浅埋富水软弱围岩下穿城市公园施工技术

赵 善 同

(中铁三局集团有限公司，山西 太原 030001)

浅埋富水软弱围岩下穿城市公园施工技术

赵 善 同

(中铁三局集团有限公司，山西 太原 030001)

针对隧道在浅埋富水条件下下穿城市公园，围岩遇水崩解的情况，为保证下穿隧道及地表建筑的安全，提出了施工中在隧道范围内采取高压旋喷桩加搅拌桩组合加固地层，隔断地下水通道，并辅以真空降水、玻璃锚杆加固掌子面等措施，使掌子面实现了干环境作业，顺利下穿城市公园。

浅埋，富水，软弱围岩，旋喷桩，搅拌桩

新建广州至珠海货运铁路工程作为广州枢纽至粤西地区的一条重要出海通道，广珠货运铁路设计时速为120 km。江门隧道全长9 185延米，为单洞双线铁路隧道，是广珠铁路的重点工程和控制性工程。该隧道DK111+735～DK112+470段上部为圭峰山国家公园、城市干道、红星运动俱乐部，围岩软弱，地下水丰富，隧道埋深浅，施工风险巨大。

1 工程概况

江门隧道DK111+735～DK112+470段地形较为平坦，基岩揭示为花岗岩，该段处于丘陵地区坡麓地带,洞顶上覆第四系松散堆积层和全风化层,洞身大部分穿越全风化花岗岩层,围岩疏松,遇水极易分崩瓦解为砂土状；地下水受地表降水影响较大，主要为第四系孔隙潜水,正常平均洞身截面涌水量3 555 t/d，汛期最大涌水量突增。隧道之DK112+320～DK112+470地段洞身上面，纵长150 m范围有化工厂1座及市政道路(圭峰路)1条；隧道之DK111+735～DK112+320地段纵长585 m范围，下穿江门市最主要的市民公共场所——圭峰山国家森林公园，卡丁车俱乐部、圭峰山游乐场、红星俱乐部、摩天轮密布其中,景观湖濒临隧道右侧，该段埋深较浅仅为10 m～17 m,原设计围岩类别为V级，存在地表开裂沉降、冒顶坍塌等重大安全隐患，对上部构筑物、道路及其他设施形成严重不利影响。

2 工程地质

DK111+735～DK112+470段主要地质为燕山期侵入(γ25)花岗岩，主要矿物成分为长石、石英及黑云母，中粗粒结构，块状构造，本次揭露有全风化、强风化、弱风化三带，各风化带岩性特征如下：1)全风化(W4)花岗岩：褐黄、褐红等色，绝大部分矿物已风化成土状，可见残余结构，手捏有砂感，岩芯呈坚硬土柱状，浸水易软化崩解，揭露厚度3.60 m～26.40 m，顶面埋深1.00 m～29.00 m。2)强风化(W3)花岗岩：褐黄、青灰色，大部分矿物已显著风化，节理裂隙很发育，岩芯呈碎块状或块状。揭露厚度1.30 m～10.20 m，顶面埋深0 m～39.10 m。3)弱风化(W2)花岗岩：青灰色，中粗粒结构，块状构造，节理裂隙稍发育，岩芯呈柱状，节长一般6 cm～38 cm，RQD=85%。揭露厚度0.5 m～22.70 m，顶面埋深2.00 m～43.20 m。

3 水文地质

DK111+735～DK112+470段地下水主要为赋存于第四纪土层中的孔隙水、具隔水层的砂层中含有微承压水及基岩风化裂隙中的裂隙水。第四纪地层中的地下水主要受大气降水及地表水入渗补给，水位变化因气候、季节而异；因此由于气候变化或季节性变化的影响，地表水、大气降水以及上层地下水补给的综合作用使得各基岩风化带裂隙中的地下水位有显著变化。

4 施工难点分析及对策

在施工过程中，工作面现场揭示围岩情况如图1所示，比设计勘察所描述的地质情况还要恶劣，洞顶覆盖层多为回填土，土体含水量基本饱和，全断面注浆效果较差，开挖围岩遇水崩解，呈流塑状，施工过程中多次出现小型坍塌，且掌子面在DK112+385处出现涌水涌砂，造成地表塌陷。

根据本段地质条件及地表情况，本段工程施工重难点在于：1)如何保证隧道复杂的周边环境及地下水发育条件下软弱围岩地段的施工作业安全；2)如何有效控制下穿地段的地表沉降并确保地面市政道路的运行安全；3)如何通过精细化管理，科学的施工组织设计，满足施工的快速有序和有效支护形成。

上述难点的工程实施是能否顺利实现施工安全、质量、进度和效益目标的关键，而且切断隧道地下水的补给将尤为重要。

5 施工技术措施

针对隧道施工的难点及对策，针对隧道各段落采取了针对性的技术措施。

5.1 前期地表加固

为缓解工期压力，在DK112+015处增设竖井，自新增竖井开始正洞施工后，发现围岩情况较设计情况更为恶劣。提出采用旋喷桩和搅拌桩整体加固措施：1)在DK112+050～DK112+320段，在开挖边界线外地表投影和端头位置采用2排φ600@450咬合高压旋喷桩止水,深度至隧道仰拱底以下3 m，形成一个封闭圈,断开洞身侧向围岩的水源补给,然后在此封闭圈内采用φ400的真空井进行井点降水，真空井间距20 m，深度至仰拱底以下2 m。洞内开挖施工可根据围岩情况进行调整，以加快施工进度。2)在DK112+320～DK112+360段采用帷幕注浆止水，DK112+320～DK112+340段下穿圭峰路，采用φ159大管棚一次施作后再行开挖，开挖方法采用CRD工法。DK111+735～DK111+950段地质钻孔揭示，主要为粉质黏土和全风化花岗岩，掌子面开挖揭示，遇水软化崩解，上部为回填土，且地表有红星俱乐部、摩天轮、高压电塔及公园内观赏水库等，为保证隧道施工及地表建构物的安全，地表同样设置2排φ600@450旋喷桩止水帷幕，中间设置φ400降水井的方式进行超前降水加固。旋喷桩施作深度过深后，效果难保证，设计采用旋喷桩深度不超过26 m，施工前进行试桩，以保证止水效果。旋喷桩施作至内轨顶面深度，如深度超过26 m，则仍按26 m施作，以保证隧道开挖上半部降水效果即可。对上部地势相对较高的坡地地段，上部2 m～3 m旋喷桩采用空桩。前期地表旋喷桩加固及降水见图2。采取上述措施后，掌子面涌水量有所减小，围岩状态稍有好转，上台阶水分基本疏干，可自稳，但由于围岩含泥量较大，下台阶降水效果较差，仍为流塑状(见图3)，上部覆盖层多为回填土，开挖后不能有效成拱，上台阶拱脚处支撑不足，开挖后围岩变形量较大，并出现多处裂缝。地表亦出现明显下沉(见图4)，施工安全隐患仍然巨大。为保证施工安全，在洞内及地表采用袖阀管预注水泥—水玻璃双液浆加固，以控制围岩变形。

在采用以上地表加固措施后,隧道内围岩状况得到了一定的改善,但是隧道内涌水较大,施工进度缓慢。

5.2 旋喷桩和搅拌桩组合加固

为确保隧道施工安全和保证施工进度，提高隧道内围岩强度、减少隧道内施工涌水，保证地表不出现大的沉降，采取在地表隧道两侧增加旋喷桩和地表洞身范围内搅拌桩加固，提高旋喷桩成桩深度、施工降水井等措施。

1)地表增加旋喷桩和洞身范围施作搅拌桩。a.在DK112+300～DK112+075及DK111+935～DK111+860隧道两侧已施工双排φ600@450旋喷桩地段，在已施作旋喷桩的内侧，自地表增设与外侧相同技术参数的双排旋喷桩进行加固，加固深度下至仰拱底部以下1.0 m、上达外拱顶以上4.0 m；洞身范围内两侧旋喷桩之间采用搅拌桩进行加固，技术参数为φ600@600，加固深度下至内拱顶以下3.5 m、上达外拱顶以上4.0 m。洞内超前支护采用管棚钻机施作φ108 mm管棚，并于管棚之间套打φ42注浆小导管；在开挖掌子面循环增设φ24 mm玻璃纤维锚杆以确保土体稳定，纤维锚杆采用梅花形布置，间距为1.5 m×1.5 m；掌子面开挖采用三台阶临时仰拱法进行施工。b.在DK111+860～DK111+760地段，自地表沿隧道洞身两侧设双排φ600@450旋喷桩进行加固，加固深度下至仰拱底部以下1.0 m、上达外拱顶以上4.0 m；

洞身范围内两侧旋喷桩之间采用搅拌桩进行加固，技术参数为φ600@600，加固深度下至内拱顶以下3.5 m、上达外拱顶以上4.0 m。洞内超前支护采用管棚钻机施作φ108 mm管棚，并于管棚之间套打φ42注浆小导管；在开挖掌子面循环增设φ24 mm玻璃纤维锚杆以确保土体稳定，纤维锚杆采用梅花形布置，间距为1.5 m×1.5 m；掌子面开挖采用三台阶临时仰拱法进行施工。地表洞身范围未施作及已施作搅拌桩地段加固示意图见图5。

2)地表施作降水井。DK111+796～DK111+774段隧道两侧采用真空降水井降水，深度至隧底下3 m，纵向间距10 m；隧道洞身两侧设双排φ600@450旋喷桩进行加固，加固深度下至仰拱底、上达外拱顶以上4.0 m；洞身范围内两侧旋喷桩之间采用搅拌桩进行加固，技术参数为φ600@600，加固深度下至内拱顶以下3.5 m、上达外拱顶以上4.0 m。洞内超前支护采用管棚钻机施作φ108 mm管棚，并于管棚之间套打φ42注浆小导管；在开挖掌子面循环增设φ24 mm玻璃纤维锚杆以确保土体稳定，纤维锚杆采用梅花形布置，间距为1.5 m×1.5 m；掌子面开挖采用三台阶临时仰拱法进行施工。同时，在DK111+760～DK111+735段采用全断面帷幕压注水泥—水玻璃双液浆止水，超前支护采用φ108超前管棚套打φ42小导管；开挖采用CRD法施工。

6 实施效果

工作面加固后，掌子面开挖施工揭示效果良好，仅有少量渗水，完全满足正常施工条件，安全及进度状况极大改观。

7 结语

对于埋深较浅、地下水发育、围岩软弱破碎甚至杂填土或易于发生涌泥涌沙地质条件下的隧道施工，尤其处于构筑物下方或下穿市政运营道路时，对于位移和沉降的严格控制至关重要。在施工过程中采取增大超前支护密度和强度、全断面帷幕注浆等技术措施，确保了隧道的施工安全；针对浅埋隧道的特点在地表实施了搅拌桩和旋喷桩组合加固、辅以地表真空井点降水等措施进行地表加固，在很大程度上对地下工程开挖过程中的地下水径流进行了有效控制。通过采用上述技术和施工措施，实现了下穿隧道安全通过的目的，保证了地表临近范围内建筑物、市政道路及城市其他公用设施的安全。

On construction technique of rich water weak rock down-traversing urban parks

Zhao Shantong

(ChinaRailwayNo.3BureauGroupCo.,Ltd,Taiyuan030001,China)

According to the surrounding rock’s degradation in tunnels down-traversing urban parks in the condition of shallow rich water, the paper points out the consolidation layer with high-pressure rotary jet grouting pile and mixing pile within the tunnels’ scope and separates the underground water channel and adopts vacuum dewatering and tunnel face with the glass anchor so as to ensure the safety of down-traversing tunnel and face building, so as to realize the environmental construction and complete the down-traversing urban park.

shallow buried, rich water, weak surrounding rock, rotary jet pile, mixing pile

2014-12-23

赵善同(1970- )，男，高级工程师

1009-6825(2015)08-0171-02

U455

A