新建地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術(shù)研究

彭 丹

（中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司，湖北 武漢 420074）

新建地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術(shù)研究

彭 丹

（中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司，湖北 武漢 420074）

目前，城市建設(shè)規(guī)模的擴大造成城市用地日益緊張，當(dāng)?shù)罔F線路相互交叉，為了滿足換乘需要，需要下穿既有地鐵線路。暗挖地鐵車站下穿既有地鐵隧道工程施工難度較大、開挖量較高。文章首先對地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術(shù)進行了概述，其次結(jié)合工程實例分析了地鐵施工技術(shù)要點，最后對施工控制措施進行了總結(jié)。

地鐵隧道；下穿既有地鐵施工技術(shù)；WSS加固；不均勻沉降；結(jié)構(gòu)托換

1 概述

當(dāng)新建隧道與既有線路距離較近時，需要處理好新建隧道和既有結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，在施工中需要就既有結(jié)構(gòu)的影響、既有線路的重要性等進行重點考量。根據(jù)以上影響因素可以對新建線路施工進行分類，分為無影響區(qū)、施工需注意區(qū)和需采取措施區(qū)。需要依據(jù)工程所在區(qū)域、新建工程規(guī)模和結(jié)構(gòu)位置關(guān)系等多種因素編制科學(xué)的施工方案。

2 地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術(shù)分析

在隧道下穿工程建設(shè)過程中，最為關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)就是對既有地鐵進行加固處理，從而有效控制地鐵變形問題。在加固處理過程中，需要先對鋼軌進行加固，通過護軌建設(shè)以及規(guī)矩拉桿等多種方法對軌道變形進行控制，可有效避免施工階段出現(xiàn)變形，對工程建設(shè)進度造成不利影響。此外在下穿軌道建設(shè)過程中，需要對既有軌道鋼軌以及軌道床體的連接位置進行全面檢查，避免連接處出現(xiàn)了較大的縫隙，造成軌道凹凸不平，不利于地鐵運行安全。此外，在下穿軌道建設(shè)中，在變形縫位置可能會發(fā)生不均勻沉降，因此需要對軌道的底板進行處理，可以通過扣軌梁進行加固。在對既有地鐵零件設(shè)施進行加固的同時，對于整體結(jié)構(gòu)也要采用適宜的保護措施。常見的加固方法有袖閥管止?jié){墻、WSS加固。袖閥管止?jié){墻施工流程為先鉆孔，后下管，再對已設(shè)Ⅰ、Ⅱ序孔進行注漿，最后為封孔和灌漿。WSS加固施工流程為先鉆孔，后設(shè)置噴漿孔，再進行橫向噴射，然后為噴漿處理，最后為二次橫向噴射。

3 結(jié)合實例分析新建地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術(shù)應(yīng)用

某地鐵線路A、B區(qū)間隧道需下穿既有地鐵1號線，該區(qū)間平均6min就會有一列地鐵通過。新建隧道在土方開挖施工中采用的礦山法，隧道為馬蹄形復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，1號線隧道外頂部的標(biāo)高和外部標(biāo)高的差異為1.079m，隧道結(jié)構(gòu)如圖1所示。既有地鐵1號線隧道的二次襯砌采用的是素混凝土結(jié)構(gòu)，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行全面勘察發(fā)現(xiàn)周邊墻出現(xiàn)了不同程度的裂縫，對于運行安全和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定十分不利。

3.1 工程方案的確定

在工程正式建設(shè)前，需對施工現(xiàn)場和既有結(jié)構(gòu)進行勘察，并建立地鐵軌道模型對結(jié)構(gòu)參數(shù)進行計算和確定。該工程確定5號線初支頂部和2號線路的初支頂部仰拱間的距離為0。剝離5號線和1號線的隔土層，從而控制頂部仰拱間距。然后采用WSS加固法對5號線前方的土體進行處理，提升其承載力。

3.2 WSS加固法

3.2.1 施工準(zhǔn)備。需要對掌子面進行密封處理，并且連接鋼架斷面，在適宜位置掛設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)片。噴射的混凝土強度應(yīng)該與初襯混凝土強度保持一致。在混凝土噴射作業(yè)結(jié)束后2d左右便可進行下一工序。在隧道內(nèi)部需要搭設(shè)一定規(guī)模的作業(yè)平臺，方便鉆機的操作和移動，但是需注意放射角控制，控制在8°～100°為宜，而鉆桿的水平高度和拱頂之間的距離應(yīng)該控制在0.5～1.2m，每步注漿水平深度為5～11m。

3.2.2 施工。

第一，鉆孔。在鉆孔過程中重點控制參數(shù)即為鉆桿角度以及鉆進深度。當(dāng)鉆孔深度達到設(shè)計位置時，需要按照設(shè)計方案的配比進行漿液支座，在施工前，需要對配置好的漿液進行檢查，檢測結(jié)果顯示為合格后方可投入使用進行噴射注漿。該工程噴射量為15～20L/min，但是該噴射量不是固定不變的，可以依據(jù)實際施工情況進行縮減或增加。

第二，制漿。需要嚴(yán)格按照設(shè)計配合比進行制作，保證漿液性能，施工選用的噴入管直徑為Φ42mm，為保證漿液能夠混合均勻，需在噴入管端點位置安裝混合器，保證漿液混合均勻。若達到設(shè)計深度，需要改換為橫向噴射，通過注漿泵將漿液輸送至指定位置，進行內(nèi)外觀的注漿操作。水平方向的漿液噴射需要通過過濾網(wǎng)輔助施工，將過漿液順利達到指定地層中。

第三，噴漿孔設(shè)置。需使用清水對噴漿管進行清洗，并混合漿液，從指定端點輸出，通過鉆孔機將噴入管置于指定位置，而相鄰噴入孔的間距控制在30～50cm之間。

第四，橫噴射。當(dāng)噴入管設(shè)置好后需要封閉端點。

第五，噴漿。噴漿操作必須依據(jù)施工技術(shù)規(guī)范和現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行，該工程注漿壓力為0.3～0.5MPa，可滿足水平滲透作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在階梯回抽噴射過程中，一步距為20～30cm。

第六，二次噴射。在一、二次噴射切換時進行復(fù)合噴射。二次噴射選用的材料是低粘性且凝膠時間較長，浸透性較好的漿液材料，按照規(guī)定注漿壓力將其均勻噴射在土質(zhì)顆粒之間即可，這樣可以避免作業(yè)對于土體的擾動，影響了周邊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。但是因為一次噴射是限制噴射，而二次噴射是滲透噴射，施工后漿液不會溢出規(guī)定范圍。

3.2.3 開挖支護與二次襯砌施工。該工程開挖施工過程中，按照矩形斷面特征將結(jié)構(gòu)劃分為6個部分，而每個部分的間隔距離設(shè)定為5m。每個部分的小導(dǎo)洞均采用臺階法留核心土，而超前注漿技術(shù)的應(yīng)用可以提升地層強度和負荷能力。該工程采用鋼架網(wǎng)進行支護，對不穩(wěn)定區(qū)域，需要通過注漿封閉掌子面，具體施工內(nèi)容如下：

第一，在開挖施工前，采用分塊閉合的方法對施工區(qū)域進行分區(qū)，這樣就保證了地下開挖施工作業(yè)的有序進行，保護會出現(xiàn)不均勻沉降或者是群洞重疊等問題。在開挖小面積斷面時，需要對應(yīng)力釋放量進行有效控制，從而弱化大斷面施工對于作業(yè)所在區(qū)域地層的擾動。

第二，支護結(jié)構(gòu)強度提升。該工程還是用的臨時支撐鋼架為125A型鋼，漿液噴射的厚度為35cm。相鄰鋼架焊接時使用的是L70×70連接角鋼，而環(huán)向的距離需控制在80cm左右。該工程在鋼架兩側(cè)位置加設(shè)了鎖腳錨管，數(shù)量為1，型號為Φ42，同時需要對Φ10鋼筋進行焊接處理，將其加焊在工字鋼上，這樣可保證即使支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了較大的應(yīng)力變化，鋼架結(jié)構(gòu)也不會受到影響。

第三，需注意初次支護結(jié)構(gòu)和既有線結(jié)構(gòu)的處理。（1）型鋼鋼架應(yīng)該緊靠既有線結(jié)構(gòu)的初支底板進行設(shè)置，將鋼楔子布設(shè)于連接縫隙中，從而提高既有線結(jié)構(gòu)的承載能力。各下導(dǎo)洞的底板需要預(yù)埋3根Φ42、長度為1.5mm的注漿管，并在導(dǎo)洞內(nèi)注滿水泥漿，提高鋼架基礎(chǔ)的強度。為了確保鋼架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，后期可在底端四角墊方木楔子；（2）初支背后回填注漿。順著鋼架的位置環(huán)形布設(shè)小導(dǎo)管，當(dāng)施工作業(yè)進行了2～3d時需要進行回填注漿施工，填充背后的土體，提高土體強度；（3）二襯背后注漿。該工程經(jīng)混凝土泵送至隧道拱部后進行澆筑則會引發(fā)混凝土質(zhì)量問題，在初期支護與二次支護結(jié)構(gòu)間產(chǎn)生較大的縫隙。因此在二襯注漿前，需要在頂板、邊墻以及施工縫等位置預(yù)埋注漿管，保證注漿塑料管穿過模板時大于10cm。當(dāng)混凝土強度達標(biāo)時需完全封閉，先壓入水泥砂漿，然后采用水泥漿完成二次漿處理。

4 施工控制措施

隧道穿越既有線的關(guān)鍵在于既有線結(jié)構(gòu)變形量以及變形速度的控制，只有這樣才能保證新建隧道和既有線結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。對此施工控制措施主要如下：（1）結(jié)構(gòu)托換，采用托換技術(shù)措施對既有結(jié)構(gòu)進行預(yù)支護；（2）減小開挖斷面，在滿足工程建設(shè)條件的情況下縮小隧道斷面面積或者是將大斷面隧道分解為多個小斷面進行施工，這樣可以有效控制作業(yè)對于周邊土體的擾動；（3）隧道開挖，為了及時發(fā)現(xiàn)施工安全隱患，隧道開挖工作可以分為多個階段完成。文中所述工程采用了以上施工控制措施，并對施工過程進行了全面監(jiān)控。施工結(jié)束后對隧道地表以及隧洞進行監(jiān)測，注漿加固經(jīng)抽芯檢驗發(fā)現(xiàn)無側(cè)限抗壓強度為5MPa，地標(biāo)的最大點位的沉降為1.5mm，拱頂最大沉降Wie0.5mm，凈空收斂的最大收斂為0.6mm，達到了沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，如圖1所示，由此表明既有線地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

圖1 沉降曲線示意圖

5 結(jié)語

綜上所述，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對于生活品質(zhì)的要求以及出行的要求不斷提高。為了給人們提供更加優(yōu)質(zhì)的交通服務(wù)，需要加強地鐵工程建設(shè)。但是因為地鐵線路的增加，在地鐵建設(shè)過程中線路交叉問題十分普遍，在重疊路段需加強工藝控制，在控制施工作業(yè)對于周邊土體擾動的同時，還需要通過合理的控制的措施提升隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，只有這樣才能保證地鐵隧道下穿既有地鐵施工的安全性。

[1]朱正國，余劍濤，朱永全，等．新建隧道超近距離下穿既有地鐵施工方案優(yōu)化[J]．鐵道工程學(xué)報，2013，（9）.

[2]吳全立，王夢恕，朱磊，等．盾構(gòu)近始發(fā)端頭下穿既有地鐵線路的綜合施工技術(shù)研究[J]．現(xiàn)代隧道技術(shù)，2016，（4）.

[3]孟喬，楊廣武．新建地鐵車站近距離穿越既有地鐵隧道的變形控制[J]．中國鐵道科學(xué)，2011，（4）.

（責(zé)任編輯：王 波）

U455

1009-2374（2017）12-0177-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.091

彭丹（1983-），男，湖北武漢人，中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司工程師，研究方向：地鐵隧道施工。

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