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复合地层盾构隧道联络通道涌水处置方案研究

文档作者：詹涛樊祥喜文档来源： 1．南昌轨道交通集团有限公司 2．中南大学土木工程学院		点击数：	更新时间： 2021年10月23日
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第59卷第12期
2015年12月
铁道标准设计
RAILW AY STANDARD DESIGN
V01．59
Dee．
No．12
2O15
文章编号：1004—2954(2015)12—0068—04
复合地层盾构隧道联络通道涌水处置方案研究
詹涛 ，樊祥喜
(1．南昌轨道交通集团有限公司，南昌330038；2．中南大学土木工程学院，长沙410075)
摘要：依托南昌地铁1号线盾构隧道联络通道工程，对富水复合地层条件下采用旋喷桩加固施工方案进行总结，
并对联络通道施工发生的涌水、涌砂问题进行分析，提出针对性土体注浆加固结合降水井降水的处置方案。根据
现场施工情况以及现场地表监控结果，处置方案能够保证该地层条件下联络通道施工安全顺利进行。
关键词：地铁；盾构隧道；联络通道；旋喷桩加固；涌水、涌砂；降水井； 处置方案
中图分类号：U231 ．3 文献标识码：A DOI：10．13238／j．issn．1004—2954．2015．12．016
Study on Disposal of W ater Inflow in Connected
Aisle of Shield Tunnel in Complex Strata
ZHAN Tao ，FAN Xiang—X1
(1．Nanchang Rail Transit Group Limited Corporation，Nanchang 330038，China；
2．School of Civil Engineering，Central South University，Changsha 410075，China)
Abstract：Based on the construction of connected aisle of shield tunnel in Nanchang rail transit line 1，
construction schemes of grouting pile reinforcement in watery complex strata are summarized．Problems of
water inflow and sand inflow during the construction of connected aisle are analyzed and corresponding
disposal program is put forward， which includes grouting reinforcement of soil and dewatering with
dewatering wel1． Actual status and earth’S surface monitoring results of the construction site show that
such disposal program can ensure the safe and smooth construction of connected aisle under this strata
收稿日期：2015—05—14；修回日期：2015—06—03
作者简介：詹涛(1981一)，男，高级工程师，工程硕士，E-mail：
89014309@ qq．COB。
通信作者：樊祥喜(199O一)，男，硕士研究生，E-mail：fanxiangxi
@ 126．com。
比，该段施工减少超挖量约70％ ，降低了施工成本。
实践证明在软硬不均的复合地层中采用液压破碎锤开
挖方案是可行的 ，对类似条件下隧道开挖施工具有
借鉴意义。
参考文献：
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第12期 詹涛，樊祥喜一复合地层盾构隧道联络通道涌水处置方案研究 69
地铁作为城市现代化轨道交通工具，承担着越来
越重要的短程大客流运输任务。地铁结构对于外部的
灾害防御能力比较好，但是对来自内部的灾害抵御能
力较差。在地下狭小的空间里，一旦发生灾害，救援与
疏散十分困难⋯ 。《地铁设计规范》(GB50157-
2013)明确规定，城市地铁隧道修建过程中，当隧道连
贯长度大于600 m时，为确保运营期间安全，需在两条
隧道之间设置联络通道-z 。在富水条件下采用矿山
法进行联络通道施工，容易造成流砂、管涌等事故。联
络通道施工一直是地铁施工事故的多发点。如
2003年7月1日上海轨道交通四号线发生的重大安
全事故就是一个例子，由于联络通道的开挖而造成主
隧道的破坏，直接经济损失达1．5亿人民币，整条线路
延迟开通3—4年 。富水条件下联络通道施工的风
险以及相应的研究越来越引起人们的重视。
富水砂砾复合地层条件下，由于地层的富水性以
及砂层的强渗透性，施工时极易引发涌水、涌砂事故。
近些年来，联络通道施工工法有所创新，主要有竖井与
矿山法结合、隧道洞内矿山法、土体冻结法、顶管法
等 。王晖 等通过对4种联络通道施工方法的特
点、风险性等方面的分析与比较，提出富水砂层联络通
道施工的优选方案为冻结法。张伟 对南昌地铁1号
线越湖区间采用冻结法施工进行了介绍总结，并结合
施工实践，进一步指出了冻结法在南昌地层条件下联
络通道设计、施工中需注意的若干问题，为冻结法在南
昌地铁后续联络通道设计施工中的应用提供借鉴。由
于冻结法造价高，且土体冻胀及融沉及容易造成地层
变形，甚至引发地表路面以及盾构隧道结构变形，应用
方面具有一定局限性 。若采用其他针对性的隔水
措施，由于施工经验以及地勘的不准确，地层中仍可能
存在水路通道而引发涌水事故。在现场发生涌水事故
后，能够第一时间应对，防止事态进一步恶化，同时提
出针对性的处置方案显得尤为重要。
南昌市轨道交通1号线中一子区间前期采用旋喷
桩加固并采用隧道内矿山法开挖，施工时发生涌水、涌
砂事故。现场第一时间对涌水掌子面进行封堵并关闭
安全门，并提出土体注浆加固结合降水井降水的处置
方案。现场后续施工安全顺利进行，该处置方案具有
一定的实践性，可为类似工程提供一定参考。
1 工程概况
南昌市轨道交通1号线中山西路站一子固路站盾
构区间起止里程为SK13+016～SK13+681，区间隧道
长665 m。区间设置1处联络通道，中心里程为
SKI3+289。
联络通道采用喷锚构筑法进行设计施工，衬砌采
用复合式衬砌结构，即以钢筋网、喷射混凝土和钢架为
初期支护，以模筑钢筋混凝土衬砌为二次衬砌，初期支
护与二次衬砌之间设全封闭防水隔离层。联络通道为
直墙半拱结构，净宽2 100 mm，净高2 750 mm，二衬
400 mm；废水泵房净宽2 100 mm，净长3 100 mm，二衬
400 mm，采用矿山法施工 。联络通道二衬采用
C40模筑混凝土。联络通道设计衬砌结构见图1。
Q
2 900
图1 联络通道衬砌结构断面(单位：mm)
1．1 工程地质概况
根据地质勘查报告，联络通道处地层层序自上而
下依次为杂填土、淤泥质黏土、砂砾层、中风化泥质粉
砂岩。联络通道处隧道埋深为15．9 m，联络通道开挖
面顶部埋深为16．5 m。联络通道兼废水泵房基本上
位于中风化泥质粉砂岩中。联络通道洞身开挖面从上
往下依次为淤泥质黏土(0．2 m)、砂砾层(0．4 m)、中
风化泥质粉砂岩(3．55 m) 。见图2。
E 杂填土E 淤泥质黏土圆砂砾层E 泥质粉砂岩
图2 沿地铁方向地质纵断面(单位：m J
联络通道地表处于新洲路与中山西路交叉路口，
东临抚河，西邻赣江，三面环水，地下水较丰富，区域地
下水为第四系松散岩类孔隙水，局部为承压水，主要赋
存于全新统(Q 。)冲积砂砾卵石层中，现场抽水试验
显示该含水层综合渗透系数为110 m／d。联络通道处
地面高程21．5 m，区域常年地下水位在地表以下

第12期 詹涛，樊祥喜一复合地层盾构隧道联络通道涌水处置方案研究 71
作方法原因，桩间垂直度存在偏差，桩与桩之间没有完
全咬合，旋喷桩成桩效果不理想，桩与桩之间产生空
隙，形成水路通道。
(3)开挖期间，正逢暴雨天气，地下水位升高，造
成涌水、涌砂的进一步加剧。
3 现场处理方案及效果
3．1 现场应急方案
针对现场出现的涌水、涌砂情况，现场立即进行应
急处理，对涌水、涌砂处采用棉被封填，埋设导流管，对
整个掌子面采用沙袋进行封堵，掌子面未发生坍塌。
为预防进一步的突发险情，现场决定启用安全门，在关
闭安全门前，对已开挖的区域全部采用沙袋进行了堆
填；安全门关闭后，只有少量清水从安全门缝隙流出，
无漏砂情况。
联络通道地表处于新洲路与中山西路交叉路口，
现场对通道地表可能发生沉降的区域进行临时围挡。
联络通道掌子面涌水、涌砂后第一时间应对，且临近的
新建中山桥正在养护，地面基本无行人及车辆通过，联
络通道处地表未见裂缝等明显损坏。为排查潜在空洞
情况，现场根据实际情况在围挡内共钻设l9个垂直路
面探孔进行探查；探孔深度均为8 m，除18号孔4 m位
置有约30 em空洞外，其他孔均无发现空洞现象，由此
可以判定现场已初步控制影响范围内的风险。地表探
孔平面布置如图7所示。
．2 ．
0 7 0 0
行 l 。1： o14 I 葑 上行
锌路中线 一一 ~1 0 9 o1， 6 L一一 城线路由 一一
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堇皇 亘／～ 。13⋯ ’
旋喷桩加固区域
图7 地表探孔平面布置(单位：mm)
3．2 现场处置方案
联络通道开挖面上部约有1．5 m厚砾砂层，透水
性极强，施工时容易发生涌水、涌砂事故。为确保开挖
面稳定，防止产生涌水、涌砂事故，现场处置方案主要
采取土体注浆加固并结合降水井降水的措施。
(1)土体注浆加固
现场对原有的l9个地表探孔采用静压注浆的方
式加固联络通道上方砂层，在联络通道下行线隧道采
用洞内前进式注浆加固。通过注浆加固，提高开挖区
域土体参数，防止由于联络通道涌水产生地表塌陷，同
时对开挖面上部及前方的水路通道进行加固封堵。
(2)降水井降水
在原设计已完成旋喷加固区外设置6口深层井点
降水井降水，使水位降低到地表以下16—17 m，确保
联络通道在低压力水环境下，且具有一定自稳性、固结
状态下的砂层条件下进行开挖。联络通道降水井平面
布置如图8所示。
1号降水井2号降水井
3号降水井4号降水井
图8 降水井平面布置(单位：mm)
降水井
在降水井水位降水后，降水井中水位深度达到不
超过中风化泥质粉砂岩与砾砂层交界面以上1 m位置
时，检查安全门无漏水漏砂情况后，打开安全门后，在
原开挖掌子面前1．0 m处打设3个3 m长地质探孔，
确保无涌水、涌砂情况才可向前开挖。
4 现场处置施工效果
现场在完成上述处置方案后，对联络通道继续开
挖。现场联络通道施工时开挖面稳定，开挖时只有点
滴状渗水，未见漏砂情况。现场施工顺利进行。
降水井降水时，地层中孑L隙水压力减小，有效应力
增加，降水势必引起地表沉降；另一方面联络通道开挖
引起地层应力重分布，地层产生沉降¨ 。现场在降水
井降水及开挖过程中，对联络通道进行地表沉降监测。
测点布置以及现场监测结果如图9、图l0。
图9 地表测点平面布置l单位：mm)
由图示可以看出，降水井降水后，地表测点都有明
显沉降，由于前期旋喷桩加固及注浆加固的效果，地层
参数提高，因此沉降值均不大；测点1降水时沉降最
大，为4．5 mm，推测可能是由于已开挖区域封堵不密
实而引起沉降；联络通道下台阶开挖后，测点总体沉降
均较小，其中最大值为测点2，最大沉降为10．5 mm，满
(下转第134页)
134 铁道标准设计 第59卷
(上接第71页)
足沉降控制标准30 mm 。地表沉降结果表明，后期
处理方案能够保证联络通道地层开挖变形要求。
5 结论
测试日期
∞曼 o詈。 ∞娄 o耋。 ∞誉 誉o。 。蚕。 。吾。 譬
图10 地表沉降现场监测曲线
(1)联络通道涌水事故后，现场第一时间对开挖
面进行应急封堵，避免了事态进一步恶化。采取土体
注浆加固结合降水井降水的处置方案，继续开挖后开
挖面稳定，开挖时只有点滴状渗水，无漏砂情况，说明
后续施工方案能较好应对该富水砂层条件下涌水、涌
砂事故。
(2)针对联络通道降水以及开挖可能引起的地表
沉降问题，现场监控结果表明，由于前期旋喷桩加固以
及处理时土体注浆加固作用，降水以及开挖引起的沉
降均较小；联络通道开挖后最大沉降为l0．5 mm，满足
地表沉降控制标准3O mm，说明该处置方案能够满足
地层沉降变形要求。
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