【摘要】本文介绍了在深圳地铁会—市区间施工中,采取的超前管井降水和深层搅拌桩结合的治水原则。 柔性防水层联合防水的防水措施。解决了在地质条件复杂,地下水丰富的条件下的隧道施工史题。对今后类似工程有一定的借鉴作用。 【关键词】区间隧道治 防水
1 工程概况 会市区间位于深圳市中心区,南接会展中心,北接市民中心,设计起讫里程为:SSK3+058.375-SSK3+683.615,全长625.24m。西北联络线为1、4号线联络通道,设计起讫里程为LNSK0+50.788~LNSK0+446.304,全长395.516m,除区间横穿深南大道外,其余均位于绿化带和空地下。 该区间段地质条件复杂,地下水丰富,为全土质隧道开挖。自上而下分别为素填土层,粘土层(粉质粘土层)、中砂层、粗砂层、砾砂层、砂质粘土层、砾质粘土层以及全风化花岗岩层。勘探期间地下水埋深约2.2-5.1m,为第四系孔隙潜水及少量基岩裂隙水,主要补给来源为大气降水,地下水温为26~C左右水位变幅0.5-1.5m。其中第四系孔隙潜水主要赋存于粘土层、砂层和残积层中,中砂、粗砂和砾砂为主要含水层,具强透水性;粉土、砾质粘土透水性较差为相对隔水层。其岩裂隙水主要赋存在全风化、强风化花岗岩节理裂隙中,由于受节理裂隙不均匀性影响,其渗透陛各处差异较大,局部具承压性。 区间隧道采用马蹄形单洞双线结构,分步暗挖法施工,结构纵向坡度为25.4‰和3‰,隧道埋深 7.5m-15.0m,隧道最大开挖断面达148平方米。初期支护体系为“钢格栅拱架+锚管+C20网喷混凝土”的支护形式;二次衬砌为C30、s8模筑钢筋混凝土,初支与二衬之间设一道柔陛防水层。 2 地下水治理 为确保隧道开挖在无水状态下作业以及施工的安全,在隧道开挖前须将地下水位降低至隧底以下。由于上层有滞水及土层饱和水存在,同时考虑地质条件影响,为达到无水作业及减少地表沉降影响范围,根据奉标段地表环境情况,拟采用深层搅拌桩和降水管井相结合的联合降水方案。 2.1 降水管井施工技术 2.1.1 布置简况 全隧道区间段每间距15m左右(特殊部位如砂层段间距10m左右)设置一降水管井,横向于隧道结构两侧外轮廓2.0m布置。深度以开挖隧道底板下7.5m为际准,确保将水位降至结构底板下。管井为φ400加网焊接钢筋笼井管和高扬程潜水泵组成。 2.1.2 降水管井施工方法 (1)钻孔:根据测量定位,采用GZQ-700型回转钻机正循环钻进成孔,成孔垂直偏差控制1%内,成孔深度应比设计深度深0.5m以上。采用原土造浆护壁(特殊里程段如砂层段,须采用人工造浆护壁,防止发生坍孔事故),泥浆重度控制在1.1-1.2g/立方米,含砂率不大于5%。 (2)下设井管:下设井管前,采用正循环清孔,让泥浆翻清,清除孔内沉碴,用汽车吊将井管笼吊放人井中,井管安放应垂直定位于井孔中间,管井顶部比地面高出20cm,并有加固定位措施。 (3)填滤料:采用3-5mm细砾石填充在井管和孔壁间,严格控制颗料级配。用铁锹下料,严防分层不均匀或冲击井管,引起井管倾斜。滤料一次连续填充完成,井口下1.5m范围内,采用不含砂石的粘土分层回填并夯实。 (4)洗井:采用压力0.8MPa,排气量为6.0立方米/min空压机及潜水泵联合洗井,直至抽出清水止。洗井工作在封口后8小时内完成,避免时间过长,泥砂沉淀固结,影响洗井效果,导致降水失败。 (5)下放水泵:采用100QG4-60/12型自动潜水泵,将潜水泵吊入管井滤水层部位,每台泵配置一个控制开关,先进行试抽水,各项指标均满足要求后才正常工作。 2.1.3 管井降水控制措施 (1)管井降水施工前,根据设计参数进行试验管井施工,验证涌水量和地质情况,以调整管井布置及施工参数。 (2)管井降水应于隧道两侧同时进行,尽量控制水位差。采取分级降水,—次降低水位在5.Om以内,必须稳定24小时后再进行下次降水,直到水位降至所需深度。 (3)观测孔观测管井水位,水位差严禁超过警戒要求,当超过时,立即采取减少部分管井抽水,严重情况下采取回灌措施。 2.2 深层搅拌桩施工技术 2.2.1 布置简介 由于本区间段地质条件复杂,砂层厚度大,里程段SSK3+543—SSK3+610及施工横通道,又由于中砂层特别厚,隧道拱部范围全处于砂层中,单靠管井降水,还不足以保证该段隧道的开挖安全,为了防止因施工扰动而使周围砂体形成流砂,决定在该两段设置深层搅拌桩止水帷幕,用于砂层段的施工截水。 2.2.2 深层搅拌桩施工工艺及方法 (1)搅拌桩无侧限抗压强度大于200kPa,桩长14.5m(考虑桩底应至砂层下5.0m),桩心距300mm,咬合200mm,双排布置,排距350mm,咬合150mm(布置见图1)

(2)施工采用GZB-500型深层搅拌机,桩机就位后,开动灰浆泵,浆液从喷嘴喷出时即启动机械下旋钻进。边钻边喷浆,直至到设计深度,然后将钻具缓慢提升,同时灰浆泵不断送浆,提钻至距地面约300mm后,重复下钻、提钻两循环(四喷四搅),使水泥浆与叶片搅动范围的土体充分搅拌均匀,固化后形成水泥土的圆柱体。 2.2.3 搅拌桩质量保证措施 (1)严格控制水灰比,根据现场土样进行试配,保证固化体强度;控制搅拌机提升速度和输浆量,注浆泵出口压力保持在0.4-0.6MPa,以控制水泥掺量,保证施工后水泥土强度。 (2)严格控制钻机搅拌轴垂直度,确保成桩垂直度和桩间咬合度,避免裤衩桩出现造成隔水失败。 (3)施工开始后,尽量连续钻进,减少人为因素造成施工接缝。首尾相接处,视实际情况补钻一根搅拌桩,确保帷幕整体性和封闭性,保证止水效果。
经过管井降水和搅拌桩截水作用,在后来进行的隧道施工实践证明,起到了降水和截水作用,保障了隧道开挖的无水作业,并且安全通过砂层段,防止流砂事故发生,保证了工期及隧道施工质量和施工安全。 3 结构防水 3.1 结构防水方案 区间及联络线结构防水为二级防水,遵循“以防为主,防排结合,刚柔相济,多道防线,因地制宜,综合治理”的原则,结构不允许漏水,司有少量、偶见湿渍,结构二次衬砌采用C30防水混凝土,抗渗标号>0.8,整体结构采用“初期支护+柔性防水层+二衬防水混凝土”三道防线的防水方案见图2。

图2 隧道结构防水示意图
初期支护为第一道防线,起着减轻承压水对防水层的压力作用,为此,要求初期支护有一定的密实度和抗压强度。本工程初期支护由“钢格栅+钢筋网+C20喷射混凝土”组成,起到了减轻水压和初步防水作用。 柔性防水层起到了阻止水进入二衬结构作用,为此本标段采用法国进口,抗拉性、延伸性、抗裂性等指标均较好的聚氯乙烯防水卷材(PVC不复合板),施工于初支与二衬间,采用全包无钉铺设,双缝拼接。 二衬防水混凝土是防水工程的根本防线,为充分发挥混凝土自防水作用,应合理确定混凝土抗压等级和抗渗等级以及混凝土入模温度等。 3.2 结构防水施工技术 3.2.1 初支结构施工 (1)钢格栅加工、制作、安装严格把关,确保主筋保护层及支护厚度。 (2)喷射混凝土必须密实,强度符合设计要求,严禁使用回弹料。混凝土外加剂掺量在经多次试验后,确定最佳掺量。喷射混凝土每一循环施工缝在下一循环喷射前应用钢刷刷净,防止初支喷射混凝土的不连续性而形成断缝,造成渗漏水。 3.2.2 防水层施工 (1)防水板铺设前先进行基面处理,初支渗漏水部位提前封堵,且应无露头钢筋和尖锐棱角等对阴阳角或起伏较大部位抹水泥砂浆整平。
(2)初支与防水板间铺设一层无纺布缓冲保护层,用塑料垫圈加射钉将其固定在初支基面上后再进行PVC防水板铺设。防水板铺设采用双焊缝无钉铺设,材料搭接宽度为100mm,并作冲气检测。冲气检测具体方法为:采用专用仪器向焊缝中间空腔内压注空气(焊缝两端已用专用咬钳咬合封闭),当腔内气体压力达到1.5MPa时停止冲气,在两分钟内仪器压力读数无变化或变化很小,则认为焊接合格,反之则应仔细检查漏气点再进行补焊。在部分特殊部位无法采用双焊缝施工时,防水板焊接采用热熔焊,热熔焊的宽度不小于80mm。并应在热熔焊缝上增加一条宽度不小于50mm的同类防水板。防水板搭接处理详见图3。

图3 防水板焊接示意图
(3)为防止二衬钢筋施工过程中将防水板截伤、烧伤,钢筋头须戴特制塑料帽(塑料管节,一端封闭,另一端套在钢筋头上),外侧近防水板钢筋连接采用搭接接头,并加设PP移动保护板,防止钢筋作业时破坏防水板。 3.2.3 二衬防水混凝土施工 (1)控制混凝土人模温度(<30度),掺人适量微膨胀剂和高效减水剂,以抵消混凝土凝固收缩,防止产生收缩裂纹和减/j冰灰比,提高混凝土和易性。 (2)二衬混凝土台车进料仓、观察孔以及附着式振捣器位置须恰当,灌混凝土时应多观察、勤振捣,保证混凝土灌注连续陛和密实度。 (3)施工缝处设置两道宽30mm厚20mm的BW-96型橡胶缓膨胀止水条,止水条采用台阶方式搭接。在下一循环施工前,施工缝按要求进行凿毛,凿除浮渣,以凿出新鲜混凝土层为标准,在灌注混凝土时,施工缝处不应出现骨料集中或漏振现象。 (4)本工程采用管井降水及特殊里程段管井降水同深层搅拌桩联合治水方案,为地铁隧道结构施工实现无水作业提供了条件,克服了复杂地质条件和高水位的实际情况,保质保量、保工期,顺利完成了隧道开挖任务,为今后类似工程提供了有益的借鉴。 (5)地铁工程出现渗漏水现象较为普遍,是隧道工程的通病,造成的危害非常严重。本工程针对特定条件,严格控制三级防水工序,层层把关,对于施工期间特别是今后运营期间,不出现渗漏,起到了重要作用。 |