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摘要：地裂缝破碎带是西安市独有的城市地质灾害，西安市目前通过勘察手段确定的地裂缝破碎带有14条，覆盖城市面积约155km2，西安几乎所有地铁线路都会与地裂缝有所交集，受地裂缝活动影响，地裂缝段地铁隧道往往采用扩大断面的方式以应对地裂缝活动对地铁运营造成的影响，而因地裂缝段隧道长度一般较短，大部分采用浅埋暗挖法施工，地裂缝段地层破碎带地层裂隙显著，自稳性差，裂隙往往自然形成了过水通道，开挖过程中往往会出现裂隙涌水滑塌等问题，造成地下管线或临建建构筑物不均匀沉降等安全问题。地层中的裂隙水及土体的不稳定性对暗挖隧道初支开挖施工安全工提出了很高的要求，本文主要阐述地铁暗挖隧道穿越地裂缝破碎带施工中深孔注浆的应用，对西安地铁暗挖隧道穿越地裂缝破碎带施工提出意见与建议。

关键词：  地裂缝    破碎带   滑塌  深孔注浆

前言：在西安地铁建设中，浅埋暗挖法施工的地铁隧道位于水位线以下时，往往在会设计为先降水后开挖。而对于穿地裂缝破碎带范围受地层影响，设计方往往会以加密降水井的方式来解决地裂缝范围地下水对暗挖隧道施工的影响。通过f4、f9、f9’、f10地裂缝段暗挖隧道施工来看，隧道位于水位线以下时，仅靠加密降水井难以达到完全控制地下水的目的，本文结合f4、f9、f9’、f10地裂缝段暗挖隧道施工案例，分析西安地裂缝范围隧道开挖施工中采用深孔注浆方案对地下水的控制的必要性。

1、工程案例

案例一;西安地铁五号线高新四路站～劳动南路站暗挖区间穿越f4地裂缝破碎带，采用CRD法开挖，隧道开挖范围除局部拱顶存在砂层外，其它范围为古土壤、粉质粘土，基底位于粉质粘土层，场地地下水位埋深介于11.8m～15.8m，隧道底板埋深20.8m，隧道80%位于水位线以下。原设计为先降水后施工，地裂缝段降水井加密后间距为10m。隧道开挖至地裂缝影响区时发现地层破碎，邻近地裂缝时下导洞出现大量涌水（降水水位正常），受水流影响掌子面垮塌严重，无法进行开挖。经测量涌水量最大约10m3/h，涌水处为地层内自然形成的过水通道，安全隐患较大，为确保施工安全，采取了深孔注浆措施，对下导洞涌水处进行止水加固注浆，注浆范围为下导洞初支外2m，注浆深度20m，实际布孔数量8孔，通过注浆加固，涌水情况得到了有效控制;工后沉降监测最大为-65mm;

案例二;西安地铁八号线东仪路站～会展中心站暗挖区间穿越f9及f9’地裂缝破碎带，隧道开挖范围主要为古土壤、老黄土，场地地下水位埋深介于12m～18m，隧道底板埋深22m，隧道位于水位线以下。原设计为先降水后施工，地裂缝段降水井加密后间距为10m-12m。施工期间掌子面土体破碎严重，渗水量较大，设计加固方式为超前小导管注浆（注水泥浆），地下水采用管井井点降水措施。经过工程实际使用，并且多次调整浆液配比、小导管长度、小导管间距、注浆压力等参数，均因导管长度短无法保压，导致扩散范围有限，无法完全达到加固掌子面土体的效果。降水井井内水位已将至设计标高，但实际地层破碎严重，裂隙已自然形成过水通道，水流沿着裂缝流入开挖面，掌子面土体受水流冲刷，沿着裂隙免大面积滑塌，安全隐患较大，因带水作业导致的施工环境差，格栅焊接质量不合格反复返工等因素造成工人频换罢工，严重影响施工进度。最终通过优化方案，采取了深孔注浆措施，对涌水处进行止水加固注浆，注浆范围为下导洞初支外2m，注浆深度上盘20m，下盘12m，布孔数量4孔，通过注浆加固，开挖面土体稳定性得到保证、渗水情况得到了有效控制。不仅消除了施工安全风险，同时施工环境、施工质量及工期得到保证;工后沉降监测最大为-82mm;

案例三;西安地铁八号线会展中心站～雁塔南路站暗挖区间穿越F10地裂缝，隧道开挖范围主要为老黄土、古土壤、粉质粘土，场地地下水位埋深介于16m～18m，隧道底板埋深28m，隧道90%位于水位线以下。原设计为先降水后施工，地裂缝段降水井加密后间距为10m-12m。开挖期间下导洞出现大量渗水，约6m³/小时，掌子面土体受水流影响沿着裂隙发生滑塌;期间降水井运转正常，为保证该段隧道开挖掌子面及地下管线安全，对隧道下导洞涌水部位采取了深孔注浆措施，注浆范围为下导洞初支外1.5m，注浆深度上盘20m，布孔数量4孔，地裂缝裂隙水得到了有效控制，地层裂隙均被浆液所充填密实，开挖过程有效降低了坍塌风险;工后沉降监测最大为-74mm;

2、案例分析

在上述穿越f4、f9、f9’、f10四条地裂缝隧道施工期间，隧道开挖范围均存在明显的地层裂隙、降水井无法完全疏干地下水、受水流影响掌子面垮塌严重、带水作业无法施工等情况。降水井设计均针对地裂缝在常规布置的基础上进行了加密考虑，但仍然无法达到预期的效果。按照实际地层状况分析，地层大部分为老黄土、古土壤、粉质粘土，在地裂缝活动的挤压导致地层内出现错位、断裂，形成了自然的过水通道，越是靠近地裂缝主要影响区，地层内裂隙越多，地层裂隙无形中变成了n多条自然过水通道，下水非常丰富。而地铁隧道埋深一般均处于20米左右，适合的降水方式为管井降水，而管井降水为点状降水，布置间距一般为15～20米，地裂缝段一般加密到10m，受地裂缝裂隙影响，降水井即使加密到10m间距，也无法保证完全将地层内的裂隙水疏干，汇水面积有限，在隧道开挖施工中地裂缝影响区地层的裂隙对围岩的自稳性造成了不利影响，加上未疏干的裂隙水浸湿后土体沿着裂隙滑塌掉块危及施工安全。在f4、f9、f9’、f10开挖期间地层内均出现了较大的过水通道，隧道开挖至地裂缝影响区域形成临空面时，涌水量逐步变大，对开挖安全造成了不利影响。通过采取的深孔注浆措施后，浆液对裂隙进行了有效填充，一个是有效的截断了裂隙水，二是浆液对裂隙填充后地层自稳性大大的提高，围岩稳定，无掉块滑塌现象。按照注浆效果统计，案例一施工期间设计布孔为16孔，实际施工到第6孔时浆液用量急剧降低，第7、第8孔时按照设计1.2mpa完全无法注入，开挖后实际注浆效果良好，裂隙填充较好，涌水完全得到了控制，裂隙填充及浆液扩散方面在开挖超出注浆范围6m后仍然有浆脉可见。故在案例二及案例三施工期间为加快施工进度，结合案例一注浆参数综合考虑后将注浆压力调整到了1.8Mpa，计划布孔6孔，实际施工到第4孔时浆液用量急剧降低，第5孔时注浆压力已接近1.8Mpa，此时掌子        面涌水也明显得到了有效控制，隧道开挖后实际注浆效果良好，裂隙填充饱满，开挖后超出注浆范围8m后仍然可见裂隙内浆液填充密实。

3、结论及建议

3.1结论：

通过在f4、f9、f9’、f10四条地裂缝隧道施工中看，当隧道埋深位于水位线以下时，在穿越地裂缝破碎带施工中仅靠降水难以达到预期效果，当隧道穿越地裂缝破碎带开挖过程遇到地下水影响隧道开挖且掌子面存在滑塌风险时，辅以深孔注浆对土体进行加固保证无水作业是必要的，对施工安全及工程进度是有保证的。根据案例分析，地裂缝影响区地层较为破碎，裂隙有利于浆液扩散，可考虑减少注浆孔布置间距，降低费用，节约工期，可以以注浆压力、浆液注入量及掌子面止水效果作为评判依据。

3.2建议：

1）当隧道位于水位线以下穿越地裂缝影响区时，建议从设计方面考虑深孔注浆措施作为止水和防止滑塌的技术措施;

2）隧道开挖进入地裂缝影响区时严格按照规范规定打设超前探孔，确认前方地层情况以指导安全施工;

3）地裂缝范围提前打设水位观测孔，用于监测地裂缝范围地下水情况，若持续降水观测孔水位仍位于底板上方，应在邻近地裂缝影响区及时采取深孔注浆止水措施，防止地裂缝涌水涌砂或者滑塌伤人，降低施工风险;

4）地裂缝影响区地层破碎，裂隙明显，深孔注浆扩散条件较好，为防止浆液浪费，可通过调整浆液凝结时间，控制浆液填充范围。

针对矿山法施工中的开挖面渗水、涌水、坍塌风险应对措施：

地裂缝段采用矿山法施工时应采取降水、超前小导管注浆加固、WSS深孔注浆加固三方面的措施，加强监控量测，增加地质素描和超前地质预报等地质探查手段，确保无水作业及土方开挖安全。

参考文献

[1]《城市轨道交通工程地质风险控制技术指南》建办质{2020}47号

[2]《西安地裂缝场地勘察与工程设计规程》（DBJ 61-6-2006）