深厚軟土地區(qū)地鐵工程施工關(guān)鍵技術(shù)研究
——以紹興市軌道交通2號線一期工程土建施工4標(biāo)段為例

茍學(xué)登 楊琛 芮勝利 田野 趙偉偉 莫林飛＊

（1中國水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810007；2杭州浙科大科技有限公司，浙江 杭州 310016）

0 前言

我國軌道交通建設(shè)規(guī)模日益增加。地鐵施工不可避免對城市道路、周邊建（構(gòu)）筑物、管線的安全產(chǎn)生影響，尤其是位于深厚軟弱土層環(huán)境中的地鐵工程，施工擾動導(dǎo)致的土體強度和壓縮模量的降低易引起長時間的固結(jié)和次固結(jié)沉降，甚至對地鐵區(qū)間本身造成影響，并引起一系列的環(huán)境巖土問題[1-4]。王明年等[5]基于卵石層施工環(huán)境對地鐵開挖面穩(wěn)定性進(jìn)行研究。劉洪波和吳迪[6]從客流適應(yīng)、建筑功能、消防設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工安全等方面提出了軟土地層盾構(gòu)法施工車站的建筑布局方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及施工控制策略。賈敏才等[7]將新型整體式熱熔塑料排水板引入軟土加固中，并提出了分布地基加固設(shè)計思路。

綜上，雖然就地鐵施工的影響有很多研究，但大多數(shù)是針對沖積層粘土、砂粘土、卵石土等地層，而對于深厚軟土地區(qū)地鐵車站施工過程中存在的地連墻施工、基底加固、盾構(gòu)掘進(jìn)及管片偏移等工程問題的研究還比較欠缺。本文依托紹興軌道交通2號線一期工程土建施工4標(biāo)段地鐵車站施工工程，對深厚軟土地區(qū)地鐵車站施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，結(jié)合現(xiàn)有工程經(jīng)驗和實際工程條件，提出可行的應(yīng)對措施。

1 工程特點

紹興市城市軌道交通2號線一期工程起于越西路西側(cè)，終于越興路，全長10.8公里，全線設(shè)9座車站，其中04標(biāo)段作為紹興地鐵2號線首開標(biāo)段，主要包含袍中路站～越王路站區(qū)間、越王路站、越王路站～袍江兩湖站區(qū)間、袍江兩湖站，共2站2區(qū)間（見圖1）。

圖1 紹興地鐵2號線04標(biāo)段示意圖

軟土層分布較厚，且埋深較大，以越王路站～袍江兩湖站區(qū)間為例，軟土層分布厚度約30m，且埋深超過35m（見圖2）。

圖2 越王路站～袍江兩湖站區(qū)間地質(zhì)剖面圖

地基各層土物理力學(xué)統(tǒng)計見表1。該區(qū)間土含水率w、天然孔隙比e、飽和度Sr以及壓縮模量Es1-2最高分別達(dá)61.4%、1.334、99.9%和3.85MPa，豎向滲透系數(shù)kv最低至2.99×10-7cm/s，抗剪強度指標(biāo)c和φ最大值分別為25kPa和0.7°，屬于典型的軟土。在淤泥質(zhì)土和粘性土中沼氣呈“囊狀”分布，在深度⑥3-1a粉砂、⑥3-1圓礫層沼氣呈連通狀，氣量大。

表1 地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計表

2 深厚軟土地區(qū)地鐵施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 淤泥質(zhì)粘土中地連墻施工質(zhì)量控制

2.1.1 難點分析

由于淤泥質(zhì)粘土壓縮性強、強度低、流塑性大，地質(zhì)條件極差。地連墻施工時槽壁易失穩(wěn)，造成塌方及縮孔，導(dǎo)致地連墻垂直度偏差過大，甚至鋼筋籠無法下放，內(nèi)襯侵限，因此需控制地連墻施工質(zhì)量。

2.1.2 應(yīng)對措施

1）調(diào)研同地質(zhì)地連墻施工泥漿參數(shù)，選擇合理的泥漿比重（新漿1.05，循環(huán)漿1.12，粘度20～24s，水：膨潤土：純堿：CMC=1000:80:3.2:1.6），改善泥漿性能，提高護(hù)壁效果。施工過程嚴(yán)格控制槽段內(nèi)泥漿液面高度在導(dǎo)墻頂面以下0.5m處。

2）在成槽過程中給成槽機(jī)司機(jī)交底，減緩成槽速度，減小每抓次的進(jìn)尺，時刻關(guān)注儀表所顯示垂直度變化情況，出現(xiàn)偏差及時糾偏。同時采用測壁儀在成槽過程中階段性地對垂直度檢測。

3）槽壁加固時攪拌樁可適當(dāng)外放，盡量不要與地墻完全疊合。根據(jù)加固深度留有適當(dāng)間隙，避免侵界。

4）根據(jù)設(shè)計及調(diào)查，現(xiàn)場地連墻外放尺寸宜為15cm。

2.2 淤泥質(zhì)粘土中基底加固質(zhì)量控制

2.2.1 難點分析

越王路站和袍江兩湖站地下水位高，且基坑位于工程性質(zhì)極弱的淤泥質(zhì)軟土中（見圖3），若加固質(zhì)量不高，易導(dǎo)致車站局部塌陷，甚至不均勻沉降，危及工程施工質(zhì)量和施工人員人身安全，故施工過程中需保證水泥攪拌樁和高壓旋噴樁地基加固質(zhì)量控制。

圖3 越王路站地質(zhì)特征圖

2.2.2 應(yīng)對措施

1）工藝性試樁：尋求最佳的攪拌次數(shù)，確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機(jī)提升速度、下鉆速度以及復(fù)攪深度等參數(shù)。

2）原材控制：水泥采用不受潮、無結(jié)塊的合格水泥，拌制時應(yīng)注意控制攪拌時間、水灰比及外摻劑的摻量，嚴(yán)格計量。

3）噴漿不足、中斷：及時檢查、理順管道，清除外壓，發(fā)現(xiàn)漏漿點應(yīng)進(jìn)行補漏，嚴(yán)重時應(yīng)停機(jī)換管。采用移動車載式臥罐，縮短送漿管道。

4）進(jìn)尺受阻：及時停機(jī)移位，排除障礙物后重新復(fù)位開機(jī)。當(dāng)障礙物較深又難以清除時，及時與設(shè)計、監(jiān)理、業(yè)主聯(lián)系，結(jié)合實地情況共同協(xié)商處理措施。

2.3 弱透水地層的降水施工

2.3.1 難點分析

根據(jù)詳勘資料，影響越王路站和袍江兩湖站的主要是②2粘質(zhì)粉土和③1-2、⑤1淤泥質(zhì)粘土孔隙潛水。通過前期對紹興在建地鐵類似地質(zhì)的現(xiàn)場調(diào)研，設(shè)計降水井對淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土效果不明顯，同時，深基坑降水易引起一定的地面沉降和位移，影響周邊建筑物的地基穩(wěn)定[7]，因此，如何將基坑內(nèi)的潛隙水降至基坑以下1m，基坑開挖過程中如何保持土體穩(wěn)定，便于開挖施工是本工程的難點。

2.3.2 應(yīng)對措施

1）兩車站提前打設(shè)試驗降水井，根據(jù)試驗參數(shù)選擇有效的降水方式。

2）對車站地質(zhì)進(jìn)行補勘，根據(jù)補勘成果與設(shè)計溝通，合理布置井位。降水方案經(jīng)專業(yè)設(shè)計并在專家論證后實施。

3）降水井施工中嚴(yán)格按照三檢一驗制對各工序質(zhì)量進(jìn)行把控，保證降水井完好率，并充分發(fā)揮其作用。

4）提前做好現(xiàn)場臨電規(guī)劃，配備一臺250kW發(fā)電機(jī)，保證降水工作不間斷進(jìn)行；控制出水量及抽水強度，減少降水對周邊環(huán)境的影響范圍。

2.4 淤泥質(zhì)粘土中盾構(gòu)掘進(jìn)及管片偏移控制

2.4.1 難點分析

1）盾構(gòu)區(qū)間呈V形布置（縱坡24‰），且地下水含量豐富，在下坡段掘進(jìn)施工中，地下水匯集至低點產(chǎn)生浮力導(dǎo)致管片上浮。

2）在下坡段掘進(jìn)時，盾構(gòu)機(jī)油缸推力方向為“斜后方向”，易導(dǎo)致管片上浮。

3）由于盾構(gòu)同步注漿量不飽滿，漿液失水固結(jié)、凝結(jié)時間長，無法對管片形成約束，導(dǎo)致管片偏移。

4）盾構(gòu)姿態(tài)易與設(shè)計軸線偏移，若管片拼裝不到位，會導(dǎo)致管片偏移。

2.4.2 應(yīng)對措施

1）盾構(gòu)機(jī)選型階段選用外置注漿管盾尾，減小盾尾與管片的間隙。

2）對于區(qū)間下坡段，可在管片3點、9點位采用槽鋼與管片螺栓連接成一個整體，最大限度防止管片偏移。

3）盾構(gòu)推進(jìn)過程中控制好盾構(gòu)姿態(tài)，嚴(yán)禁急糾。

4）通過調(diào)研同區(qū)域、同水文地質(zhì)的盾構(gòu)施工，提前調(diào)整參數(shù)。

2.5 臨河側(cè)地連墻施工質(zhì)量及安全控制

2.5.1 難點分析

袍江兩湖站東端頭地連墻臨近現(xiàn)狀水域湖則畈，水平距離4.6m(見圖4)。受湖則畈補給影響，該區(qū)域地下水蘊藏量較大，土層軟弱，承載力較差，地連墻成槽階段易發(fā)生塌孔現(xiàn)象，故臨河側(cè)地連墻施工質(zhì)量及安全控制是本工程又一難點。

圖4 湖則畈

2.5.2 應(yīng)對措施

1）地連墻施工前做好攪拌樁槽壁加固。

2）按照設(shè)計要求及現(xiàn)場試驗確定成槽泥漿比重，嚴(yán)控泥漿質(zhì)量。

3）在地連墻成槽、鋼筋籠吊裝、混凝土灌筑的各工序中合理組織，快速施工，防止槽段久置造成塌孔。

3 結(jié)論

紹興軌道交通2號線一期工程土建施工4標(biāo)段的地鐵車站工程地質(zhì)條件復(fù)雜，越王路站和袍江兩湖站基底以上土層均為軟土，工程性質(zhì)較差，施工中易擾動。本文在分析該區(qū)域工程地質(zhì)特點的基礎(chǔ)上，針對地鐵施工過程中遇到的技術(shù)難點，提出相應(yīng)的處理措施，主要包括：

1）針對軟土地層容易出現(xiàn)地連墻失穩(wěn)，造成塌方及縮孔問題，提出選擇合理的泥漿比重，改善泥漿性能，提高護(hù)壁效果，減緩成槽速度，減小每抓次的進(jìn)尺，時刻關(guān)注儀表所顯示垂直度變化情況，在槽壁加固時攪拌樁可適當(dāng)外放，盡量不要與地墻完全疊合等處理措施。

2）針對由于地下水位高且基坑位于軟土中導(dǎo)致的水泥攪拌樁和高壓旋噴樁地基加固質(zhì)量不易控制問題，提出選擇最佳的攪拌次數(shù)和攪拌時間，確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機(jī)提升速度、下鉆速度以及復(fù)攪深度等參數(shù)，保證采用合格水泥并控制外摻劑的摻量等處理措施。

3）考慮到淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土降水效果不明顯的缺陷，提出根據(jù)降水井試驗參數(shù)選擇有效的降水方式，根據(jù)補勘成果與設(shè)計溝通，合理布置井位，降水井施工需嚴(yán)格按照三檢一驗制對各工序質(zhì)量進(jìn)行把控，提前做好現(xiàn)場臨電規(guī)劃，保證降水工作不間斷進(jìn)行，且最大程度減小降水對周邊環(huán)境的影響范圍等處理措施。