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地铁的建设不仅可以缓解城市人口交通拥挤的问题，而且它也代表着一个城市的发展水平。然而地裂缝的出现不仅造成了建筑物损坏、道路变形、管道破裂、边坡失稳等灾害性的事故，同时也给地铁等地下结构物带来了威胁。目前，已查明我国26个省市出现了具一定规模的地裂缝1003处，约6000多条，不仅如此，随着地下水的开采及人类工程活动的影响，地裂缝仍在不断地发展。
2.工程实例
2.1工程概述
西安市地铁某区间，线路全长约5.13km，该区间属黄土梁洼区，地层从上到下依次为人工填土、黑垆土、新黄土、古土壤、老黄土、饱和软黄土、粉质粘土，洞身主要穿过古土壤、饱和软黄土及老黄土层。拟建的区间建筑范围无地表水，76m以内地下为地下潜水。勘察结果表明稳定水位埋深15.20～22.70m，高差达6.51m，南高北低，流向NE19°，最大流速7.92m/d，平均流速6.96m/d，水位年变幅2m左右。在f11及f12地裂缝上下盘水位呈错台状，上（南）盘均高于下（北）盘。
3.施工工艺
3.1基本原理
超前小导管注浆技术是在工作面周边按一定倾角将小导管打入围岩，借助注浆泵的压力，使浆液通过小导管渗透、扩散到岩层空隙或裂隙中，以改善岩体的物理力学性能，这样即可止水，又能在工作面周围形成一定厚度的承载壳，同时小导管还起到超前锚杆的作用，从而达到固结围岩，提高掌子面岩层的自稳能力。它是目前采用较多的一种超前支护方法，广泛应用于支护自稳时间短的软弱破碎带、 浅埋软弱围岩和严重偏压隧道，对砂层、砂卵石层、断层破碎带、涌水隧道也有很好的效果。
3.2小导管的设计原则
采用小导管预支护的根本目的是为防止开挖时掌子面前方围岩不能自稳而出现较大地面沉降以至不能满足地下管线、地上建筑物的安全要求甚至出现涌水、流沙、围岩坍塌。在施工设计时,应充分考虑支护时间、支护类型和支护参数的选择：(1)小导管的间距应根据掌子面前方的地质条件和其自稳能力决定,通常按每米3～4根布置；(2)小导管的外插角(是指小导管与隧道开挖轮廓的夹角α)应考虑小导管的长度和钢架的间距,通常以10°～20°为宜；(3)考虑一次掘进进尺及前后小导管之间的搭接长度，一般不宜小于1.0 m。
3.3小导管的施工技术
根据隧洞的开挖直径6.88~7.80m、每循环的实际进尺3～5m以及小导管的设计原则, 考虑到不同地段的实际地质情况，对过f11、f12地裂缝段隧道衬砌B断面和过绕城高速立交桥及人工填土较厚段YDK21+320~YDK21+420 (ZDK21+315~ZDK21+380) A'型断面，开挖前采用双层超前小导管注浆预加固地层,并作超前支护辅助施工。支护参数如下：①双层超前注浆小导管: Φ42普通钢管,壁厚3.5mm，L=3m,环向间距0.30m,纵向间距1.5m, 外插角内层10°和外层30°左右，拱部150°范围环向布设，外层钢管保证1.0 m的水平投影搭接长度,每1.5 m施作一次外层管,为注浆孔断面布置图，注水泥-水玻璃双液浆；②喷混凝土:C25早强混凝土,厚300mm,全断面支护; ③格栅钢架:间距0.5m;④钢筋网:全断面设双层钢筋网,环纵向筋均为Φ6.5钢筋;初喷40mm厚混凝土,挂钢筋网,网距150mm×150mm.钢筋网喷混凝土保护层不小于20mm; ⑤边墙设置Φ42×3.5注浆小导管，长3m,外插角30°；⑥施工过程中，每侧拱脚(墙脚)均设2根锁脚锚管，锁脚锚管采用42mm钢管,L=3m，注水泥－水玻璃双浆液；⑦纵向连接筋：Φ22螺纹钢，初期支护及临时支护结构纵向连接筋每榀设置，全断面设置内外双层梅花型布置，环向间距1000mm。
3.4效果检验评价
(1)围岩预支护效果
经过开挖证实,小导管注浆把开挖轮廓线周边一定范围内的破碎围岩固结成整体,形成了坚固的支护壳体,使掌子面前方围岩的刚度和强度得到了提高了,减小了因隧道开挖产生的围岩松弛、坍塌或地面沉降,从而保证了掌子面前方土体的安全稳定。
(2)地面沉降控制
自2010年7月该区间开工以来，地铁施工已经穿越了地裂缝f11，隧道拱顶下沉在采用超前小导管注浆预支护施工措施后,得到了有效控制，根据地表沉降监控量测数据分析得知,该地段无论地表沉降监测点还是地下隧道内沉降监测点最大累计沉降值均远小于预警值(30 mm),随后的监测数据显示此段沉降已稳定。同时经施工过程中观察,地面没有出现因沉降引起的裂纹,保证了路面的正常通行和附近管线的安全。 |
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