浅析地连墙在复杂地质暗挖隧道中的应用

钟山

摘 要：青岛某地铁站后折返线区间，采用暗挖矿山法施工，长度229米，拱顶埋深22.386～27.562米，隧道开挖断面尺寸12.1米*10.505米，为单洞双线隧道，采用CRD工法开挖，上部采用双侧壁导坑法开挖，下步采用台阶法开挖。由于隧道拱顶局部覆岩厚度薄，且大部分位于卵石土层中，卵石层内多夹有粗粒砂、粘性土，卵石块直径从几厘米至几十厘米不等，局部含有大型漂石，拱顶稳定性差;且本区间位于某河流边上，距离河流河堤内侧最小水平距离11米，场区内含水量较大并具有承压性，承压水头为12.6m至15.0m，极易发生拱顶坍塌事故，传统的洞内帷幕注浆加固技术在富水量大、且有压力的情况下，很难满足加固效果，经与设计沟通后，采用地下连续墙封闭+分仓疏干降水+加注浆加固的方法，将隧道开挖拱顶卵石土层进行加固后，再进行隧道开挖。

关键词：地铁;地下连续墙;暗挖隧道

随着城市可用空间的不断压缩及城市轨道交通的不断发展，地铁工程已成为各个城市竞相兴起的公共交通工具。伴着一个城市地铁的规划和发展，以及越来越多的换乘车站的出现，地铁车站位置越来越深，因此施工中，深基坑、超深基坑的安全是重中之重。地下连续墙以其墙体刚度大、可承受较大的土压力、防渗效果好等优点，已成为目前基坑开挖最安全的支护方式;且功效高、工期短、质量可靠、适用范围广、可作为主体永久结构使用等特点，越来越多的被城市地铁明挖车站所采用。而本文从地连墙在暗挖隧道中的比较独特的一方面应用，介绍地连墙封闭+分仓疏干降水+注浆加固方案在复杂地质矿山法暗挖隧道中的应用、施工过程控制、应用效果等。

1  施工工艺介绍

1.1  地连墙施工

本区间长度229米，采用地连墙分隔成封闭的5个仓，地连墙厚800mm，构造配筋，主筋采用φ25mm钢筋。地连墙作为隧道暗挖过程中临时辅助施工措施，主要起到隔断地下水的作用，地连墙底部须全部入岩隔断地下水，地连墙标高不高于设计图纸中所给标高，且入中风化、微风化岩层不小于1.5米;如遇破碎岩段，连续墙插入结构以下破碎岩深度不小于2.5米。

地连墙施工完毕后，地连墙范围内采用分仓降水，降水范围长232.5m，宽18.1m。由于施工范围紧邻河流，地下水水位埋深1.5m，隧道地埋深35.455m，降水的设计水位降深为34.955m，降水水位深，因此降水井应合理布置以满足降水效果的要求，且保证水位在隧道二衬达到设计强度100%始终位于隧道仰拱外轮廓标高以下1m。

本工程降水井共18个，观测井共24个。降水试验井选择1号仓施工JK1、JK18号2个降水井，2号仓施工JK02、JK03、JK16、JK17号4个降水井，3号仓施工JK15号降水井，4号仓施工JK07号降水井，5号仓施工JK10号降水井，合计共9个试验降水井

1.2注浆施工

当降水井降水水位稳定在隧道仰拱外轮廓标高以下1m后，经各方确认后，可进行地表注浆加固施工，对卵石层土中的裂隙进行填充，排除裂缝中的水分、气泡，对卵石、漂石进行固结。本工程土体加固采用袖阀管后退式工艺，后退长度0.5m/段，袖阀管采用直径50mm的PVC管，套管跟进式。注浆加固范围顶部进入粘土层、分支粘土层1.5米，同时距离拱顶距离不小于8米;注浆加固范围底部标高采用双控原则：一是不高于图纸中设计底标高;二是注浆范围底标高入中风化及微风化岩面1.5米，遇破碎带加固至仰拱外轮廓标高2.5米以下。

2  施工过程控制

2.1地连墙施工质量控制

由于地连墙在本工程中作为止水帷幕，主要起到地下水的作用，因此，地连墙底部、接缝处的防渗处理尤为重要，同时，地连墙穿过卵石土层，如何保证成槽质量也是过程控制的重点。

2.1.1接缝处理

本工程地连墙接头采用工字钢刚性接头。首先，应控制导向墙的垂直度，保证成槽的垂直度，确保钢筋笼的下放精度，保证钢筋笼接缝无偏差。其次，从接缝的处理及混凝土浇筑控制接缝的质量。

（1）新成槽钢筋笼下放前应将已浇筑完成幅的工字钢接头进行刷壁，确保槽段接头处无夹泥为止。

（2）刷壁完成后，安装防止混凝土扰流的吊拔管，并在吊拔管后回填土袋;浇筑过程中如发现混凝土绕流，应及时采用专门铲具进行清除，必要时采用成槽机抓斗配合，保证后行幅施工时，混凝土残留。

（3）连续墙接头工字钢位置预埋两根φ48mm的袖阀管，长度与地连墙等长，下端进行封闭，上端采用临时封堵，后期如出现渗漏水，进行注浆止水。必要时，尤其在砂土状、块状碎裂岩槽段，可在墙身1/3L处预埋两根φ48mm的无缝钢管，下端采用单向阀式注浆器，后期根据开挖过程中渗漏水情况进行跟踪注浆。

（4）挖槽时，应控制成孔深度，确保入岩的深度。成槽后应将槽底的沉渣等杂物清理干净，槽底清理和泥浆置换结束1小时后，槽底500mm高度以内泥浆比重不大于1.15，沉渣厚度不得大于150mm。

（5）地連墙施工完毕后，应进行垂直度检测，并采用声波透射法检测墙体混凝土质量，如有不合格，应采用钻芯法验证。地连墙全部封闭成仓后，应进行抽水试验检验，渗透系数不应大于1×10-6cm/s。

2.1.2混凝土浇筑质量控制

（1）混凝土到场后应做塌落度试验，观察混凝土和易性，确保混泥土质量，塌落度应控制在180-220mm。混凝土质量不合格应及时清退。钢筋笼就位后应及时浇筑混凝土，并不宜超过4小时。

（2）混凝土导管的设置应保证混凝土浇筑速度的要求，并保证混凝土面均衡上升，每幅槽段设置不少于2个。导管使用前应做气密性试验，合格后使用。

（3）封底混凝土的隔水栓采用预制混凝土塞，料斗做成圆锥形，容量不小于3m?，保证首灌混凝土埋管深度不小于500mm。

（4）混凝土浇筑过程中，应随着混凝土面上升及时提拔和拆卸导管，导管埋入混凝土面的深度宜为2.0-4.0m，浇筑面的上升速度不宜小于3m/h，不宜大于5m/h，相邻两导管内的砼高差不应小于0.5m。

（5）每幅墙从底到到顶应连续浇筑，不得中断，混凝土应浇筑密实，防止出现蜂窝麻面。

2.1.3穿越卵石土层处理

根据地质条件，地连墙槽孔穿越卵石土层，卵石直径从几厘米到几十厘米不等，且有大型漂石存在，因此，如何保证成孔质量，不出现塌孔，也是成槽控制的难点之一。

（1）穿越卵石土层时应停止成槽机抓槽，采用冲击钻冲击钻孔。

（2）严格控制泥浆比重，确保泥浆护壁效果。泥浆应采用优质泥浆护壁，泥浆组成采用膨润泥浆，加入CMC增粘剂（羧甲基纳纤维素，又称人造浆糊）、纯碱等辅助材料，泥浆比重控制在1.06～1.08。泥浆护壁效果以护壁泥皮薄，韧性墙为标准。

（3）成槽机抓斗提出槽内时，应及时进行补浆，减少泥浆液面的落差，始终维持稳定的液位高度（导墙下30cm～50cm），并保证泥浆液面比地下水位高1m以上。

（4）穿越卵石土层时，应随时检测泥浆比重及泥浆液面，如发现泥浆突然变稀、翻泡、大量流失或地面有下陷现象时，不准盲目掘进，待研究后再行施工。

（5）穿越卵石土层时，应加大槽壁垂直度检测，如发现垂直度偏差，及时进行纠偏，采用回填块石或片石，重新冲击，并注意防止一次性纠偏过大造成塌孔。

（6）如發现塌孔，应采用成槽质量超声波检测仪进行扫描，根据塌孔大小采取适当措施处理后，再继续钻进。

（7）施工过程中严格控制地面超载，在成槽机、履带吊等大型设备靠近孔槽时，下垫移动式钢板，分散机械压力。

3  效果验证

地连墙封闭成仓，降水效果达到注浆要求后，进行了注浆加固。通过渗透系数法进行了注浆效果的检测，渗透系数满小于1×10-6cm/s，地连墙起到了很好的防水效果。

随着隧道开挖的掘进，通过掌子面拱顶观察可见，注浆对卵石层的固结作用显著，浆脉清晰可见，土质密实，无明显渗水，很好的改善了卵石土层软弱地质的围岩力学性能，改善后的岩土层的自稳能力完全能满足隧道开挖支护所需时间的需要。

总结：

地连墙封闭+分仓疏干降水+注浆加固技术在本市地铁首次应用，通过验证达到了预期的效果，比传统的洞内帷幕注浆效果好、适用性更强，有效的改善在承压水的卵石土层物理力学性能，确保了隧道暗挖的施工安全。希望通过本文的介绍让大家对地连墙封闭+分仓疏干降水+注浆加固技术有所了解，不当之处望各位读者踊跃批评。

参考文献：

[1] 王颖苗. 浅埋暗挖法隧道施工技术及其地面沉降控制研究[J].工程技术研究. 2020（09）

[2]罗干筱. 浅埋暗挖法隧道施工技术及其地面沉降控制策略[J].  住宅与房地产. 2019（03）

[3]杨林. 谈地下连续墙施工中常见问题及处理措施[J].  山西建筑. 2019（34）