分離島地鐵站是近年來在復(fù)雜環(huán)境條件下出現(xiàn)的新型站點結(jié)構(gòu)類型，其結(jié)構(gòu)特征是上下站分離，分別設(shè)置在各個洞內(nèi)的線路分別通過無視的兩個側(cè)孔，站點各洞間通過聯(lián)系通道實現(xiàn)客流連接和交換。該結(jié)構(gòu)一般為淺埋、大跨度、動載、弱地層條件下建設(shè)的小凈距群孔結(jié)構(gòu)，由于圍巖差，隧道挖掘后，孔間的土柱在多次干擾和地層負(fù)荷下容易塑化。因此，施工過程中如何確保洞間土柱的穩(wěn)定是分離島式地鐵車站能否暗挖成功的關(guān)鍵技術(shù)之一。為增強圍巖體整體穩(wěn)定性，提高其抗?jié)B性，改善車站結(jié)構(gòu)各硐室的整體受力性能，填充初支背后裂隙，控制地層變形，減小地面沉降，需要對洞間土體進(jìn)行徑向注漿加固。

1工程概況

1．1車站結(jié)構(gòu)

某車站主體采用單跨三洞地下局部雙層分離島式結(jié)構(gòu)，南北向布置，中間為雙層結(jié)構(gòu)，兩側(cè)站臺為單層結(jié)構(gòu)，三洞間以通道相連，見圖1所示。車站總長169．2m，總寬度46．7m，線間距40m；中洞為單跨雙層結(jié)構(gòu)，埋深8m，寬度14．4m，高15．5m，采用洞樁法施工；側(cè)洞為單跨單層結(jié)構(gòu)，埋深14m，開挖寬度10．810m，高度9．435m，采用CRD法(交叉中隔壁法)分為兩層4個導(dǎo)洞施工；中洞與側(cè)洞最小凈間距僅為4．54m。

1.2工程地質(zhì)和水文地質(zhì)

站主要通過第四紀(jì)新世沖洪積層和第四紀(jì)晚更新世沖洪積層，地層從上到下依次為粉質(zhì)粘土③1、粉細(xì)砂③3、中粗砂④4、圓卵石⑤、粉質(zhì)粘土⑥中洞拱部、底部為粉質(zhì)粘土，邊墻為砂卵層，調(diào)查未測定上層滯水，但車站上部為砂質(zhì)粉土③層，夾粉細(xì)砂③3層，地下管道泄漏可形成上層滯水，分布極不均勻，對暗挖施工影響較大。潛水埋入深度為16.94~l8.61m，保存在砂礫⑤層和中粗砂⑤1ZC中，潛水含水層位于結(jié)構(gòu)中部，影響主站體結(jié)構(gòu)施工。壓力水埋入深度為23.83~25.58m，位于結(jié)構(gòu)底板附近，局部加深段高于結(jié)構(gòu)底板。承壓水頂部的砂質(zhì)粉土⑥2層，受水位變化的影響，施工時容易液化。

2土體加固的目的

車站主體中孔與側(cè)孔之間的間隔僅為4.5~6m，其主要地層為圓石卵石⑤層、粉質(zhì)粘土⑥層、粘土⑥1層、粉土⑥2層，均為六級圍巖。其中粉質(zhì)粘土⑥層、粘土⑥1層、粉土⑥2層大部分布有承壓水，有一定的透水性，在地下水作用下易發(fā)生涌水、涌砂甚至突水等現(xiàn)象；中側(cè)洞圍巖體中圓礫卵石⑤層土體的穩(wěn)定性較差，且局部為潛水含水層，透水性較好，在地下水作用下易發(fā)生涌水、流沙、坍方等現(xiàn)象。

為解決以上可能發(fā)生的涌水、流沙、坍方等問題，增強圍巖體整體穩(wěn)定性，提高其抗?jié)B性，改善車站結(jié)構(gòu)各硐室的整體受力性能，確保群洞施工安全，需要對洞間土體進(jìn)行徑向注漿加固。

3土體加固的方法

3．1加固機理

中側(cè)洞間土體采用徑向注漿加固，徑向注漿就是對硐室圍巖體進(jìn)行的注漿，應(yīng)根據(jù)圍巖體性狀選擇注漿方式。一般來說，裂開注入適用于土粒小、滲透性小的粘土層，滲透注入適用于滲透性好、孔隙率大、粒子在0.5mm以上的砂礫層。結(jié)合光華路車站中側(cè)孔圍巖體地質(zhì)狀況，粉碎砂一粘土層根據(jù)破裂注入原理，采用袖閥管進(jìn)行后退式分段注入的中粗砂一砂礫層根據(jù)滲透注入原理，采用鋼花管進(jìn)行全孔一次注入。

袖閥灌漿是采用預(yù)埋具有單向止?jié){閥的管材，實現(xiàn)一次成孔多次灌漿的目的，灌漿通過灌漿泵加壓后，從袖閥管灌漿管段的灌漿孔進(jìn)入地層，當(dāng)壓力逐漸增大到一定程度時，再加壓漿沿地層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生初期的灌漿流動，此時由于灌漿量小于吃漿量，壓力自動恢復(fù)到平衡狀態(tài)，持續(xù)的灌漿在持續(xù)壓力的作用下使灌漿不斷向外延伸，灌漿在土體中形成抗剪能力強的波浪網(wǎng)狀脈復(fù)合體，增強了整個圍巖的穩(wěn)定性，提高了其耐滲透能力。

鋼花管徑向注漿加固主要是注漿管周圍通過漿液滲透在附近形成堅固的注漿柱體，相鄰注漿管周圍的注漿柱體相互連接，形成連續(xù)的注漿固結(jié)體。同時，注入管與滲透、擴(kuò)散注入液一起形成抗剪強度高的樁體，起到錨固的作用。

3.2施工方法

車站中側(cè)孔間土體加固斷面長度共140m，需加固土方12156.2m3，其中4358.2m3粉碎砂一粘土層需進(jìn)行漿液擴(kuò)散R=0.4m的漿液施工，其馀7798m3

土體加固工程分為兩部分進(jìn)行。第一部分是在南北橫通道內(nèi)注入中側(cè)孔間土體兩端3m范圍進(jìn)行加固，目的是形成止?jié){壁。束縛中間需要注入加固的土體，提高注入效果，保證注入施工的安全性，因此該段土體在注入技術(shù)中采用低流量、高壓力緩慢注入。第二部分是在側(cè)孔內(nèi)加強中間剩馀土體的注入。這個段落的注入工程在側(cè)孔有挖掘尺后立即進(jìn)行。

3.2.1施工參數(shù)

3.2.2施工順序

中側(cè)孔間需要注入的土體從上到下主要分為兩層:上層為中粗砂一卵石層，下層為粉碎砂一粘土層。原則上，根據(jù)挖掘情況，在一定范圍內(nèi)加固上層土體，形成防護(hù)蓋，保護(hù)地表安全，然后根據(jù)澆注設(shè)計要求加固下層土體。

孔與孔之間的注漿施工要采取兩序孔間隔作業(yè)。注漿施工時，偶數(shù)孔以控制注漿量為主，奇數(shù)孔以控制注漿壓力為主。

3．2．3施工流程

注漿工藝的選擇為在側(cè)洞初期支護(hù)施工時預(yù)埋PVC定向孔口管，待初期支護(hù)完成后，沿前期預(yù)留的孔口管的角度和位置，使用地質(zhì)鉆成孔，然后頂入注漿管進(jìn)行注漿。

施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→確定孔位、測量放點→施作PVC導(dǎo)向孔口管→風(fēng)鉆成孔→成孔后頂入袖閥式鋼管進(jìn)行后退式分段注漿(或鋼花管進(jìn)行全孔一次性注漿)→注漿施工的同時。進(jìn)行地表和洞內(nèi)監(jiān)控量測→達(dá)到注漿設(shè)計要求，停止注漿。

3.2.4安全控制

注入施工中，加固地板的安全控制主要采用監(jiān)視測量和人工巡邏的方法。監(jiān)控測量是最主要的控制加強地層變形的措施。該方法通過監(jiān)測注射區(qū)域附近的地表和洞內(nèi)，可以正確理解注射工程中地層的微小變形狀況，及時預(yù)報危險狀況，預(yù)防未然。人工巡邏是在注漿施工中安排人工在地表和洞內(nèi)不斷巡邏，巡邏人員發(fā)現(xiàn)突然出現(xiàn)的危險情況。及時通知注漿人員停止注漿，分析原因、采取措施，將險情造成的損失降至最低。這兩種措施合理安排、互補，構(gòu)成了比較完善的控制地面變形的安全體系。

4加固效果評價

注漿效果評價是決定注漿加固工程是否達(dá)到預(yù)期效果的主要依據(jù)，可采用P1Q1t曲線分析和直接鉆孔的方法。

采用鉆孔檢測的方法，地面改良的效果比較直觀，但隨機性大。根據(jù)現(xiàn)場鉆孔顯示的地質(zhì)狀況，注入結(jié)束后，可以通過分析法結(jié)合注入過程中的P1Q1t曲線分析和反算注入后地層的注入率來判斷注入效果。本工程要求單孔吻合正常的P一Q一t曲線在60％以上為合格，每個注漿單元要求整體吻合。反算方法要求地層注入填充率在50%以上合格。以粉砂粘土地層為例，說明注入加固效果的評價。

4．1P一Q一t線分析

施工選取一個試驗段，在注漿過程中，粉細(xì)砂一粘土層出現(xiàn)的P一Q一t曲線形式。

注漿施工過程中p―t曲線和Q―t曲線均呈波動性。開始注入時，注入壓力為0，注入速度為48L/min，主要是注入管的過程。之后，注漿壓力不斷上升，注漿速度不斷下降，這個過程是開始將注漿管周圍的土層沖開，通過破裂和剪切注入地層。隨著漿液的注入，地層密度提高，注入壓力上升到1.4MPa，注入速度下降到l0~15L/min。持續(xù)一段時間后(約1min)，漿液開始沿著漿液管前進(jìn)，打開新的溢出孔，漿液壓力下降，漿液速度上升，這種變動持續(xù)幾個循環(huán)后，漿液加固的地區(qū)被填充，漿液壓力持續(xù)在1.5MPa，漿液速度持續(xù)在0~10L/min注漿施工所表現(xiàn)的P―Q―t曲線符合所制定的注漿結(jié)束控制標(biāo)準(zhǔn)。

4．2地層填充率反算

選取段總計的注漿量為124．3m3,計算得注漿加固體體積為360m3，根據(jù)勘察報告，取土體的孔隙率為30％。由下式可計算出地層的漿液填充率。

σQ=V，a(1+β+γ)

式σ，q為總注入量(m3)v為注入強化體積(m3)n為地層孔隙率，取0.30的a為地層漿液填充率(%)β為漿液損失率(%)，取15%

a=85.3%。可以看出，土體的裂縫已經(jīng)充分填充，地面已經(jīng)得到了良好的注漿加固。

4.3注漿前后地層滲透系數(shù)計算

根據(jù)注漿試驗和現(xiàn)場注漿情況，采用以下公式計算注漿前后地層滲透能力。

式中，k為滲透系數(shù)(m/s)；ω為地板單位的吸水量[L(minm.m)]；L為注水段長度(m)；γ為注水孔半徑(m)；為注水(注水)穩(wěn)定流量(L/min)；為注水壓力(MPa)。

取前=30L/min、后=7L/min、前=0.1MPa、后=1.0MPa、L=4.5m、γ=0.016m(內(nèi)徑為φ32mm)。計算注入前后地層滲透系數(shù)的比例為

K前/K后=42.86

注入后地層滲透系數(shù)下降一個數(shù)級，其滲透性明顯提高，取得了良好的注入加固效果。

5結(jié)語

站中側(cè)孔間土體采用徑向注漿加固技術(shù)，土體物理力學(xué)指標(biāo)大大改善，增強了圍巖體的整體穩(wěn)定性，提高了其抗?jié)B性。進(jìn)一步的施工實踐證明，分離島式地鐵站采用洞間土體加固技術(shù)，可明顯改善站結(jié)構(gòu)各隔壁室的整體受力性能，控制地層變形，減少地面沉降，保證施工安全。

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