新建隧道對(duì)下穿既有地鐵的施工保護(hù)措施

肖 洪

中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司，廣東深圳市

新建隧道對(duì)下穿既有地鐵的施工保護(hù)措施

肖 洪

中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司，廣東深圳市

以廣州花城大道隧道上跨廣州地鐵五號(hào)線和地下電力管廊為工程背景,在簡(jiǎn)要說(shuō)明了新建隧道跨越既有地鐵區(qū)段的施工設(shè)計(jì)后闡述了其施工過(guò)程。隨后，詳細(xì)介紹了施工過(guò)程中采取的一系列施工保護(hù)措施，可供今后類似工程參考借鑒。

新建隧道；既有地鐵；施工過(guò)程；施工保護(hù)措施

隨著城市地鐵及其它市政地下工程的大量建設(shè)，新建隧道上跨既有地鐵隧道的情況越來(lái)越多。新建隧道的施工必然會(huì)對(duì)周?chē)貙赢a(chǎn)生擾動(dòng)，從而可能引起既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力和變形。為了保證既有地鐵隧道的安全，防止地鐵隧道發(fā)生上浮，必須采取一系列施工保護(hù)措施。本文以廣州花城大道隧道上跨廣州地鐵五號(hào)線和地下電力管廊為工程背景，詳細(xì)介紹了施工過(guò)程中采用的施工保護(hù)措施。

1 工程概況

花城大道隧道工程是廣州市獵德大橋系統(tǒng)工程的重要組成部分，位于獵德大道與花城大道交叉口。隧道下穿花城大道，設(shè)計(jì)為雙向6車(chē)道的明挖暗埋隧道，全長(zhǎng)465m，由三段組成。中間段為暗埋段，長(zhǎng)140m；南北兩段為敞開(kāi)段，分別長(zhǎng)173m和152m。在獵德大道與花城大道交叉路口段分別跨越沿東西走向的地下電力管廊和地鐵五號(hào)線。

工程施工場(chǎng)地的地貌為珠江三角洲沖積平原，地勢(shì)平坦，地面標(biāo)高約為7.64m～7.92m。隧道結(jié)構(gòu)底板主要位于亞黏土層；鉆孔圍護(hù)樁樁底主要位于全風(fēng)化粉砂巖層中，部分進(jìn)入中風(fēng)化巖層內(nèi)，局部位于亞黏土層內(nèi)；地鐵隧道結(jié)構(gòu)底板主要位于強(qiáng)～中風(fēng)化砂礫巖中，頂板亞黏土層中，洞身穿越亞黏土、全～中風(fēng)化砂礫巖。場(chǎng)區(qū)混合地下水位埋深1.0m～4.3m，地下水位標(biāo)高4.4m～6.7m。

2 施工保護(hù)設(shè)計(jì)概況

整個(gè)隧道可分為三個(gè)區(qū)段，即A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)。其中B區(qū)為跨越地鐵隧道區(qū)段，其設(shè)計(jì)起訖里程為K0+477.805～K0+526.553，A區(qū)和C區(qū)為B區(qū)兩側(cè)的隧道區(qū)段。B區(qū)隧道屬暗埋段，其主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用單箱雙室箱形結(jié)構(gòu)，洞內(nèi)凈高5.2m，每個(gè)箱凈寬13.05m。上跨正在建設(shè)的地鐵五號(hào)線，地鐵隧道采用盾構(gòu)法施工，其隧道直徑為6m，左右線間距為13m，隧道頂標(biāo)高為-2.68m，距花城大道隧道底板3.07m。

B區(qū)基坑深度在0～8m之間，圍護(hù)結(jié)構(gòu)沿隧道橫向采用φ1200mm鉆孔樁及樁間φ600mm旋噴樁支護(hù)，樁芯采用C25鋼筋混凝土，中心間距140cm，基坑較深時(shí)采用空間桁架內(nèi)支撐支護(hù)；沿花城大道方向采用分臺(tái)階放坡開(kāi)挖支護(hù)，放坡開(kāi)挖端采用雙排φ600mm旋噴樁帷幕止水，放坡開(kāi)挖坡度為1:1.5，坡面采用10cm厚C20噴射混凝土和φ6mm@300mm×300mm鋼筋網(wǎng)支護(hù)。

為防止B區(qū)基坑開(kāi)挖后，由于地下水的浮力和上部土體卸載的影響，使地鐵隧道發(fā)生上浮，設(shè)計(jì)采取在B區(qū)隧道結(jié)構(gòu)邊線外6m以內(nèi)、地鐵隧道左右線外5m以內(nèi)的范圍對(duì)地鐵隧道進(jìn)行全斷面注漿加固處理，同時(shí)在B區(qū)該段隧道基底設(shè)置φ32mm抗浮錨桿和C30鋼筋混凝土壓板來(lái)限制地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形。

3 施工過(guò)程

花城大道隧道施工采取B區(qū)基坑為先導(dǎo)，兩端基坑相適時(shí)接應(yīng)，盡可能實(shí)現(xiàn)相同工序平行展開(kāi)，不同部位流水作業(yè)。為嚴(yán)格控制地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形，徹底解決地鐵隧道上浮的問(wèn)題，更好地保護(hù)地鐵隧道，基層加固采取從地面直接施工，花城大道隧道B區(qū)基坑采取控制性拉槽分段放坡開(kāi)挖、預(yù)留2m厚人工清底并及時(shí)施作地鐵隧道抗浮結(jié)構(gòu)體系的方法進(jìn)行施工?；娱_(kāi)挖完成后，及時(shí)施工隧道主體結(jié)構(gòu)并回填，施工全程進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)并及時(shí)反饋指導(dǎo)施工，同時(shí)定期向地保辦上報(bào)隧道變形情況。具體施工步驟為：

（1）首先在電力管廊及地鐵五號(hào)線隧道兩側(cè)沿地鐵五號(hào)線隧道方向K0+477.805和K0+526.553處施作兩排鉆孔灌注樁。然后施作兩端雙排咬合旋噴樁，完全封閉基坑。并對(duì)電力管廊、地鐵五號(hào)線隧道區(qū)間范圍全斷面注漿。

（2）從第二塊混凝土板中線開(kāi)始，沿花城大道方向?qū)ΨQ分段向兩邊分臺(tái)階放坡開(kāi)挖。當(dāng)開(kāi)挖到底后，及時(shí)進(jìn)行抗浮錨桿與鋼筋混凝土壓板的施工，架設(shè)空間桁架支撐結(jié)構(gòu)。并對(duì)邊坡進(jìn)行噴錨支護(hù)，施作護(hù)坡平臺(tái)段抗浮結(jié)構(gòu)。

圖1 施工步驟圖

圖2 抗浮錨桿與鋼筋混凝土壓板縱剖面圖

（3）施作隧道主體結(jié)構(gòu)及防水施工。最后隧道頂板范圍內(nèi)堆載預(yù)壓，回填至設(shè)計(jì)路面。

4 施工保護(hù)措施

4.1 采用回旋鉆機(jī)施工鉆孔樁

花城大道隧道B區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ120cm的灌注樁，由于地鐵隧道結(jié)構(gòu)對(duì)震動(dòng)比較敏感，如采用傳統(tǒng)的沖孔樁機(jī)施工方法會(huì)產(chǎn)生沖擊震動(dòng)，勢(shì)必引起隧道結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，導(dǎo)致安全隱患。針對(duì)本隧道近距離跨越地鐵五號(hào)線的工程特點(diǎn)，為保證地鐵結(jié)構(gòu)安全，采用回旋鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔灌注樁的施工。該方法采用鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)切削土巖，泥漿循環(huán)排渣，不會(huì)產(chǎn)生沖擊震動(dòng)，成樁施工質(zhì)量有保證，滿足對(duì)地鐵隧道的安全保護(hù)要求。

4.2 袖閥管全斷面注漿

為防止基坑開(kāi)挖后軟弱地基對(duì)地鐵隧道的影響，采取在B區(qū)地鐵隧道結(jié)構(gòu)邊線外對(duì)地鐵隧道進(jìn)行全斷面注漿加固處理，注漿范圍：平面范圍為距地鐵隧道左（右）線之間結(jié)構(gòu)邊線外1.5m全部土體，地鐵隧道結(jié)構(gòu)邊線外側(cè)1.5～5m以內(nèi)的土體；立面范圍為花城大道隧道基底至基底下12m。注漿施工在地面進(jìn)行，采用袖閥管注漿，單根管長(zhǎng)16m，注漿管間距為100cm×100cm，梅花形布置，采用分段后退式注漿方式。

4.3 基坑開(kāi)挖與鋼桁架支撐施工

基坑開(kāi)挖在地表注漿加固施工完后進(jìn)行，采用沿隧道中線拉槽開(kāi)挖，沿花城大道對(duì)稱分段刷坡方式進(jìn)行施工，減少每次開(kāi)挖量，防止因大面積開(kāi)挖地鐵五號(hào)線隧道上覆土體而引起地基反彈，造成地鐵隧道變形。

采用兩臺(tái)挖掘機(jī)沿隧道中線放坡拉槽開(kāi)挖，采用分層分段開(kāi)挖，底槽開(kāi)挖寬度控制在8m以內(nèi)，放坡開(kāi)挖坡度為1:1.5，開(kāi)挖盡量采用輕型挖掘機(jī)，必要時(shí)采用人工開(kāi)挖，防止重型設(shè)備集中荷載壓壞地鐵隧道。隨著開(kāi)挖到底后及時(shí)組織地鐵隧道抗浮結(jié)構(gòu)壓頂保護(hù)施工，壓頂保護(hù)施工完成后繼續(xù)沿隧道橫向?qū)ΨQ分段刷坡，基坑開(kāi)挖時(shí)加強(qiáng)對(duì)地鐵隧道的監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析，反饋指導(dǎo)施工，確保處于可控狀態(tài)。

由于花城大道隧道B區(qū)基坑受電力管廊和地鐵五號(hào)線的影響，無(wú)法設(shè)置中立柱，鑒于該基坑跨度較大，設(shè)計(jì)采用鋼管支撐、鋼桁架支撐體系。支撐體系施工時(shí)，先將鋼托盤(pán)焊裝在提前預(yù)埋于冠梁內(nèi)的鋼板上，然后采用2臺(tái)80T履帶吊車(chē)將組裝好的單根φ600mm，t=14mm的鋼管支撐吊裝就位，再采用φ299mm，t=6mm鋼管將相臨的兩根鋼支撐焊接為一組。每組鋼支撐和它們之間連接的φ299mm鋼管共同組成空間桁架。

由于花城大道隧道B區(qū)基坑受電力管廊和地鐵五號(hào)線的影響，無(wú)法設(shè)置中立柱，鑒于該基坑跨度較大，設(shè)計(jì)采用鋼管支撐、鋼桁架支撐體系。支撐體系施工時(shí)，先將鋼托盤(pán)焊裝在提前預(yù)埋于冠梁內(nèi)的鋼板上，然后采用2臺(tái)80T履帶吊車(chē)將組裝好的單根φ600mm，t=14mm的鋼管支撐吊裝就位，再采用φ299mm，t=6mm鋼管將相臨的兩根鋼支撐焊接為一組。每組鋼支撐和它們之間連接的φ299mm鋼管共同組成空間桁架，如圖3所示。

4.4 抗浮錨桿與鋼筋混凝土壓板施工

為解決地鐵隧道抗浮問(wèn)題，在花城大道隧道該節(jié)段基底設(shè)置抗浮錨桿和鋼筋混凝土壓板，對(duì)地鐵形成保護(hù)框架，限制其變形。

錨桿采用直徑Φ32mm@100cm，單根長(zhǎng)度均為12米，整個(gè)基坑底共設(shè)4塊壓頂鋼筋混凝土板，每塊板兩端各設(shè)5根錨桿，共40根。錨桿成孔直徑為φ80mm，注漿材料采用42.5R普通硅酸水泥，水泥漿的水灰比不大于0.45。

抗浮錨桿施工完成并檢測(cè)合格后，在基底設(shè)置鋼筋混凝土壓板，將地鐵隧道兩側(cè)的錨桿與壓板聯(lián)為一體，防止基底土體回彈造成地鐵隧道上浮。鋼筋混凝土壓板設(shè)計(jì)為11500mm（長(zhǎng)）×5000mm（寬）×500mm（厚），橫縱面鋼筋均采用Φ25mm@100mm布置，拉筋采用Φ14mm@300mm×300mm布置，板混凝土設(shè)計(jì)為C30普通混凝土，采用現(xiàn)澆法施工。

4.5 主體結(jié)構(gòu)施工

花城大道隧道B區(qū)主體結(jié)構(gòu)待土方開(kāi)挖及鋼筋混凝土壓板施工完成后，在混凝土壓板上重新鋪設(shè)墊層混凝土再進(jìn)行施工，隧道結(jié)構(gòu)與混凝土壓板為即獨(dú)立又相互作用的聯(lián)合受力體。

隧道B區(qū)主體結(jié)構(gòu)分為二段，即跨電力管廊段和跨地鐵隧道段，按“水平分段、豎向分層、逐層由下往上平行順筑”施工。結(jié)構(gòu)按先底板、后側(cè)墻、再換撐及頂板的順序進(jìn)行組織。采用人工現(xiàn)場(chǎng)綁扎鋼筋，大塊定形鋼模和滿堂支架立模，商品混凝土泵送入模。防水施工、鋼筋制安、模板腳手架架設(shè)、混凝土澆筑等施工項(xiàng)目按工序施工的先后順序配合結(jié)構(gòu)施工平行進(jìn)行。

4.6 監(jiān)測(cè)措施

由于花城大道隧道基坑距地鐵既有線隧道較近，在基坑開(kāi)挖施工期間可能會(huì)對(duì)既有線隧道產(chǎn)生一定的影響。為了解施工期間對(duì)既有線的影響程度，確保既有線隧道的結(jié)構(gòu)安全，需對(duì)既有隧道進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)控量測(cè)，通過(guò)及時(shí)反饋、分析監(jiān)測(cè)信息來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，做到信息化施工。

根據(jù)設(shè)計(jì)文件以及相關(guān)規(guī)范，結(jié)合類似工程中的施工及監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，兼顧監(jiān)測(cè)方便、快速，能夠準(zhǔn)確指導(dǎo)施工，確定地鐵隧道的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及頻率，見(jiàn)表1所示。

表1 施工監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及監(jiān)測(cè)頻率表

5 結(jié)語(yǔ)

本文以廣州花城大道隧道上跨廣州地鐵五號(hào)線和地下電力管廊為工程背景，闡述了合理有序的施工過(guò)程，并詳細(xì)介紹了施工過(guò)程中采取的一系列施工保護(hù)措施。當(dāng)新建隧道工程上跨既有地鐵隧道時(shí)，為降低施工工程對(duì)既有地鐵隧道的不利影響，保證地鐵隧道的安全，可采用回旋鉆機(jī)施工鉆孔樁、袖閥管全斷面注漿、分層分段開(kāi)挖基坑、鋼桁架支撐體系、抗浮錨桿及鋼筋混凝土壓板等一系列措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。

10.3969/j.issn.1001-8972.2013.06.023