某單渡線區(qū)間結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

劉俊平

【摘要】 ? ?本文以西安地鐵田王～洪慶區(qū)間為工程背景，介紹了單渡線全部設(shè)置于區(qū)間時的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)控量測結(jié)果，論證了黃土地層中單渡線處三連拱隧道設(shè)計方案的合理性，對類似工程的設(shè)計施工具有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】 ? ?單渡線 ? ?隧道結(jié)構(gòu)

引言

為了滿足地鐵的有序運(yùn)行，在地鐵線路正線上根據(jù)行車組織的需要，經(jīng)常會設(shè)置輔助線，而單渡線是最為廣泛的一種輔助線。根據(jù)需要，單渡線可設(shè)在車站、區(qū)間，或部分設(shè)于車站、部分設(shè)于區(qū)間。文獻(xiàn)[1]介紹了單渡線全部設(shè)置于車站的三種建筑布置形式，文獻(xiàn)[2][3]單渡線部分設(shè)置于車站、部分設(shè)置于區(qū)間。文獻(xiàn)[4]介紹了松散含水地層中，渡線設(shè)置于區(qū)間時大斷面渡線淺埋暗挖施工技術(shù);文獻(xiàn)[5]介紹了富水砂卵石地層中暗挖渡線段施工方法、施工順序、施工技術(shù)要點(diǎn)以及主要的施工技術(shù)措施;文獻(xiàn)[6]渡線段區(qū)間設(shè)計為單跨大斷面隧道，采用淺埋暗挖法施工，隧道結(jié)構(gòu)基本處于含礫粗砂巖的強(qiáng)風(fēng)化帶和全風(fēng)化帶中。本文以西安地鐵田王～洪慶區(qū)間為工程背景，介紹黃土地層中單渡線全部設(shè)置于區(qū)間時的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，可為類似工程的設(shè)計提供參考。

一、工程概況

西安地鐵田王～洪慶區(qū)間，自田王站起，沿田洪正街地下設(shè)置，到達(dá)洪慶站。區(qū)間長約2100m，靠近田王站設(shè)置單渡線，單渡線處正線線間距為13.5m，線路坡度為2‰。

田洪正街規(guī)劃道路紅線寬60m，現(xiàn)狀道路寬28米，為雙向4車道+2非機(jī)動車道，車流量大，且重載車輛多。區(qū)間右線側(cè)上方建筑物眾多，多為2～6層沿街商鋪，磚混結(jié)構(gòu)。區(qū)間上方管線主要有：800X1000mm電力管溝、DN315中壓燃?xì)夤?、DN250/DN600mm給水管、DN800污水管，管線埋深均小于3m;區(qū)間左線西側(cè)約8.5m處有一DN2000砼雨水管，埋深8.6m。

二、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況

區(qū)間地貌單元為塬前洪積臺地，沿線地層自上而下依次為第四系全新統(tǒng)人工填土、新近堆積黃土、殘積黑壚土，上更新統(tǒng)風(fēng)積新黃土、殘積古土壤、粉細(xì)砂，中更新統(tǒng)坡積、風(fēng)積老黃土、殘積古土壤、沖洪積粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂及卵石土。區(qū)間隧道穿越土層主要為老黃土和古土壤。地下水位位于隧道底以下約14m。場地內(nèi)2-0-1新近堆積黃土、2-11黑壚土、3-1-1新黃土、3-2-1古土壤、4-0老黃土、4-1-1-1老黃土和4-2-1古土壤均具有濕陷性，場地為自重濕陷性黃土場地，濕陷性土層層底深度約17.4～31m。單渡線范圍內(nèi)的區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)底已無濕陷性黃土。

三、單渡線處隧道施工方法比選

單渡線全部設(shè)置于區(qū)間內(nèi)時，可選擇的施工方法有：明挖法、豎井橫通道+暗挖法（以下簡稱“豎井橫通道法”）、全暗挖法。其中，明挖法和豎井橫通道法主要是在最大斷面處設(shè)置明挖豎井或施工橫通道來規(guī)避由小斷面向大斷面的開挖[7][8]。結(jié)合本區(qū)間周邊環(huán)境，明挖法施工時上部管線遷改難度大、交通導(dǎo)改困難，建筑物涉及產(chǎn)權(quán)單位眾多，拆遷面積和協(xié)調(diào)難度大，無法保證工期，因此不推薦明挖法。

豎井橫通道法，橫通道寬度一般為4m，如圖2?？梢钥闯鲈O(shè)置橫通道后，區(qū)間隧道全部由大斷面向小斷面開挖，工序簡單，避免了擴(kuò)挖工序。但由于橫通道兩側(cè)結(jié)構(gòu)不對稱，施工期間兩側(cè)荷載不平衡，正線馬頭門破除后，正線間剩余的初支結(jié)構(gòu)寬度很小，容易引起初支結(jié)構(gòu)失穩(wěn)[9]，風(fēng)險較大，因此不推薦本方法。

綜合比選，并結(jié)合西安地鐵單渡線區(qū)間施工經(jīng)驗(yàn)，此處單渡線段隧道采用礦山法施工。

四、單渡線區(qū)間結(jié)構(gòu)設(shè)計

單渡線處斷面變化大，綜合考慮限界、軌道等專業(yè)要求，設(shè)計A、B、C、D、E五種斷面形式，中部E斷面為三連拱暗挖大斷面（跨度20.18m），采用中導(dǎo)洞+CRD+臺階法施工;D斷面（跨度12.29m）、C斷面（跨度11.01m）采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工; B斷面（跨度9.44m）采用CRD法施工;A斷面（跨度7.25m）采用臺階法并預(yù)留核心土施工。局部隧道間凈距較小，約1.5m，采用對拉中空注漿錨桿注漿加固。平面布置圖和E斷面結(jié)構(gòu)圖見圖3、圖4。

五、施工監(jiān)測結(jié)果

5.1監(jiān)測點(diǎn)布置

施工過程中，監(jiān)控量測布置嚴(yán)格按照《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的要求進(jìn)行布設(shè)，本文主要關(guān)注三連拱大斷面施工過程中的各項(xiàng)變形指標(biāo)。

5.2支護(hù)結(jié)構(gòu)變形

區(qū)間隧道每一導(dǎo)洞施工均進(jìn)行洞內(nèi)變形監(jiān)測， E斷面施工過程中，拱頂最大沉降發(fā)生在中洞施工中，沉降量為45mm;凈空收斂除個別點(diǎn)超過變形控制值外，其余均在監(jiān)測控制值范圍內(nèi)。洞內(nèi)變形出現(xiàn)預(yù)警，主要是因?yàn)楝F(xiàn)場施工不規(guī)范，未及時進(jìn)行初支背后注漿、增設(shè)鎖腳錨管、鋼架節(jié)點(diǎn)連接不牢固等，后續(xù)加強(qiáng)施工管理和規(guī)范施工后，測點(diǎn)變形未出現(xiàn)突變現(xiàn)象。

5.3地表變形

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，E斷面施工過程中，引起的地表最大沉降為左線117mm右線100mm，E斷面施工期間，地表沉降速率較大，其二襯施工完成后，沉降速率逐漸減小至約3個月后趨于穩(wěn)定。另外，隧道左線先于右線開挖，相應(yīng)于左線上方地層擾動更大，因此地表沉降也大于右線隧道。

以上三連拱隧道施工引起的地表最大沉降均超過變形控制值，但在施工中除預(yù)警外變形速率均未出現(xiàn)突變，說明支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。且該地表最大變形，與西安地鐵類似工程的沉降規(guī)律基本吻合。

六、結(jié)論

以西安地鐵田王～洪慶區(qū)間為工程背景，介紹了地鐵常用的單渡線設(shè)置于區(qū)間時的設(shè)計方案，得出以下結(jié)論：

（一）黃土地層中的渡線隧道，在不具備明挖條件的前提下，可充分利用黃土自穩(wěn)性好的特點(diǎn)采用全暗挖的施工工法;

（二）渡線隧道采用暗挖法施工時，由于斷面較大，工序轉(zhuǎn)換頻繁，對施工水平要求較高。施工過程中，必須嚴(yán)格執(zhí)行“十八字方針”，及時進(jìn)行初支背后注漿，并嚴(yán)格控制鋼架連接節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量，方能控制好變形，保證施工安全。

參 ?考 ?文 ?獻(xiàn)

[1] 張小林.帶單渡線車站建筑設(shè)計的不同處理形式淺析[J]，191.

[2]西安市地鐵四號線工程 施工圖設(shè)計 第四篇 車站 第一冊 航天新城站 第二部分 結(jié)構(gòu)工程 第二分冊 主體結(jié)構(gòu) 中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，2016.03.

[3]西安市地鐵五號線一期工程（和平村～紡織城火車站） 施工圖設(shè)計 第四篇 車站 第十六冊 岳家寨站 第二部分 結(jié)構(gòu)工程 第二分冊 主體結(jié)構(gòu)（一），中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，2016.04.

[4] 王暖堂.大斷面渡線隧道錢脈暗挖施工技術(shù)剖析[J]，鐵道建筑，2000（11）：32-34.

[5]闞寶財.富水砂卵石地層暗挖區(qū)間隧道渡線段過渡施工技術(shù)[J]，施工技術(shù)，133-134.

[6]唐志成，茍明中，李德才. 廣州地鐵二號線公紀(jì)區(qū)間渡線大跨度隧道設(shè)計與施工[J]，地下鐵道新技術(shù)文集，2003：636-642.

[7] 吳海艷.地鐵區(qū)間渡線大斷面段淺埋暗挖技術(shù)研究[J]，鐵道工程學(xué)報，2018（6）：93-99.

[8] 張炳根.地鐵渡線地段大斷面淺埋暗挖綜合施工技術(shù)研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2007（2）：25-30.

[9]黃愛軍.設(shè)置地下存車線的地鐵區(qū)間大斷面暗挖的順挖技術(shù)研[J]，施工技術(shù)，2013（12）：99-102.