cm；二次襯砌採用c30、s10模築鋼筋混凝土措施，厚度為35cm。初支與二襯之間設一道1.5mm厚的ecb柔性防水板進行全包防水處理，見圖3所示。
區間隧道開挖斷面高度為6.52m，開挖寬度為6.32m，隧道斷面接近圓形，充分考慮了合理受力的因素。
2.5工程特點
1）工程環境複雜，管線眾多。本標段地處瀋陽市老城區，地下管線縱橫交錯，且老化嚴重。主要有汙水、雨水、自來水、煤氣、電信電纜等各種管線，而其中2023年修建的磚砌汙水暗渠方溝，縱穿於右線隧道正上方，對隧道開挖產生著直接的影響。
暗渠底部埋深3.8m，隧道拱頂埋深16m，暗渠斷面尺寸為0.9m（寬）*1.
8m（高），施工年代久遠，滲漏嚴重，在施工時必須採取加強處理措施。
2）水位埋深淺。向下開挖5~8m即可見地下水，區間主體隧道全部位於地下水中，增大了施工難度。
3、施工方法
3.1區間隧道主要施工步序
本區間隧道標準斷面採用上**階法進行施工，上台階施工時預留核心土，**階施工時做放坡處理，坡度不大於3：1。根據現場實際情況，上**階長度控制在3~5m為宜，見圖4所示。
在區間靠近懷遠門站一側，左右線分別設定一道人防，人防段長13.2m，採用crd工法施工，分四步進行開挖。人防斷面開挖尺寸為高8.
5m，寬8.24m。為保證由標準斷面向人防大斷面過渡時的開挖安全，在變斷面處設定1m的漸變段，坡度為45°，逐漸進入人防斷面。
人防斷面施工步序如圖5所示。
由於砂層地質穩定性不好，很容易產生坍塌，除盾構法採用機械施工外，暗挖施工基本全部採用人工進行開挖，及時噴射混凝土封閉成環，每施工0.5m為乙個迴圈。主要工序為：
上台階開挖→格柵安裝→連線筋焊接→打設超前小導管→噴射混凝土→小導管注漿→**階開挖→下一迴圈，每迴圈施工時間約為5~6小時。
由於有軌運輸受限制較多，速度較慢，本區間採用無軌運輸方式，每個掌子面配備2~3臺翻斗車，統一運至豎井提公升鬥處，再由龍門架提公升至地面臨時存土場。
3.2砂層地質中初支施工方法
3.2.1超前大管棚
大管棚通常設定在斷面變化處及危險性較大的地段。本區間在豎井進橫通道馬頭門處、橫通道進區間正線馬頭門處設定大管棚。大管棚採用φ108mm、δ=5mm的熱軋無縫鋼管，橫通道馬頭門處管棚長9m，區間正線馬頭門處管棚長12m。
管身上鑽6~8mm的眼孔，梅花型布置，孔距30cm，以保證管棚注漿時漿液的擴散。管棚分節製作，受作業空間的限制，採用3m一節進行施工，施工過程中逐節夯進、接管。接頭採用坡口焊連線牢固。
管棚沿拱部開挖輪廓線外邊緣120°範圍布設，環向間距30cm，外插角2~2.5°。注漿液採用水泥砂漿，漿液配比為1：
1：1，注漿壓力為0.2~0.
3mpa。
大管棚在粘土層施工時一般採用夯管錘頂入法，但若在砂層中夯進，容易造成砂層的擾動，在開挖時產生坍塌。本區間採用吹管頂入法，高壓風管插入管棚內，將砂子吹出，然後使用衝擊鑽頂入，頂進30~50cm左右，重複進行吹管，依次迴圈下去完成大管棚的打設。
3.2.2超前小導管
小導管採用φ42熱軋鋼管，δ=3.5mm，一端做成尖狀。小導管長l=2.
5m，每兩榀格柵打設一環。布置在拱部120°範圍，環向間距30cm。在管身上鑽φ5~φ8mm的孔，孔間距30cm，梅花型布置，末端1~1.
5m不打孔，以防止注漿時漿液外溢。小導管示意圖如圖6所示。
由於本標段地質基本全部為中粗砂層，土層穩定性不好，在滲漏水較大地段對超前小導管採取加強處理措施，l=1.8m，每榀格柵打設一環。
小導管打設方法：根據砂層地質的特性，小導管採用引孔打入法。首先使用φ20mm高壓風管進行吹孔，然後將小導管直接插入，導管外露端用棉紗封堵，防止噴射混凝土時堵塞管口。
外露長度控制在10cm左右，以便於安裝管路。
注漿安排在噴射混凝土完成以後進行，目的是防止漿液從開挖輪廓面溢位，影響注漿效果及浪費材料。注漿材料採用瀋陽市生產的the-ⅱ型固砂劑，其特點是操作簡單，凝結速度快，節約迴圈時間。配合比為：
固砂劑：水=1：3~1：
4，注漿壓力在0.3~0.6mpa之間，注漿完成後立即用棉紗封堵管口，盡量防止漿液外溢。
3.2.3初支背後回填注漿
由於混凝土的自重及噴射混凝土密實度等的影響，初支背後與土體之間不可避免的會出現空洞。為了有效減小由於空隙引起的地面沉降，在施工時預先埋設注漿鋼管，鋼管長50cm左右，埋入砂層20cm，外露10cm，梅花型布置在拱頂及兩側拱腳位置，每3~5m設定一道。如圖7所示。
待仰拱成環10m左右後，便開始進行背後回填注漿。注漿液採用水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力控制在0.2~0.4mpa之間，採用間歇注漿的方式進行，注漿與靜壓交替進行，保證回填密實。
3.2.4重要地段的施工方法
經過現場調查分析，在右線dk15+800~dk16+070里程段，由於管線滲漏嚴重，被確定為特殊處理地段。具體措施如下：
1）砂含水率監測
在砂層中，砂的含水率為表徵地表安全性的重要引數。在施工過程中每天對砂含水率監測兩次，使用超前探管取出掌子面前方2~3m的原狀砂，使用酒精進行烘烤。根據日常實驗，測定砂的正常含水率為6%~9%，超出此範圍需給予高度重視，及時採取加強措施，同時加強拱頂及地表的沉降監測。
2）超前支護
超前小導管由原來的兩榀一打改為每榀一打，長度為1.8m/根，環向間距加密，調整為20cm/根，注漿液採用固砂劑，配合比為1：3~1：
4。必要時對上台階掌子面進行全斷面注漿，此時採用l=3.0m的長導管，每施工1.
5m施做一次全斷面注漿，保證注漿體的搭接。
3.3區間隧道二襯施工技術
區間隧道標準斷面採用定型模板台車，考慮直線段的施工進度及曲線段轉彎半徑的影響，台車長度設計成9m+3m的結構形式。直線段使用12m進行襯砌施工；在曲線段，將台車3m段拆除，分9m為乙個迴圈進行施工。
1）施工布序
首先進行仰拱二襯施工，然後在仰拱上綁紮拱部鋼筋，支立台車，澆注拱部混凝土。
具體施工步驟如下：基面處理→仰拱防水層→仰拱鋼筋綁紮→仰拱混凝土→拱部防水層→拱部鋼筋綁紮→支立台車→拱部混凝土澆注→下一迴圈。
2）施工方法
仰拱採用定型鋼模板進行混凝土澆注，中間用絲槓連線，可以方便調節淨空尺寸。待仰拱混凝土達到設計要求後，使用台車進行頂拱的混凝土澆注。
根據施工工序的要求，二襯將從兩端依次向橫通道方向進行施工，這樣有利於運輸及各個施工工序的順利開展。
3）防水層施工
在初支與二襯之間，設定一道全包柔性防水層，防水材料採用ecb防水板，其引數為：厚度1.5mm，一般每幅長度3m，寬度2m。
在防水板與初支表面之間設定一道緩衝層，緩衝層採用單位重為350g/m2的無紡布，在緩衝層上每隔一定距離布設乙個暗釘圈，防水板採用熱合焊接的方式焊接在暗釘圈上。防水板搭接採用雙焊縫進行熱熔焊接，搭接長度為10cm，焊接完成後採用檢漏器進行沖氣檢測，充氣壓力為0.25mpa，保持壓力不小於15min。
允許壓力下降10%，如壓力值下降超標，應檢查出漏氣位置並進行手工補焊。
4）施工縫的預留
隧道結構按施工順序與工藝設定縱向施工縫及環向施工縫。環向施工縫根據台車的長度確定，直線段每12m設定一道，曲線地段每9m設定一道。環向施工縫採用背貼式止水帶、一道20*10mm遇水膨脹止水條+中埋式注漿管進行加強防水處理。
縱向施工縫設定在兩側軌麵線位置，採用背貼式止水帶+35cm寬中埋式鋼邊橡膠止水帶進行加強防水處理。
4、結論與建議
1）在砂層地質中施工，保證開挖時土體的穩定，盡量不對土層造成擾動是確保施工安全及控制沉降的重要前提。保證開挖時土體的穩定主要從超前小導管施工工藝、拱部開挖時的先後順序、注漿液的選擇等幾方面著手。
2）盡量縮短各工序施工時間，把每環施工時間控制在5小時以內，及時封閉成環。
3）對鎖腳錨管的施工必須給予足夠的重視，鎖腳錨管是拱部格柵未封閉成環之前有效控制隧道沉降的重要措施。在上台階格柵的拱腳底部設定混凝土墊塊也是控制沉降的重要手段。
4）注意砂層含水率的變化，對含水率出現異常變化的部位必須給予足夠重視，拱部出現滲水等現象時很容易產生坍塌的危險。
5）及時進行背後回填注漿，及時填充由於噴射混凝土不密實或拱部土體剝落產生的空洞，盡量減小沉降。
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