浙江杭海城际铁路有限公司
摘要：结合北京地铁十四号线换乘通道30度爬坡段施工实例经验，分析洞内深孔注浆在粉质黏土、砂层、粉砂层等地质中施工的应用及注意事项，通过优化拱架节点阐述对地铁暗挖十八字方针中“快封闭”的理解。
关键词：深孔注浆技术；拱架优化；地铁施工；长城杯金质奖；
1工程概况
北京地铁14号线大望路站为地铁14号线与既有地铁1号线及规划地铁R1线的换乘车站。14号线车站与1号线车站呈L型：1号线大望路站沿建国路东西向敷设，位于西大望路西侧。14号线大望路站沿西大望路南北向敷设，位于建国路北侧。本车站为岛式站台，有效站台宽度14.06米，车站总长215.5米，车站净宽21.7米，轨顶标高13.336米（路面标高36.20米）。本车站共设置4个出入口、2个风道及一个换乘通道。车站主体为双层三跨拱顶直墙结构，采用一次扣拱暗挖逆作法施工。
北京地铁14号线车站的换乘通道在平面上呈“L”型，通道净宽10米，净高6.1~9.4米，通道长250.7m，由于通道较长，需在换乘通道中部设置通风、排烟竖井及安全疏散口，二者合建，同时，作为施工期间的施工竖井使用。
换乘通道中间位置设有30度大坡度爬坡段，爬坡段水平距离约20m，倾斜长度约25m，换乘通道从14号线大望路站接出，沿南北向敷设，然后转向东西方向，平行于1号线大望路站，在1号线大望路站站厅层侧墙开洞接入，通道通风、排烟竖井及安全疏散口设置在西大望路和建设路交汇处西北角绿地内,永久建筑考虑同1号线出入口合建。
2水文地质条件
2.1地形地貌
依据北京城建勘测设计研究院提供的岩土工程勘察报告，工程地质和水文地质概况如下：
(1)岩土分层及其特征
根据钻探资料及室内土工试验结果，按地层岩性及其物理力学性质进一步分为9个大层。
人工填土层①②、粉土③层、粉细砂④层、中粗砂⑤层、粉质粘土⑥层、圆砾卵石⑦层、粉质粘土⑧层、圆砾卵石⑨层。
2.2水文地质
本次勘察主要观测到3层地下水：
上层滞水（一）：本次勘察没有观测到该层水，潜水（二）：含水层岩性为粉细砂④3层、中粗砂④4层、圆砾卵石⑤层、中粗砂⑤1层，主要接受大气降水、管沟渗漏补给为主。承压水（四）：含水层为上部中粗砂⑦1层、粉细砂⑦2层，该层地下水分布连续，主要接受大气降水及侧向径流补给。承压水（五）：含水层主要为下部圆砾卵石⑦层、中粗砂⑦1层、粉细砂⑦2层，主要接受侧向径流及越流补给，以侧向径流、人工开方式排泄。
2.3 不良地质说明
站址场地内存在多条雨水污水管，地质条件复杂，以往工程施工中曾多次发生坍塌等事故，施工单位进场后应采用地质雷达等手段进行探测，如发现气囊、水囊、空洞等不良地质体，必须采用注浆加固等措施进行处理后，方可施工。
3 爬坡段施工技术探讨
3.1方案对比
换乘通道爬坡段为30度斜坡地段，若采取地面深孔注浆，布孔数量需加密，并且每个点位深度不一，较不容易控制，同时地面打孔要避开上部过街通道，不具备注浆条件，最终选择洞内深孔注浆。
3.2工艺流程
平整场地及掌子面封端（需加拱架及钢筋封端）→测量定位孔眼→钻孔安装→调整钻机对准孔位→钻孔→调整钻孔方向及角度→压力实验→注浆→观察记录泵排量和注浆压力情况→破除掌子面→架设拱架→喷锚支护。
3.3施工案例
3.3.1深孔注浆施工
(1)大坡度爬坡前先进行深孔注浆，深孔注浆机要设置到变坡点前10m位置，以便于注浆位置在拱顶开挖部分上方，注浆位置如下：
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(2)注浆前首先进行掌子面封堵，因为洞内带压注浆，掌子面封堵必须采取拱架+钢筋+喷混凝土施工。
(3)因斜坡段长度约30m，分两次注浆，第一次注浆深度20m，注浆完成后破除掌子面架设拱架喷锚施工15m，然后再次封端，进行第二次深孔注浆（开挖15m封端原因是预留5m搭接，防止塌方），第二次注浆深度20m，继续后续施工。
3.3.2 深孔注浆探讨
(1)介绍
深孔注浆采取水钻的方式对前方或者下方土体进行加固，加固注浆过程中采用高压方式将岩层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到加固周围土体的目的，压入的浆液使围岩岩层黏结力、内摩擦角值、地层黏结强度以及密实度增加，使土体间的颗粒空隙固结，使土层透水性降低，而形成加固和止水的预防作用。
(2)深孔注浆浆液选择
a水泥水玻璃双液浆或水泥单液浆
水泥水玻璃双液浆主要应用于地质情况较差、含水量较大但无明流水及水囊，即极易产生濒临塌方及降水效果不明显；下穿重要构筑物或管道区域或大角度爬坡段。浆液凝固时间在5分钟左右。实际施工时根据地层条件和扩散要求现场试验来调整浆液配比来及凝结时间。水泥单液浆主要用于含水量低，不进行注浆处理，不具备开挖条件的地层。
b 改性水玻璃
改性水玻璃由水玻璃溶液和磷酸溶液组成，主要应用于渗水较为严重可能存有水囊的施工区域，对施工掌子面拱部及上下台阶交接处、地连墙接缝处的渗水及渗水引起的流沙、泥浆的处理效果较为明显。凝固时间在5分钟以内。
(3)成孔深度及注意事项
注浆机械使用TXU-750型钻机成孔，钻杆使用Φ42中空杆钻杆。钻机钻孔依据不同地质情况确定深度，钻进过程中监测控制含沙量情况，防止塌孔。每个循环深孔注浆长度不宜过长，一般而言，砂卵石层钻孔长度应控制在5m～8m；中粗砂层钻孔长度应控制在8m～12m；粉细砂及粉质粘土层钻孔长度在12m～20m。深孔注浆长度在15m以下效果最佳，钻孔长度越长，注浆效果越不理想。
(4)注浆
a注浆压力控制
内环注浆孔注浆压力为0.2Mpa～0.5 Mpa；外环注浆孔注浆压力为1～2Mpa，注浆压力依据地面监测情况进行动态调整。注浆压力在不同地层中应有不同的控制范围，初步参考范围：砂卵石层注浆压力应控制在0.2Mpa～0.5Mpa；中粗砂层注浆压力应控制在0.5Mpa～1.5Mpa；粉细砂及粉质粘土层注浆压力应控制在1.5Mpa～3Mpa；上部若有构筑物或重要管线，另行确定注浆压力控制范围；
b凝固时间：1min～2min，为速凝注浆，具体施工时，在保证扩散半径前提下，选择合理的胶凝时间，如环湖特殊地质段可为20s～180s。
c钻杆回抽幅度：约15～30cm；
d注浆速度：与地层空隙及连通情况、地层密实度有关。砂层、粉质粘土土20～40L/min,砂砾石为40～60 L/min.
深孔注浆及取样现场照片
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(5)搭接长度
为避免开挖搭接位置坍塌，两次注浆衔接长度不小于5m。
3.3.2拱架施工
爬坡段30度大坡度施工，施工风险主要来自塌方风险，影响塌方的因素除了深孔注浆质量以外，拱架的节点位置也是安全风险重要一环，按照浅埋暗挖“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”十八字方针指导下，图纸到位后，通过图纸会审发现设计图中拱架节点位置过高，导致上断面开挖空间过大，若是按照设计图纸施工，最先施工1号导洞高度4m，临空面较大，每环封闭时间过长，塌方风险较大，会审后与设计沟通进行了拱架节点变更，增加两个节点，将上部空间减少为2m，减少了导洞高度，施工速度和封闭时间缩短，具体拱架情况如下：
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3.3.2小导管施工
超前小导管按照图纸要求打设，不在本次技术探讨范围，不再赘述。
3.3.3监控量测
深孔注浆期间以及开挖两个阶段，总监、技术负责人定期对上部过街通道人为观测，同时每天两次监测，数据平稳可控。
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3.3.4其他措施
换乘通道爬坡段为本工程施工重点，现场施工过程中，为加快封闭成环，各工序人员配置按2倍资源设置，另外其他安全和质量控制措施等，不在本次技术探讨范围，不再赘述。
3.3.5施工荣誉
通过城市地铁优化施工，北京地铁十四号线获得北京市市政基础设施“轨道交通结构长城杯金质奖”工程。
4 结束语
地铁中各城市管线错综复杂，地质复杂多变。地下有各种空腔或土质松散的可能，施工中有较多安全的不确定性，一不小心就容易出现塌方或地面塌陷情况发生。本人通过技术优化，大幅度降低施工风险，为其他类似施工项目起到一定的借鉴作用。
参考文献：
[1] 李剑明，深孔注浆技术在地铁暗挖隧道施工中的应用，2015
[2] 邹强，深孔注浆在下穿浅基础地铁区间隧道的应用［J］.科技传播，2010，（8）