苏州地铁联络通道加固方式比选研究

关键词:苏州地铁 联络通道 加固方式 比选研究

      城市地铁联络通道一般位于各段区间盾构隧道的中部，常与集水、排水泵站合并修建。其位置应选在地面交通量和地下管线较少处。其断面尺寸一般为跨度2. 0 ～ 3. 0 m，墙高 2. 5 ～ 3. 5 m，可以做成矩形，也可做成圆形和直墙拱型。为使结构受力合理、节约工程造价、降低施工难度，联络通道断面一般采用直墙拱型。苏州地铁一号线联络通道断面都为直墙拱型。在一号线修建时，风险较大的关键工程有许多，联络通道施工为其中之一。如何选择安全的联络通道加固方式、提高土体强度、降低土层渗透性等是需要解决的关键课题［1-2］。

1常见联络通道施工方法

      联络通道常用施工方法为明挖法、暗挖法和先明挖后暗挖法［3］。当联络通道埋深较浅且场地周围环境允许，可采用明挖法施工。由于地铁线路所经地区通常交通繁忙、商业繁华，故在城市中修建地铁联络通道一般采用暗挖法。联络通道暗挖法施工可划分为以下几类: ①采用搅拌桩( 或旋喷桩) 在地面加固，隧道内矿山法开挖构筑; ②隧道内先采用冻结法加固土体，再用矿山法开挖构筑; ③从盾构隧道内采用顶管法开挖构筑; ④管棚法。先明挖后暗挖法是新近出现的联络通道施工方法，也叫竖井暗挖法，该法是在两条主隧道中间的加固土体上方采用人工挖孔桩的方法或者其他支护方法施工一个竖井至联络通道设计高程，由竖井分别向两条主隧道方向采用矿山法掘进施工形成联络通道，再打开主隧道中封口的钢管片。待 联络通道施工完成后，回填竖井，或将竖井改造为排风、排水通道。

      城市地铁联络通道修建时，在市郊场地开阔地段，可采用深层搅拌桩或注浆加固矿山法施工，而市区施工场地狭小，又不允许阻碍交通和对环境造成影响，应选用冻结法和顶管法。联络通道常用施工方法综合比较如表 1 所示。

2常见联络通道加固方式

      城市地铁联络通道开挖前一般应在地面或隧道内对通道周围土体进行地层加固。常见联络通道加固方式有地面加固法、隧道内注浆加固法和冻结加固法3 种。

      地面加固法是指在场地地面环境允许的情况下，采用深层搅拌桩或旋喷桩从地面对联络通道周围地层进行加固。该法较成熟，加固效果易保证，费用也相对较低。隧道内注浆加固是指在盾构隧道即将开口部位打设注浆加固管，对周围地层进行加固。从目前的施工技术看，对于饱和砂性地层，洞内注浆效果不稳定，质量不容易保证。隧道内冻结法加固在技术上是一种比较成熟的地层加固法，其加固对象是含水介质，尤其适合于饱和砂层和淤泥等含水率高的不稳定地层。在全国地铁的施工中，冻结法都得以应用，基本上是成功的［4］。这 3 种加固方式技术经济比较见表 2。

3苏州地铁联络通道所处地层及加固方式

      苏州地铁一号线全线共有 24 座车站，全部为地下车站。各区间均设一座联络通道( 其中星港街站 ～ 会展中心站区间设置 2 座联络通道) ，加上车辆段站 ～木渎站区间盾构法施工段设置的一个联络通道及排水泵房，共有 25 个联络通道。

      在这 25 个联络通道的施工中，除华池街站 ～ 星湖街站区间的联络通道采用明挖法施工外，剩下的 24 个联络通道均采用暗挖法施工，均需对联络通道周围土体进行加固，以确保联络通道的施工安全。

      苏州地铁一号线 24 个暗挖法施工的联络通道覆土深度在 11 ～ 16 m。联络通道所处地层多为粉质黏土和粉砂，其所处地层孔隙率比较大、含水丰富、承载力低、容易压缩、在动力作用下易流变，开挖后天然土体本身难以自稳，多数区域内地下水具微承压性或承压性，土层含水多、水压大、渗透性好，容易引起突水涌砂［5-6］。

      水平冻结技术有许多成功应用的先例。综合对比表 1 和表 2 可知，在苏州地铁联络通道施工中隧道内水平冻结加固将是一个相对优化的方案。根据苏州地铁一号线沿线的工程地质、水文地质、周围环境、现场施工条件等因素，拟决定将这 24 个联络通道主要采用冻结法加固周围土体。所有联络通道所处地层与拟选加固及开挖方式分类如表 3。

4结语与建议

      目前为止，苏州地铁一号线大部分联络通道都已顺利竣工。实践证明，苏州地区盾构隧道联络通道采用水平冻结法加固时，能够形成自立性和抗渗透性较好的加固区，起到很好的止水和稳定地层的作用，从而保证了联络通道施工的安全性。

      根据现场实际情况，结合一号线施工经验，提出几点建议:

      1) 所有联络通道加固方案均应通过专家评审。

      2) 为了确保联络通道施工的安全，在即将修筑联络通道时，应该召集建设、施工、设计、监理、质检等单位，召开联络通道施工节点验收专题会。

      3) 采用冻结法施工时应委托具有资质的第三方实施对冻结系统和周围环境的监测，采用地层冻结实时监测系统，自动定时检测冻土帷幕温度和冻结系统运转状况。