城市地鐵下穿客運(yùn)專線變形控制技術(shù)

房師濤

中水電南方建設(shè)投資有限公司 四川成都 610212

摘要：隨著城市軌道交通行業(yè)的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了大量新建地鐵隧道穿越既有鐵路的工程。新建地鐵盾構(gòu)隧道下穿既有鐵路線路過程中不可避免會造成開挖面周圍土體的擾動，進(jìn)而引起地表變形，使既有鐵路線路發(fā)生隆沉變形，過大的變形甚至?xí)绊戣F路的運(yùn)營安全。本文針對地鐵采用礦山法下穿客專進(jìn)行闡述分析。

關(guān)鍵詞：地鐵下穿客運(yùn)專線；礦山法；施工技術(shù)

1、工程概況

（1）工程背景

被穿越客運(yùn)專線采用CRTSⅠ型板式無砟軌道，扣件采用WJ-7型扣件。地鐵開工建設(shè)時(shí)，被穿越的客專已開始靜態(tài)驗(yàn)收，無砟軌道線路鋼軌已精調(diào)并焊接鎖定，工后沉降要求高。

若按照車站施工完成后，盾構(gòu)掘進(jìn)下穿高鐵，則高鐵運(yùn)營后才能施工至客專下方，盾構(gòu)施工對上方鐵路沉降控制風(fēng)險(xiǎn)極大。

為減少地鐵施工對客專的影響，結(jié)合中間風(fēng)井的設(shè)置，于客專旁設(shè)置中間風(fēng)井，采用暗挖法提前施工客專下方隧道，于客專運(yùn)營前前完成礦山法隧道的施工。

圖1 礦山法隧道與客專位置關(guān)系平面示意圖

（2）工程地質(zhì)情況

根據(jù)地勘資料顯示，穿越段主要地層為由上至下依次為人工素填土、粘土、泥巖。

名稱 容重

/ 彈性模量

泊松比

粘聚力

內(nèi)摩擦角

層厚m

人工素填土 19 / / / / 3

粘土 19.9 7 0.31 35 14 5.3

全風(fēng)化泥巖 20 8 0.3 20 15 6

強(qiáng)風(fēng)化泥巖 22.1 16 0.25 25 25 4.5

中風(fēng)化泥巖 23.4 30 33 9

2、優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）平面優(yōu)化

客專于D1K153+700～+750段以框架涵上跨城市道路，框架涵本身剛度較大，且框架涵底部采用CFG樁地基加固，有利于沉降控制。故選擇地鐵從成洛路下穿隧道框架段下方通過，且下穿段線間距增大為21m。

CFG樁地基加固參數(shù)如下：CFG樁直徑0.5m，間距1.5m，樁長約7.5m，采用梅花形布置，摻水泥級配碎石

（2）線路縱坡優(yōu)化

調(diào)整線路縱斷面，增大隧道埋深，使礦山法隧道完全位于中風(fēng)化泥巖地層內(nèi)，拱頂埋深27.7m，拱頂上約9m為中風(fēng)化泥巖層。

（3）設(shè)計(jì)參數(shù)

區(qū)間正線礦山法隧道斷面近似為圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)凈高為8.1m，內(nèi)凈寬為8m。初期支護(hù)采用間距0.5m的 I22全環(huán)型鋼鋼架，及0.3m厚C25早強(qiáng)噴射混凝土；二襯采用0.5m厚C40鋼筋混凝土。超前支護(hù)采用自進(jìn)式錨桿。

3、施工工藝控制

礦山法隧道施工中重點(diǎn)從以下幾個方面進(jìn)行進(jìn)行工藝控制：

（1）嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”的18字原則組織施工。

（2）拱部120度范圍設(shè)置超前自進(jìn)式錨桿，外插角10度，注漿壓力0.8～1.2MP，注漿類型為1：1水泥漿液。過程中嚴(yán)格執(zhí)行經(jīng)試配選定的配合比，控制注漿壓力及穩(wěn)壓時(shí)間，以保證漿液的滲透范圍。

（3）為減少爆破震動對地面客專沉降的影響，采用人工風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)破碎錘方式進(jìn)行開挖。

（4）為確保左右線同時(shí)施工時(shí)的安全，左右線開挖錯開5m米進(jìn)行。

（5）開挖時(shí)遵循及時(shí)封閉的施工原則。做好土方開挖、鋼架安裝、初支混凝土噴射工序的協(xié)調(diào)配合，做到工序間無縫搭接，使隧道開挖后及時(shí)封閉成環(huán)，保證隧道的初支穩(wěn)定性。

（6）采用上下臺階法施工，上臺階預(yù)留核心土，核心土按1：0.3放坡，長度1.5m～2m。

（7）下臺階施工時(shí)，開挖采用左右側(cè)邊墻錯位開挖的方式進(jìn)行，以防整環(huán)拱腳全部懸空。先開挖一側(cè)的邊墻，開挖步距為一個鋼架間距，單側(cè)挖至設(shè)計(jì)輪廓后，安裝鋼架，噴射混凝土；單側(cè)完成后再進(jìn)行另一側(cè)邊墻的開挖及支護(hù)，最后實(shí)施剩余的仰拱。

（8）初支封閉成環(huán)后，及時(shí)進(jìn)行背后注漿，注漿壓力0.3～0.5mpa。注漿管采用Φ42鋼花管，壁厚3.5mm，長度0.7m，注漿管間距1.0m×1.0m，梅花型布置。注漿管在初支混凝土施工前進(jìn)行預(yù)埋，注漿管外露初支結(jié)構(gòu)0.15m，采用注漿機(jī)注1：1水泥砂漿。

4、監(jiān)測方案

監(jiān)測工作的目的是獲取隧道變形及地表的沉降數(shù)據(jù)，確?？瓦\(yùn)專線軌道沉降滿足要求。監(jiān)測內(nèi)容主要包括地表沉降、客專路基沉降、拱頂下沉等。

4.1地面及路基沉降監(jiān)測點(diǎn)布置

地表沉降觀測點(diǎn)：沿線路中線每5m布設(shè)一個斷面，每個斷面11個點(diǎn)。

地表測點(diǎn)布置圖

路基沉降觀測點(diǎn)：沿線路前進(jìn)方向在線路股道之間以及最外側(cè)兩側(cè)股道之間設(shè)置沉降觀測點(diǎn)，觀測點(diǎn)間距為5m，總監(jiān)測范圍為160m。

4.2、既有鐵路路基沉降控制指標(biāo)

由于客專無碴道床沉降值涉及到鐵路軌道結(jié)構(gòu)安全及鐵路行車安全，其控制指標(biāo)應(yīng)當(dāng)充分考慮既有鐵路軌道變形控制標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)既有鐵路現(xiàn)狀周邊設(shè)施，參考國內(nèi)類似工程經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，在綜合考慮理論計(jì)算分析值的基礎(chǔ)上考慮一定的安全系數(shù)，制定路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

客專無碴軌道路基沉降值控制指標(biāo)mm

變形 報(bào)警值（mm） 控制值（mm）

客專路基段 1.5 2.5

4.3監(jiān)測頻率

監(jiān)測頻率為：在施工前前進(jìn)行第一次監(jiān)測，以取得基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。距掘進(jìn)面<2b（b為洞徑）時(shí)，6次/天；距掘進(jìn)面<5b 時(shí)，2次/天；距掘進(jìn)面>5b時(shí)，2次/周。

4.4監(jiān)測結(jié)果分析

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，礦山法隧道完成后，客專路基最大沉降量為1.6mm。

5、結(jié)論

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)及現(xiàn)場地質(zhì)條件，提出了客專段礦山法穿越的施工方案，在客專運(yùn)營前施工完成地鐵，極大的降低了地鐵運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。

按照“管超前，嚴(yán)注漿，短開挖，強(qiáng)支護(hù)，快封閉，勤量測”礦山法隧道施工原則，可有效控制沉降。研究成果對類似工程有借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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