不同上跨地鐵城市隧道施工方法對(duì)比

趙黨旗中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司（451000）

1 上跨地鐵節(jié)點(diǎn)概況

鄭州 107輔道在里程 K12+088.400～K12+128.100范圍上跨穿越鄭州軌道交通1號(hào)線博學(xué)路站至新鄭州站站盾構(gòu)區(qū)間，兩者平面基本正交。該范圍隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)寬度約為36.4m，底板設(shè)計(jì)埋深約8.55m，隧道底板與地鐵盾構(gòu)之間豎向最小凈距約為5.08m。

鄭州市紫荊山路下穿隴海路隧道工程位于鄭州市管城區(qū)，南起隴海北一街，北至熊耳河橋南側(cè)，工程范圍內(nèi)紫荊山路主線隧道+地面道路全長(zhǎng)892.33m。隧道基坑開挖采用明挖法施工，基坑寬約28m，基坑深3.1～11.8m。鄭州地鐵2號(hào)線東隴區(qū)間右線在樁號(hào)K0+550處小角度斜交下穿市政隧道，兩構(gòu)筑物交叉段長(zhǎng)約200m。地鐵區(qū)間右線在市政隧道樁號(hào)K0+550處斜交進(jìn)入隧道下方后，向北市政隧道縱斷逐步抬升，地鐵區(qū)間縱斷下壓。兩隧道凈距逐漸增大，兩隧道凈距較近段為K0+550～K0+590，基坑底距離區(qū)間地鐵隧道拱頂凈距最近4.8m。

地鐵隧道主體為盾構(gòu)施工，由壁厚0.3m、外徑6.2m的C50混凝土預(yù)制管片拼裝而成。

2 鄭州地鐵保護(hù)隧道監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)

基坑工程于地鐵1、2號(hào)線上方開挖，本工程施工造成地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)施絕對(duì)沉降量及水平位移量（包括各種加載和卸載的最終位移量）≤10mm，報(bào)警值為5mm，收斂控制標(biāo)準(zhǔn)為10mm。

3 重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

3.1 關(guān)鍵技術(shù)分析

由于地鐵的重要性，相交段基坑施工必須對(duì)地鐵盾構(gòu)采取保護(hù)措施，主要考慮的問(wèn)題是：

直接在盾構(gòu)上方近距離開挖引起的盾構(gòu)上浮問(wèn)題；

地下結(jié)構(gòu)“欠補(bǔ)償”對(duì)下方盾構(gòu)抗浮的影響。

3.2 施工監(jiān)測(cè)

根據(jù)地鐵的安全重要性，在地鐵上方區(qū)域施工，監(jiān)測(cè)是本工程的重中之重。對(duì)地鐵安全性的監(jiān)測(cè)是一切工作的前提，是施工的“眼睛”，是確保工程順利、快速施工的依據(jù)，只有將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)反饋的動(dòng)態(tài)信息與設(shè)計(jì)、施工相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素及時(shí)采取安全補(bǔ)救措施，才能確保地鐵的安全。所以該區(qū)域施工時(shí)，對(duì)地鐵的監(jiān)測(cè)工作是重點(diǎn)、難點(diǎn)，必須高度重視，并周密組織實(shí)施。

3.3 應(yīng)對(duì)策略

建立暢通的溝通渠道和交流平臺(tái)，保證監(jiān)測(cè)單位及時(shí)將監(jiān)測(cè)結(jié)果傳送到業(yè)主、指揮部、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位，以便于各單位對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，或發(fā)現(xiàn)異常立即上報(bào)進(jìn)行處理。

優(yōu)化地鐵上方施工方案，經(jīng)專家論證后嚴(yán)格按方案執(zhí)行。

成立地鐵保護(hù)應(yīng)急小組，編制合格有效的應(yīng)急預(yù)案。

4 上跨地鐵節(jié)點(diǎn)施工方案

4.1 正交施工方案

4.1.1 施工方案

上跨節(jié)點(diǎn)C30為暗埋段，結(jié)構(gòu)形式為單層雙孔箱涵?；硬捎妹魍陧樧鞣ㄊ┕?，先施工上跨節(jié)點(diǎn)南北兩側(cè)基坑，后施工上跨節(jié)點(diǎn)基坑。上跨節(jié)點(diǎn)基坑長(zhǎng)約39.7m，寬約36.4m，深約6.50m。為保護(hù)下方地鐵盾構(gòu)區(qū)間，基坑采用化大為小的原則，共分為16個(gè)小基坑，其中地鐵盾構(gòu)區(qū)間兩側(cè)共6個(gè)（基坑 A1～A3、B1～B3），地鐵盾構(gòu)正上方共 10 個(gè)（基坑C1～C5、D1～D5）。 基坑?xùn)|西兩側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部分隔墻均采用φ850SMW工法樁，型鋼密插，上跨節(jié)點(diǎn)基坑豎向設(shè)置一道支撐，基坑內(nèi)外側(cè)土體均采用φ850@600三軸攪拌樁加固，上跨節(jié)點(diǎn)基坑安全等級(jí)為一級(jí)，要求地面最大沉降≤0.15%H，圍護(hù)墻最大水平位移≤0.18%H（H為基坑開挖深度）。

4.1.2 主要施工控制措施

基坑開挖正式實(shí)施前必須設(shè)置試驗(yàn)坑，并在坑內(nèi)預(yù)演開挖、割除工法樁、清理樁頭、吊放鋼筋籠及澆筑底板等工序，確保基坑開挖及底板澆筑能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。

開挖出的土方用自卸車及時(shí)外運(yùn)，若受揚(yáng)塵治理影響不能及時(shí)外運(yùn)的土方可臨時(shí)堆放在C29、C31段主體結(jié)構(gòu)上部，但必須距上跨地鐵節(jié)點(diǎn)段基坑邊線15m以外，防止過(guò)量荷載對(duì)結(jié)構(gòu)下方土體擠壓導(dǎo)致C30段地基隆起。

每個(gè)基坑開挖第一層土（厚度約2.5m）需根據(jù)地基加固的強(qiáng)度及地鐵隧道的變形加以調(diào)整，若地基加固達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，方可一次性挖除；否則應(yīng)結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分層進(jìn)行。

現(xiàn)場(chǎng)預(yù)備袋裝鐵砂，上跨節(jié)點(diǎn)兩側(cè)盾構(gòu)隧道內(nèi)預(yù)先停放重車，若基坑底板澆筑完畢后盾構(gòu)區(qū)間隆起大于5mm，則底板上采用袋裝鐵砂壓載，壓載不超過(guò)25KPa，盾構(gòu)隧道內(nèi)采用重車壓重。

每個(gè)小基坑（XX-1～3）從第一次卸載開挖土體到澆筑結(jié)構(gòu)底板，應(yīng)控制在地鐵1號(hào)線非運(yùn)營(yíng)時(shí)間范圍內(nèi)完成，具體控制時(shí)間應(yīng)同地鐵運(yùn)營(yíng)單位協(xié)商確定。施工單位在上跨節(jié)點(diǎn)開挖前應(yīng)設(shè)置試驗(yàn)坑，并在坑內(nèi)預(yù)演開挖、拆除工法樁、清理樁頭、吊放鋼筋籠及澆筑底板等工序，確?；娱_挖及底板澆筑在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，如超過(guò)地鐵停運(yùn)時(shí)間則停止施工，回填基坑，待下次地鐵停運(yùn)期間復(fù)工。

4.2 斜交施工方案

4.2.1 施工方案

市政隧道與地鐵區(qū)間隧道近接斜交段施工時(shí)，隨著上覆市政隧道基坑土體的開挖，地鐵區(qū)間隧道上方土體發(fā)生卸載效應(yīng)，使下臥地鐵區(qū)間隧道周圍土體隆起；施工會(huì)對(duì)一定范圍內(nèi)的土體產(chǎn)生擾動(dòng)，隨著時(shí)間的推移，隧道周圍土體將發(fā)生固結(jié)沉降；由于隧道為長(zhǎng)條型結(jié)構(gòu)，其柔性較大，因而隧道結(jié)構(gòu)也會(huì)隨周圍土體位移場(chǎng)的變化而下沉或隆起。

在市政隧道施工過(guò)程中，一方面要控制區(qū)間隧道局部沉降量，使隧道線形滿足曲率變化在1/15 000之內(nèi)，另一方面要嚴(yán)格控制累計(jì)沉降量，使其滿足結(jié)構(gòu)設(shè)施絕對(duì)沉降量及水平位移量≤20mm（包括各種加載和卸載的最終位移量）。

紫荊山路下穿隧道工程應(yīng)采取合適的設(shè)計(jì)和施工方案，最大程度減少市政隧道基坑開挖對(duì)地鐵區(qū)間隧道的影響。擬采用的主要施工保護(hù)措施有：

土體加固：采用φ850三軸水泥土深層攪拌樁（濕法），加固深度及范圍不變。暫定采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，摻量15%，水灰比1∶1，預(yù)攪下沉速度 0.5～1m/min、提升噴漿速度≤0.5m/min、攪拌轉(zhuǎn)速16r/min。施工前應(yīng)進(jìn)行攪拌樁成樁試驗(yàn)確定最終工藝及參數(shù)。

交叉段圍護(hù)樁施工：交叉段（K0+550～K0+595）東側(cè)市政隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)宜在地鐵施工前施工，以避免圍護(hù)樁施工土體擾動(dòng)對(duì)地鐵區(qū)間產(chǎn)生不利影響。

分段施工：在基坑開挖和結(jié)構(gòu)施工階段，實(shí)行分區(qū)、分段施工方案。結(jié)構(gòu)施工時(shí)，宜先施工非交叉段及交叉段基坑深度較淺段結(jié)構(gòu)，最后施工交叉近接段。

4.2.2 主要施工控制措施

在施工隊(duì)伍進(jìn)場(chǎng)后，除確保圍護(hù)樁施工質(zhì)量外，首先應(yīng)著重對(duì)挖土、支撐施工等環(huán)節(jié)進(jìn)行施工控制，嚴(yán)格按照“分區(qū)、分層、分塊、對(duì)稱、平衡、限時(shí)”開挖及支撐的原則施工，并在暴露坑底的位置時(shí)立即澆搗墊層和底板，做到每塊從開挖到鋪設(shè)墊層和底板完成時(shí)間不超過(guò)8h，澆筑早強(qiáng)、微膨脹混凝土，并且在底板混凝土初凝4h后，堆積砂包配重壓載，然后再開挖下一塊土。必要時(shí)在地鐵區(qū)間（未運(yùn)營(yíng)）內(nèi)部壓重，防止地鐵區(qū)間上浮。

在施工過(guò)程中，基坑開挖、支撐、結(jié)構(gòu)同時(shí)穿插進(jìn)行中，對(duì)各專 業(yè)單位進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管、控制：

明確技術(shù)要求，根據(jù)不同的工序、節(jié)點(diǎn)編制具體的施工作業(yè)指導(dǎo)書，管理上落實(shí)個(gè)人的分工及相應(yīng)的責(zé)任，切實(shí)有效地將方案落到實(shí)處；

當(dāng)施工中遇到疑難問(wèn)題或與方案不符之處，及時(shí)反饋給技術(shù)部門，并對(duì)方案進(jìn)行局部調(diào)整，從管理體制上保證市政隧道施工始終處于可控狀態(tài)。

4.3 危險(xiǎn)源分析及應(yīng)對(duì)措施

4.3.1 盾構(gòu)隧道上浮的應(yīng)對(duì)措施

現(xiàn)場(chǎng)鋼筋混凝土壓重塊備足，存放不少于2000 t?；娱_挖完成后，及時(shí)封閉基底，盡快施工主體底板結(jié)構(gòu)。

在基坑及盾構(gòu)隧道內(nèi)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，及時(shí)掌握施工過(guò)程中基坑及盾構(gòu)隧道變化情況，做到信息化施工。

4.3.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)變形過(guò)大、整體失穩(wěn)的應(yīng)急處理措施

當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形過(guò)大、整體失穩(wěn)的事故發(fā)生時(shí)，應(yīng)立即停止施工作業(yè)，根據(jù)事故的不同情況，采取有效的處理措施。

基坑開挖過(guò)程中，及時(shí)架設(shè)鋼支撐。支撐連接處要可靠，確保支撐體系穩(wěn)定。

施工時(shí)嚴(yán)格控制鋼支撐各支點(diǎn)的豎向標(biāo)高及橫向位置，確保鋼支撐的軸力方向與軸線方向一致。

4.3.3 基坑周圍產(chǎn)生過(guò)大的地表沉降的應(yīng)急處理措施

地表壓力造成基坑周圍變形過(guò)大時(shí)，暫停開挖施工。

禁止重型設(shè)備通過(guò)，發(fā)現(xiàn)異常，立即加密支撐軸力、基坑收斂、地面沉降監(jiān)測(cè)頻率，24h觀察基坑動(dòng)態(tài)，以檢測(cè)信息確定是否繼續(xù)向下開挖或開挖多少。

加強(qiáng)對(duì)地表的監(jiān)測(cè)頻次，對(duì)可能引發(fā)其他安全隱患進(jìn)行分析處理。

由于基坑開挖出現(xiàn)基坑附近的建（構(gòu)）筑物變形時(shí)，在建（構(gòu)）筑物下部采取多道注漿的加固方法，對(duì)建（構(gòu)）筑物進(jìn)行保護(hù)性的處理措施。

5 信息化施工

加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)工作，做好信息化施工。對(duì)隧道的沉降變形、徑向變形、整體偏移變形、坑外水位、基坑側(cè)向變形、管線變形、周邊建筑沉降變形等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析隧道、基坑的變形值和變形趨勢(shì)，及時(shí)采用對(duì)應(yīng)措施對(duì)區(qū)間隧道變形進(jìn)行調(diào)控。

6 結(jié)言

市政隧道與地鐵區(qū)間斜交段：紫荊山路下穿隧道與地鐵區(qū)間近接 段基坑深度較大，且兩隧道凈距小，市政隧道開挖及施工對(duì)地鐵區(qū)間 影響較大，須采取合理的設(shè)計(jì)和施工方案。擬采用土體加固、分區(qū)分 段、土體抽條開挖、信息化施工等方法控制市政隧道施工對(duì)既有地鐵 區(qū)間的影響。數(shù)值計(jì)算結(jié)果顯示：基坑施工過(guò)程中隧道最大上浮量為11.25mm，隧道線形曲率變化≤1/15000。市政隧道基坑開挖及施工，對(duì)地鐵的影響是可控的，能夠保證施工期間既有地鐵區(qū)間的安全。