地鐵車站暗挖施工PBA 中地下水處理措施研究

李志鵬

（北京市政路橋管理養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司市政工程七處，北京 100144）

1 暗挖工程地下水處理的重要性

一方面，采取有效的治水措施有助于維護(hù)工程安全，因?yàn)榈叵滤畷鷰r穩(wěn)定性造成影響，尤其會影響到松散破碎圍巖和軟弱質(zhì)圍巖，同時(shí)地下水還會使圍巖承載力下降，從而使結(jié)構(gòu)發(fā)生變形失穩(wěn)問題。如果地下水和地表的水體水系相互連通，可能造成隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)大范圍受淹，嚴(yán)重破壞結(jié)構(gòu)成品，甚至引起人員傷害問題。在開挖初支期間，會因失水造成圍巖失水固結(jié)，從而使建筑物以及地表發(fā)生沉降現(xiàn)象，同時(shí)若失水期間帶出有泥沙，很可能引發(fā)坍塌等嚴(yán)重安全事故[1]。所以，采取有效的治水措施有助于規(guī)避上述危害因素，維護(hù)工程安全。

另一方面，采取有效的治水措施有助于保證地下工程質(zhì)量。此類工程中地下水發(fā)育會直接影響初支噴射混凝土的質(zhì)量，降低隧道結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度。另外，如果中、強(qiáng)風(fēng)化地層初支沒有和基巖緊密貼合，地下積水有可能使隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)上浮問題。若工程所在地相關(guān)地下水具有一定腐蝕性，尤其會腐蝕鋼筋、混凝土等物質(zhì)，地下水滲漏問題會使隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量下降，甚至使結(jié)構(gòu)受到破壞[2]。所以，有必要在工程建設(shè)期間采取有效的治水措施，減少或規(guī)避地下水對工程質(zhì)量的影響。

2 案例概況

北京地鐵12 號線遠(yuǎn)大路站為PBA 工法暗挖雙層島式車站，車站全長304.7 m，站臺寬度12 m。車站暗挖段主體結(jié)構(gòu)為兩跨拱形直墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)長304.7 m、結(jié)構(gòu)寬21.3 m（局部25.5 m）、高16.30 m，中心里程處地面標(biāo)高為51.5 m，覆土約7.75 m。車站底板進(jìn)入地下水2.327（標(biāo)準(zhǔn)段）～3.527（加寬段）m，車站結(jié)構(gòu)區(qū)間內(nèi)未分布有效隔水層。由于遠(yuǎn)大路站1 號、2 號、3 號施工豎井設(shè)置于車站主體結(jié)構(gòu)正上方，施工方法特殊，難度、風(fēng)險(xiǎn)較大，且車站主體下穿遠(yuǎn)大路主路以及眾多大型市政管線，周邊環(huán)境十分復(fù)雜，變形控制要求高，因此，對該層地下水的處理尤為重要。

3 地鐵車站暗挖PBA 施工中地下水處理措施

如遠(yuǎn)大路站采取管井降水處理措施，面臨以下問題：（1）結(jié)構(gòu)入水深度大，地層滲透系數(shù)高，且有大量涌水，沒有有效隔水層，所以降水施工難度高；（2）地面有諸多限制條件，一些部位難以施作降水井；（3）大降深時(shí)具有較大降落漏斗，水量能迅速補(bǔ)給充足，若用大功率潛水泵，會使砂層流失嚴(yán)重。

綜合考慮周邊環(huán)境及結(jié)構(gòu)安全等因素，研究采用以深孔注漿止水為主輔助明水引排的方式作為該車站的治水措施。注漿范圍為車站底板以下2.5 m，注漿布置示意圖見圖1。

3.1 止水施工方法

作業(yè)設(shè)備采用工程鉆機(jī)引流鉆孔，雙重管回抽式注漿，交替壓注顆粒型WSS 中AC 漿和溶液型AB 漿。遠(yuǎn)大路站深孔注漿實(shí)施范圍是遠(yuǎn)大路站底板下2.5 m，兩個(gè)導(dǎo)洞之間進(jìn)行注漿止水。本止水措施主要通過全段面輻射深孔注漿加固處理，對不同區(qū)域的注漿達(dá)到所需壓力強(qiáng)度，漿液對土體的滲透、擠壓和劈裂，瀝干和擠走土體中已有水體，使得形成止水帷幕的同時(shí)，達(dá)到開挖土體穩(wěn)定無明水和流沙的效果，保證站臺層開挖安全順利進(jìn)行。

3.2 確定試驗(yàn)段

綜合考慮各方因素，將遠(yuǎn)大路站里程范圍為右SSK102+380.75.000～右SSK102+400.75.000 為深孔注漿試驗(yàn)段，注漿范圍為底板以下2.5 m，兩個(gè)導(dǎo)洞之間進(jìn)行深孔注漿止水加固，底板深孔注漿止水范圍如圖1 所示。

圖1 遠(yuǎn)大路站車站注漿布置示意圖

3.3 分區(qū)鉆孔和注漿布置

底板試驗(yàn)段期間打孔279 個(gè)，孔徑為42 mm，孔位間距0.5 m，呈梅花形布置。鉆孔時(shí)，垂直入射角度鉆進(jìn)，要求孔位偏差為±5 cm，鉆孔偏斜率最大允許偏差為0.5%。車站站臺層土方在開挖至地下水位線以上0.3 m 時(shí)臨時(shí)封底，封底采用100 mm 厚網(wǎng)噴混凝土，然后將鉆機(jī)就位，進(jìn)行垂直及斜向外側(cè)打孔注漿，垂直打孔深度為5.3 m。

為滿足工程工期要求，在每個(gè)分區(qū)當(dāng)中將中樁當(dāng)作分割線，劃分為A、B 兩塊。施工中先對其中的A 塊展開鉆孔注漿作業(yè)，將B 塊當(dāng)作通道。在A 塊施工結(jié)束后，再對B 塊開展注漿作業(yè)，此時(shí)A 塊視作通道，直至形成注漿整體，這種施工方法基本不會影響后期土方開挖作業(yè)。

對車站進(jìn)行縱向分段，每段長度為20 m，共分成15 段，相鄰段中間設(shè)有注漿隔水墻，由此保證每一段都保持獨(dú)立且完全封閉的空間。

3.4 深孔注漿

3.4.1 孔位布置

由測量人員按要求放出加固區(qū)域的孔位線，編號后由專人做孔位預(yù)檢記錄。

3.4.2 成孔

鉆機(jī)按指定位置就位，調(diào)整鉆桿的垂直度。第一個(gè)孔施工時(shí)，要慢速運(yùn)轉(zhuǎn)，掌握地層對鉆機(jī)的影響情況，以確定在該地層條件下的鉆進(jìn)參數(shù)[3]。密切觀察溢水出水情況，出現(xiàn)大量溢水出水時(shí)，應(yīng)立即停鉆，分析原因后再進(jìn)行施工。每鉆進(jìn)一段，檢查一段，及時(shí)糾偏。

3.4.3 漿液配置

本次配置的漿液為WSS 無收縮溶液型AB 漿，按照技術(shù)及相關(guān)規(guī)范要求，可根據(jù)水量大小條件調(diào)節(jié)漿液凝結(jié)時(shí)間，目前暫定漿液凝結(jié)時(shí)間為6 s。

濃度調(diào)整原則：先稀后濃，根據(jù)進(jìn)漿量和注漿壓力的變化，及時(shí)調(diào)整漿液濃度，長時(shí)間不上壓力，進(jìn)漿量大，則調(diào)濃一級，壓力上升快，則調(diào)稀一級。漿液必須嚴(yán)格按配比調(diào)配，攪拌必須有足夠的時(shí)間以保證A 液、B 液和C 液濃度均勻。

3.4.4 注漿

注漿孔開孔直徑不小于42 mm，嚴(yán)格控制注漿壓力，同時(shí)密切關(guān)注注漿量，當(dāng)壓力突然上升或從孔壁、斷面砂層溢漿時(shí)，應(yīng)立即停止注漿，查明原因后采取調(diào)整注漿參數(shù)或移位等措施重新注漿。注漿施工應(yīng)遵循以下要求：

1）注漿前檢查注漿管路及連接件、孔口管、止?jié){塞等，并進(jìn)行試壓。注漿開始前應(yīng)檢查高壓管路連接是否牢固，過程中應(yīng)控制好注漿壓力，防止因壓力過大產(chǎn)生事故。

2）注漿施工應(yīng)經(jīng)常觀察泵壓和流量的變化，防止出現(xiàn)工作面漏漿、跑漿及串漿等情況。

噴入管設(shè)置完畢后，將端點(diǎn)進(jìn)行關(guān)閉而進(jìn)行橫噴射切換。一般噴射量為30～80 L/min，將噴入材料施加壓力，可以實(shí)現(xiàn)水平滲透效果。止水加固范圍內(nèi)注漿壓力P 值為1 MPa 或該縱向深度的注漿量≥2 m3時(shí)，通過控制分段凝固時(shí)間來控制縱向不同距離的漿液噴射位置而開始新一輪注漿?；爻殂@桿（注漿管）長度控制在0.3～0.5 m 范圍內(nèi)。

3.4.5 注漿施工順序要求

1）跳孔注漿：跳孔注漿可以有效地逐步實(shí)現(xiàn)約束注漿，使?jié){液逐漸達(dá)到擠壓密實(shí)，促進(jìn)注漿帷幕的連續(xù)性，并且通過逐漸提高注漿壓力，利于漿液的擴(kuò)散和提高漿液結(jié)石體的密實(shí)性。

2）由下層到上層進(jìn)行注漿。

3）由外側(cè)到內(nèi)側(cè)進(jìn)行注漿，宜將注漿區(qū)域圍住形成注漿區(qū)域的擠密、壓實(shí)，有效實(shí)現(xiàn)約束注漿，提高注漿效果。

3.4.6 回抽一節(jié)鉆桿

嚴(yán)格控制提升幅度，每步不大于15～20 cm，勻速回抽，注意注漿參數(shù)變化。重復(fù)注漿步驟3.4.4 和3.4.5，直至該孔注漿達(dá)到注漿范圍要求。

注漿期間，工程部派技術(shù)員進(jìn)行現(xiàn)場旁站，記錄注漿機(jī)壓力，當(dāng)注漿壓力達(dá)到0.8～1.0 MPa 并趨于穩(wěn)定5 min 以上，即可回抽鉆桿20 cm，繼續(xù)注漿，持續(xù)此過程，直至該孔注漿完成。

1）真空泵抽水。開挖土層當(dāng)中會有部分滯水難以順利排出，此類水選用真空泵抽水。

2）引排措施。一些積水會滲流至仰拱上，對于此部分水，可專門設(shè)置導(dǎo)流管，也可在墻壁下部布設(shè)排水溝以及集水坑，結(jié)合滲流情況及時(shí)抽排。

3）效果檢測。在完成注漿作業(yè)后，要合理布設(shè)水位觀測點(diǎn)，由此在注漿后抽出積水后觀察地下結(jié)構(gòu)水位變化情況，結(jié)合相關(guān)信息明確注漿加固效果。在土體開挖施工期間，要結(jié)合開挖面含水量情況和坑內(nèi)抽水井具體抽水量明確實(shí)際阻排水效果。

4 結(jié)語

綜上所述，對于地鐵遠(yuǎn)大路站暗挖施工地下水的處理，綜合考慮各方因素，選擇采用注漿止水措施為主的措施，通過深孔注漿止水、引排措施、真空抽水相結(jié)合的方式，有效控制并有效疏干了作業(yè)面的地下水。結(jié)合在車站內(nèi)實(shí)施分區(qū)注漿及有效的工序銜接，在未對整體工期構(gòu)成影響的同時(shí)，幫助本工程順利完成了主體結(jié)構(gòu)的施工，值得類似工程借鑒。