地鐵運(yùn)營(yíng)線路隧道上浮整治技術(shù)探討及應(yīng)用

葉森立

在城市軌道交通的建設(shè)中，大量采用盾構(gòu)法進(jìn)行施工，而盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)輪廓大于結(jié)構(gòu)尺寸，因此兩者之間必然存在一些空隙，施工中通常采用注漿方式對(duì)該空隙進(jìn)行填充，而由于施工控制的不到位和注漿漿液的收縮凝固，往往在硬巖段自然拱的作用下形成拱部空隙。在運(yùn)營(yíng)期間通過列車的反復(fù)振動(dòng)后，部分管片原有約束受到破壞，應(yīng)力重新分布，管片形成上浮。本文以東莞2號(hào)線的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)提出了地鐵運(yùn)營(yíng)線路隧道上浮整治技術(shù)，取得了良好效果，保障了隧道穩(wěn)定和運(yùn)營(yíng)安全。

一、工程概況

東莞軌道交通2號(hào)線榴花公園站-下橋站區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，區(qū)間線路沿莞龍路敷設(shè)，左線ZDK5+502.598～ZDK8+371.846，全長(zhǎng)為2857.121m，右線YDK5+502.598～YDK8+370.000，全長(zhǎng)為2865.532m；線路縱斷面為V形坡，最大坡度為20‰，線路埋深16.1m～34.6m，隧道于2012年12月自下橋站始發(fā)，2013年12月貫通于榴花公園站。

2號(hào)線全線于2015年11月開通試運(yùn)行，并于2016年5月27日正式開通試運(yùn)營(yíng)。

1.隧道上浮情況

2016年11月12日，運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)單位在榴下區(qū)間左線監(jiān)測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)K5+786.9附近有管片崩角情況；并且ZDK5+751.9、ZDK5+786.9和ZDK5+886.9處監(jiān)測(cè)點(diǎn)位均出現(xiàn)上升情況，且上升量已超報(bào)警值5mm。

隨后監(jiān)測(cè)單位對(duì)報(bào)警段管片進(jìn)行了加密監(jiān)測(cè)，2017年2月4日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，管片上浮段位于榴下區(qū)間左線ZDK5+741.9～ZDK5+886.9段，最大累計(jì)上浮已達(dá)30mm。

2.隧道結(jié)構(gòu)上浮的原因分析

榴下區(qū)間長(zhǎng)約2.86公里，盾構(gòu)隧道基本處于<7-3>中風(fēng)化砂巖地段，當(dāng)盾構(gòu)從下橋站始發(fā)掘進(jìn)約2.6公里到達(dá)上浮區(qū)段后，因盾構(gòu)止?jié){板被長(zhǎng)距離磨損，導(dǎo)致管片背后同步注漿的漿液流失，而二次注漿不密實(shí)，導(dǎo)致盾構(gòu)管片與隧道頂部巖體之間存在空隙；地鐵運(yùn)營(yíng)后隧道管片在列車反復(fù)振動(dòng)作用下與管片底部注漿體的粘結(jié)力失效，加之地下水恢復(fù)，水位上升,導(dǎo)致隧道在地下水浮力作用下產(chǎn)生上浮。

二、隧道上浮整治施工組織與技術(shù)

1.注漿方式的論證與選擇

注漿方式可以采用地表和洞內(nèi)兩種注漿方案。由于2號(hào)線已經(jīng)全線開通試運(yùn)營(yíng)，洞內(nèi)注漿方案存在作業(yè)時(shí)間短、施工效率低的問題；而地面袖閥管注漿方案雖然作業(yè)條件較好，但施工精準(zhǔn)度對(duì)施工工藝控制水平要求極高，地面注漿鉆孔也很難精準(zhǔn)到達(dá)管片和圍巖之間的填充層，風(fēng)險(xiǎn)較大。經(jīng)過多次技術(shù)論證，我們最終選擇采用洞內(nèi)注漿方案。

2.注漿的高效組織與管理

由于2號(hào)線已經(jīng)全線開通試運(yùn)營(yíng)，洞內(nèi)注漿方案實(shí)施的高效組織就成為了工作的關(guān)鍵。本次注漿采用運(yùn)營(yíng)工程車作為注漿材料、設(shè)備的運(yùn)輸車并作為注漿作業(yè)平臺(tái)，大大提高了工作效率。

3.注漿實(shí)施方案

（1）注漿材料的選擇

本次注漿主要目的是控制隧道變形趨勢(shì)，防止管片沉降超出可控范圍，并盡量恢復(fù)管片姿態(tài)至設(shè)計(jì)值，同時(shí)還要考慮第二天列車運(yùn)營(yíng)對(duì)注漿體的影響。故注漿材料的膠凝時(shí)間要短，優(yōu)先選擇注入雙液漿，漿液在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到一定強(qiáng)度，置換管片壁后松散砂土及動(dòng)水，待管片穩(wěn)固后，再補(bǔ)充單液漿，填充壁后剩余空隙，長(zhǎng)效牢固管片。

（2）注漿的順序和孔位的選擇

①泄壓孔的選擇

注漿過程中，隧道內(nèi)泄壓孔應(yīng)設(shè)在管片3、9點(diǎn)位，控制隧道壁后液面不超過3、9點(diǎn)位，由于3點(diǎn)位處存在管線，為避開既有管線，泄壓孔設(shè)在管片5、9點(diǎn)位，注漿前應(yīng)先對(duì)卸壓孔進(jìn)行控制性限量放水泄壓。

考慮到隧道注漿順序從下游至上游，泄壓孔開設(shè)在注漿環(huán)上游，并與注漿環(huán)間隔3環(huán)以上，保證注漿環(huán)附近漿液流入靜水中，以減小漿液離析度,增加漿液在隧道壁后的填充密實(shí)度。

②注漿孔的選擇

每環(huán)的注漿孔優(yōu)先選取1、11點(diǎn)位對(duì)稱注入，特殊情況可選用5、9點(diǎn)位（泄壓孔）。注漿時(shí)，管片左右兩側(cè)孔位對(duì)稱同步注入，通過兩臺(tái)注漿機(jī)的注漿壓力、監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)反饋的信息來維持壁后兩側(cè)壓力平穩(wěn)，漿液均勻上升。注漿過程中，嚴(yán)格控制注漿壓力，待泄壓孔流出濃漿為止。

③流水作業(yè)

本次注漿施工采取三組隊(duì)伍分工作業(yè)，一組隊(duì)伍為注漿隊(duì)伍，負(fù)責(zé)注漿施工；另一組隊(duì)伍為打孔隊(duì)伍，負(fù)責(zé)拆卸前一天注漿留下的注漿頭，清理干凈，并提前打開次日需要注漿的孔位，對(duì)接清理干凈的注漿頭，適度關(guān)閉閥門（有限制放水）；第三組隊(duì)伍為雜工隊(duì)伍，負(fù)責(zé)維持施工期間的環(huán)境，完工后清理現(xiàn)場(chǎng)，做到工完料清場(chǎng)地清。

4.注漿參數(shù)的控制與終止注漿標(biāo)準(zhǔn)

(1)注漿配比選擇

為使得注漿體盡快發(fā)揮作用，結(jié)合施工可注性，注漿水泥選擇P.O42.5R水泥，經(jīng)試驗(yàn)確定，采用配合比-雙液漿水灰比=水泥漿（V）：水玻璃（V）=1：0.5，波美度=30Be’,漿液凝固時(shí)間20s左右。單液漿水灰比=1∶1.2。

(2)注漿壓力

注漿壓力是注漿施工主要的控制指標(biāo),二次補(bǔ)充注漿主要考慮覆土厚度及管片的最大承受力，根據(jù)計(jì)算二次補(bǔ)充注漿壓力為0.20～0.4MPa且注漿壓力不能使管片出現(xiàn)破損及錯(cuò)臺(tái)。本工程二次注漿，注漿壓力不得大于0.3Mpa，優(yōu)先選擇0.25Mpa，注漿流量控制在5～30L/min間。

(3) 終止注漿標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)漿液從注漿檢查孔流出時(shí)，封堵該檢查孔，當(dāng)注漿壓力達(dá)到0.25 Mpa時(shí)，暫時(shí)停止注漿，稍后再進(jìn)行注漿，若壓力不減小，增大至0.3Mpa，則停止該孔注漿，移至下一循環(huán)。

三、整治效果評(píng)價(jià)

1.監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

該區(qū)段隧道結(jié)構(gòu)于2016年底發(fā)現(xiàn)存在上浮趨勢(shì)，2017年3月29日開始進(jìn)行放水泄壓、注入雙液漿，2017年5月1日完成雙液漿注漿工作，于2017年5月3日開始進(jìn)行單液漿補(bǔ)充注漿，2017年5月13日完成單液漿補(bǔ)充注漿（即完成全部注漿作業(yè)）。

通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，道床沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)在進(jìn)行控制性放水泄壓2天后，管片逐漸回落到接近設(shè)計(jì)位置（上浮約5mm）；在注漿階段，管片未發(fā)生明顯變形，整個(gè)過程比較平穩(wěn)；注漿后1個(gè)月份內(nèi)，管片變形微小，處于穩(wěn)定收斂狀態(tài)。證明該注漿方案和實(shí)施過程方法得當(dāng)，取得了良好效果。

2.現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體檢查

為進(jìn)一步判斷管片背后空隙的是否填充飽滿，我們?cè)谧{區(qū)域范圍內(nèi)（非注漿環(huán)）打穿部分1點(diǎn)位、11點(diǎn)位及12點(diǎn)位吊裝孔進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)其管片背后已被漿液填充飽滿，也再次驗(yàn)證了注漿取得了預(yù)期效果。

四、結(jié)語

在運(yùn)營(yíng)期間的線路隧道內(nèi)進(jìn)行注漿，不同于一般的結(jié)構(gòu)注漿，主要有以下重難點(diǎn)：

1.注漿作業(yè)時(shí)間短、且不可控，需要向運(yùn)營(yíng)單位進(jìn)行請(qǐng)點(diǎn)作業(yè)，單天作業(yè)時(shí)間一般不超過3小時(shí)（0：00～03：00，包括準(zhǔn)備時(shí)間），這就要求施工組織要高效。

2.注漿的技術(shù)要求高。一是要保證注入材料不能導(dǎo)致隧道進(jìn)一步上?。欢且ＷC注入材料凝固時(shí)間較快，不至于受到運(yùn)營(yíng)列車的振動(dòng)破壞；三是還要考慮注漿材料的耐久性。這就要求選擇合適的注漿材料和注漿、泄壓孔位等。

3.監(jiān)測(cè)、防護(hù)工作必不可少。由于線路已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)，注漿作業(yè)必須保證不導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變形波動(dòng)不超過允許范圍，并應(yīng)對(duì)隧道內(nèi)既有的構(gòu)筑物做好保護(hù)措施。

綜上所述，地鐵運(yùn)營(yíng)線路的隧道整治作業(yè)是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的系統(tǒng)性工作，加強(qiáng)與運(yùn)營(yíng)部門的溝通、選擇合適的整治注漿方案是保障整治工作順利、高效實(shí)施的關(guān)鍵。