浅谈广州地铁一号线黄沙

黄启燎

摘 要： 广州地铁一号线黄沙站位于广州市荔湾区西城都荟商场地下，并与商场地下建筑连通。由于地下6处门洞漏水严重又未及时予以封堵，造成地下水大量流失，改变、恶化了该段隧道周边土体结构中地下水分布，致隧道受偏压变形，造成该段隧道结构出现开裂、掉块等问题。本文主要介绍地面旋喷桩施工、隧道管片粘贴芳纶纤维布及安装钢板的加固方案。

关键词： 隧道变形； 旋喷桩； 芳纶布； 钢板加固

1 概况

广州地铁一号线黄沙-长寿路区间（以下简称：黄长区间）为盾构隧道区间，该区间于1998年建成通车，和记黄埔公司实施的地铁一号线黄沙站上盖物业项目（以下简称：和黄建筑）上跨地铁一号线黄沙站及黄长区间，项目施工的基坑和桩基础紧邻车站及区间隧道。2003年和黄建筑开始施工，至2008年底土建結构施工完成。和黄建筑上跨黄沙站及部分黄长区间隧道（上、下行线各约80米），项目占地约4.6万平方米，被黄沙站一分为二，其塔楼部位下的基坑开挖深度约8.8m-12.05m，裙楼部位下的基坑开挖深度约6.9m，基坑底面位于砂层，地下平均水位深度约6.9m，基坑底面位于砂层，地下水丰富，和黄建筑相邻的黄-长区间隧道埋深7.5-8.25米，区间隧道距离基坑围护结构最近距离约5.7m。由于和黄建筑地下6处门洞漏水严重又未及时予以封堵，造成地下水大量流失，改变、恶化了黄长区间该段隧道周边土体结构中地下水分布，致隧道受偏压变形，造成该段隧道结构出现开裂、掉块等问题。

2 黄长区间隧道最新变形情况

根据和黄项目施工期间对黄长区间的监测数据显示，2007年6月该区间下行线隧道部分测点累计沉降变形已达到13.4mm，监测范围内隧道上部有缓慢下沉趋势，上行线隧道距离黄沙站0-80m范围内有朝西北角基坑水平方向发生侧向位移的趋势，截止2008年3月，黄长区间盾构隧道最大累计沉降变形值达14.6mm，期间，区间隧道的下行线局部段道床水沟有开裂冒泥，隧道腰部管片出现明显的渗漏水病害。自2011年1月份以来，发现下行在K5+400-K5+483隧道顶部10点-12点位（面向黄沙站）处管片纵向裂纹较多，大多数裂纹贯穿整块管片，最大宽度约接近0.58mm，上下行裂纹总数共125条，掉块8处。

3 加固方案

根据黄长区间隧道最新变形情况，广州地铁总公司启动一级预案，组织专家进行专项评估并对加固方案进行研讨。由于黄长区间已经处于严重损伤状态，为了保证地铁一号线的运营和乘客生命财产安全，必须立即对其进行加固处理，经研究主要有以下几步加固措施：

第一步：在地面进行旋喷桩土体加固施工。

第二步：隧道内管片裂缝修复、粘贴芳纶纤维布加固。

第三步：隧道内增设钢板作为隧道结构加强措施。

3.1 地面旋喷桩加固施工

3.1.1 旋喷桩加固原理

旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基达到加固。

3.1.2 旋喷桩施工工艺及注意事项

根据黄沙站地面现场勘察及各单位碰头讨论，加固措施采用双排Φ700@500双管旋喷桩进行加固， 整个加固共需139根桩。考虑到要保证旋喷桩的加固体效果，旋喷桩加固至不透水层，加固深度约18-24m。施工工艺如下：

（1）旋喷桩施工工艺流程

高压旋喷桩的施工采用钻机钻孔，然后插入旋喷管进行喷注水泥浆的方法来完成，其施工工序主要包括测量放线、钻孔、浆液配制、旋喷注浆。

（2）施工注意事项

① 放线必须准确，旋喷桩位布置好后，插上标记，施工时注意保护，确保桩位不错位。

② 钻具下入孔内，钻头应距离孔底钻渣面30～50cm，启动泥浆泵，泥浆循环1～2min，慢慢将钻头放至孔底，轻压慢钻数分钟后，逐渐增加转速和增大钻压，并适当控制钻速。

③ 对实际孔深、孔位和每个钻孔内的地下障碍物如与工程地质报告不符等情况均应详细记录。

④ 旋喷桩施工前，应进行水泥浆配比等试验；检查机械设备并试运作，检查喷射情况以及各部位密封是否封闭，保证施工时正常工作。

⑤ 施工时，随时检查钻杆垂直度，保证垂直度，使旋喷桩与钻孔桩的咬合密实。

3.2 隧道内管片芳纶布加固施工

考虑到盾构管片病害的发生，一定程度上降低了管片原结构的受力稳定性。为加强原管片的结构受力性能，需在管片裂缝注浆修复后粘贴芳纶纤维布。芳纶纤维布加固施工主要包括管片螺栓孔位补平处理及管片粘贴芳纶纤维布表面处理两个部分。

3.1管片螺栓孔位补平处理

为保证芳纶布粘贴的完整、连续性，需在粘贴芳纶布前对管片螺丝孔位进行补平（与管片面齐平）处理。其主要施工要点为：

（1）对管片螺栓孔位进行除尘处理，要求无浮尘、无颗粒。

（2）在螺栓孔位钻孔，固定不锈钢膨胀螺栓，植入2条或2条以上的不锈钢膨胀螺栓。

（3）对螺栓孔位涂刷EAA界面剂，要求涂刷均匀不露白。

3.2管片粘贴芳纶纤维布表面处理

（1）被粘贴的管片表面应打磨平整，除去表面浮浆、油污等杂质。转角粘贴面处应打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。

（2）粘贴表面凸凹度不大于1mm，需清理干净并保持干燥。

3.3 隧道管片安装钢板加固施工

通过在隧道内管片表面粘贴芳纶纤维布，使盾构管片与芳纶纤维共同受力，增强原有结构受力性能。但为长远保证该区间隧道的结构安全特别是地铁的正常运营，需采取隧道内安装钢环的技术措施对该范围隧道管片结构进行加固。

整个加固施工可分为前期筹划阶段、施工准备阶段、前期施工阶段、施工阶段、收尾阶段五个阶段，施工主要流程示意如下：

图3-1施工主要流程示意图

3.3.1钢环分块（尺寸、规格、分块）

（1）钢环宽度现场实际测量采用850mm，钢环共分为5块，底部两块牛腿和上部三块环板；

（2）牛腿所用钢板厚度为30mm，弧长约为2.4m；

（3）上半环考虑避开隧道内各种排架分为3大块（其中2块约3.1m，顶部1块约3m），钢板厚度采用20mm，最大单块重量约为414公斤；

（4）钢板采用外弧面聚脲喷涂防腐的钢板；

（5）钢板材质：20mm厚钢板，材质为Q345B，焊接采用CO2气体保护焊；30mm厚钢板，材质为Q235B；焊接采用CO2气体保护焊。

以上钢板尺寸是初步测量后估计，最终尺寸需现场与设计单位进一步放样确认。

3.3.2机械手及平板设计、加工

施工前根据施工环境确定机械手设计方案并开始加工（包括机械手安装用配套平板）。同时在施工前准备好备品、备件，施工过程做好定期保养和维护；

3.3.3隧道管片预处理

对于管片环、纵缝进行临时封堵处理，对道床进行切割和凿除，钢环进行放样、加工（包括防腐处理）。

3.3.4管线改排

施工前将施工范围内有影响的管线临时进行改排，具备钢环安装条件，而在施工完成后进行恢复。

4 结束语

通过旋喷桩土体加固施工，能够及时地对土体进行加固，防止水土流失；通过对隧道内管片裂缝修复、粘贴芳纶纤维布加固及隧道内增设钢板，有效地加强了隧道结构，增加其安全性能，保证地铁的安全运营。

参考文献

[1] 旋喷桩、SMW桩在基坑围护结构中的应用. 铁道工程学报， 2009.03.15

[2] 芳纶纤维布在混凝土结构中的应用与发展. 公路交通科技， 2006.01.30

[3] 运营地铁盾构隧道钢板加固设计与施工. 广东土木与建筑， 2012.07.15