關(guān)于鄰近、下穿城市地鐵已運(yùn)營(yíng)線施工的一些思考

趙 耀

（中鐵八局集團(tuán)昆明鐵路建設(shè)有限公司，云南 昆明 655000）

隨著地鐵運(yùn)營(yíng)線網(wǎng)不斷形成，不可避免的出現(xiàn)了新舊線路的交接點(diǎn)、鄰近點(diǎn)，通常是在雙線換乘站、三線換乘站實(shí)現(xiàn)新舊線路交叉過渡，或提前施工預(yù)留接口，避免近距離下穿、鄰近已運(yùn)營(yíng)地鐵線施工，此外城市地下空間的不斷開發(fā)及進(jìn)一步相應(yīng)問題，導(dǎo)致鄰近、下穿已運(yùn)營(yíng)地鐵線施工不斷增多。

筆者歷經(jīng)青島市地鐵8 號(hào)線青滄區(qū)間鄰近、下穿已運(yùn)營(yíng)地鐵3 號(hào)線施工全過程，為進(jìn)一步總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)后續(xù)鄰近、下穿已運(yùn)營(yíng)地鐵施工，從地保手續(xù)辦理、施工方案優(yōu)化、現(xiàn)場(chǎng)管控措施、應(yīng)急處置、建議等幾方面加以思考論述，為今后鄰近、下穿城市地鐵已運(yùn)營(yíng)線施工提供一些思路。

1 地保手續(xù)辦理

1.1 軌道交通保護(hù)區(qū)和特別保護(hù)區(qū)概念

隨著我國(guó)地鐵建設(shè)的蓬勃發(fā)展，各城市均陸續(xù)頒布軌道交通條例，以保障建設(shè)和正常運(yùn)營(yíng)，維護(hù)乘客和經(jīng)營(yíng)單位的合法權(quán)益，而地鐵的加密織網(wǎng)、城市地下空間的高強(qiáng)度開發(fā)，使得鄰近、下穿已運(yùn)營(yíng)地鐵施工越來越多，軌道交通的保護(hù)顯得愈發(fā)重要。以《青島市軌道交通條例》為例，對(duì)軌道交通控制保護(hù)區(qū)和特別保護(hù)區(qū)概念和范圍做了詳細(xì)說明：

（1） 出入口、通風(fēng)亭、冷卻塔、主變電所、直升電梯等建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)外邊線外側(cè)10 m 內(nèi)（5 m 內(nèi)）；（2） 地面車站和地面線路結(jié)構(gòu)外側(cè)30 m 內(nèi)（路堤或者路塹外邊線外側(cè)3 m 內(nèi)）；（3） 高架車站和高架線路結(jié)構(gòu)外側(cè)30 m 內(nèi)（結(jié)構(gòu)水平投影外側(cè)3 m 內(nèi)）；（4） 車輛基地用地范圍外邊線外側(cè)30 m 內(nèi)（3 m內(nèi)）；（5） 地下車站與隧道結(jié)構(gòu)外邊線外側(cè)50 m 內(nèi)（5 m 內(nèi)）；（6） 高壓電纜溝水平投影外側(cè)（3 m 內(nèi)）。

注：括號(hào)內(nèi)為特別保護(hù)區(qū)范圍，控制保護(hù)區(qū)、特別保護(hù)區(qū)范圍包括地上和地下[1]。

1.2 地保手續(xù)辦理簡(jiǎn)述

經(jīng)查閱各城市有關(guān)軌道交通保護(hù)區(qū)管理辦法，多以軌道交通《條例》為綱，或形成企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，或形成管理辦法，來加強(qiáng)對(duì)軌道交通運(yùn)營(yíng)的保護(hù)，筆者結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)關(guān)鍵步驟簡(jiǎn)述如下：

1.2.1 設(shè)計(jì)方案審查

由地鐵公司總工辦牽頭審查。審查的重要性在于設(shè)計(jì)階段對(duì)已運(yùn)營(yíng)地鐵線路的空間位置關(guān)系的掌握，根據(jù)已運(yùn)營(yíng)地鐵線路的竣工圖，慎重設(shè)計(jì)。必須出具風(fēng)險(xiǎn)源專項(xiàng)勘察、專項(xiàng)設(shè)計(jì)圖。

1.2.2 施工方案審查

軌道交通安全保護(hù)方案由地保辦（安質(zhì)部）牽頭審查，運(yùn)營(yíng)公司參與。保護(hù)方案需先經(jīng)市政工程專家?guī)鞂＜以u(píng)審，施工、監(jiān)理、建設(shè)單位審批完畢后，報(bào)地保辦審查，并出具審查意見。方案修改完成后需發(fā)函征求運(yùn)營(yíng)公司意見并取得復(fù)函同意，方可實(shí)施。

1.2.3 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)措施

施工監(jiān)測(cè)的重要性不容置疑，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)反映施工狀態(tài)，是判斷安全的主要依據(jù)。其中已運(yùn)營(yíng)線路內(nèi)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)更加重要。結(jié)合在建工程常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以直觀判斷施工狀態(tài)。需要在工前完成初始值測(cè)定，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：①主體結(jié)構(gòu)水平位移變形（5～10 m/組）；②主體結(jié)構(gòu)豎向位移變形（5～10 m/組）；③道床豎向位移變形（靜力水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)，保護(hù)段成線）；④主體結(jié)構(gòu)爆破振速（20 m/組）。

水平位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)宜采用獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)，并進(jìn)行一次布網(wǎng)。水平位移基準(zhǔn)網(wǎng)的主要技術(shù)指標(biāo)按照精度等級(jí)二等執(zhí)行[2]。監(jiān)測(cè)頻率及監(jiān)測(cè)控制值、預(yù)警值見表1。

表1 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)頻率、控制值、預(yù)警值

1.2.4 工前評(píng)估工前評(píng)估包括對(duì)已運(yùn)營(yíng)線路的評(píng)估（一般由總體院牽頭工點(diǎn)院完成）、三維激光掃描（委外實(shí)施）、限界檢測(cè)。評(píng)估內(nèi)容應(yīng)包括但不限于：①結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀；②道床及軌道形式、現(xiàn)狀；③初支及二襯背后空洞部位；④運(yùn)營(yíng)設(shè)備相關(guān)特殊要求；⑤運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀及針對(duì)下穿施工建議（車速、頻次等）；⑥國(guó)內(nèi)類似案例列舉；⑦施工建議匯總及結(jié)論等。

1.2.5 駐站聯(lián)絡(luò)

與運(yùn)營(yíng)公司對(duì)接主要有：①駐站聯(lián)絡(luò)員的設(shè)置；②利用地鐵列車車列間隔實(shí)施試爆，通過設(shè)置減震孔、減震溝，減少裝藥量，微差控制爆破等方式，確保爆破振速≤1 cm/s，減少對(duì)已運(yùn)營(yíng)地鐵影響。

1.2.6 限速運(yùn)營(yíng)措施

根據(jù)國(guó)內(nèi)鄰近、下穿已運(yùn)營(yíng)地鐵線路施工相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，多采用限速慢行方式，以規(guī)避可能的沉降變形造成的列車運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)（≤15 km/h）。

1.2.7 現(xiàn)場(chǎng)安全質(zhì)量管理措施

（1） 管理界面劃分：主要根據(jù)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)值來劃分，關(guān)于應(yīng)急啟動(dòng)，5 mm 以內(nèi)的結(jié)構(gòu)、道床變形，由建設(shè)單位、施工單位負(fù)責(zé)應(yīng)急，主要有暫停施工、回填反壓、支設(shè)支撐等；5 mm 以外的結(jié)構(gòu)、道床變形由運(yùn)營(yíng)公司負(fù)責(zé)應(yīng)急，主要有限速運(yùn)營(yíng)、空載運(yùn)營(yíng)、局部區(qū)段中斷運(yùn)營(yíng)等。

（2） 風(fēng)險(xiǎn)源“一控六專項(xiàng)”管理：包括現(xiàn)場(chǎng)安全質(zhì)量管控方案、專項(xiàng)勘察、設(shè)計(jì)、施工方案、監(jiān)理實(shí)施細(xì)則、監(jiān)測(cè)方案、應(yīng)急預(yù)案，施工期間參建單位駐點(diǎn)全過程實(shí)施安全質(zhì)量管控，每天召開現(xiàn)場(chǎng)碰頭會(huì)，及時(shí)協(xié)調(diào)解決問題。同時(shí)制定分級(jí)施工預(yù)案，確保施工安全萬無一失。

2 施工方案優(yōu)化

2.1 青滄區(qū)間明挖段鄰近已運(yùn)營(yíng)3 號(hào)線施工

明挖段鄰近3 號(hào)線施工，平面距離3.8～8.8 m，基坑深度17～21 m，采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐形式。地質(zhì)以中微風(fēng)化花崗巖為主，基坑巖層單軸飽和抗壓強(qiáng)度在8.5～35 Mpa 范圍內(nèi)。

主要施工方案如下：

（1） 基坑凈寬6 m，不具備放坡開挖條件，采用抓斗式馬頭吊配合坑內(nèi)挖掘機(jī)進(jìn)行開挖施工。

（2） 以機(jī)械開挖為主（破碎錘），爆破施工為輔，距離較近部位設(shè)置減震孔，基坑內(nèi)臨近3 號(hào)線側(cè)設(shè)置1.5 m 寬靜態(tài)爆破減震槽，采用小面積（20 m2左右）爆破施工，控制爆破振速＜1 cm/s[3]。

8 號(hào)線基坑距離3 號(hào)線最近處3.8 m，風(fēng)險(xiǎn)最高，為降低爆破振速減少影響，該處在3 號(hào)線與8 號(hào)線之間打設(shè)空孔灌沙將基坑與3 號(hào)線分離，孔徑、孔中心距400 mm，深度14 m（設(shè)置8 m 長(zhǎng)鋼護(hù)筒），防護(hù)長(zhǎng)度范圍33 m。

（3） 基坑內(nèi)設(shè)置3～5 道鋼支撐，支撐間距為3 m，隨挖隨撐。

（4） 在已運(yùn)營(yíng)3 號(hào)線220 m 范圍內(nèi)左、右線設(shè)置自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

2.2 青滄區(qū)間暗挖段下穿已運(yùn)營(yíng)3 號(hào)線施工

隧道左線ZDK47+540.430～670 段下穿已運(yùn)營(yíng)地鐵3 號(hào)線，采用懸臂掘進(jìn)機(jī)非爆破暗挖法施工，平面線型為直線。先后下穿3 號(hào)線右線、左線，平面交角約16°，最近距3 號(hào)線僅1.734 m，下穿段長(zhǎng)130 m，屬國(guó)內(nèi)少見的小凈距、小角度、長(zhǎng)距離下穿已運(yùn)營(yíng)線路。下穿段平面圖見圖1。

圖1 青滄區(qū)間下穿段平面圖

8 號(hào)線拱頂至3 號(hào)線底板凈距為1.734～4.874 m。8 號(hào)線洞身位于中、微風(fēng)化花崗巖層，設(shè)計(jì)為IV 級(jí)圍巖，考慮3 號(hào)線鉆爆法施工的2～3 m 的松動(dòng)圈影響判定為VI 級(jí)圍巖，巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度最大43 MPa（現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)58 MPa）。地下水以第四系孔隙潛水、基巖裂隙水為主，地下水量中等。

3 號(hào)線已運(yùn)營(yíng)多年，下穿段范圍內(nèi)3 號(hào)線列車運(yùn)行速度約為75 km/h ，建設(shè)期采用礦山法爆破施工。

下穿施工期間，3 號(hào)線軌道及區(qū)間隧道沉降量最大值僅2 mm，3 號(hào)線運(yùn)營(yíng)未受影響。主要方案如下：

（1） 工法選擇: 下穿段采用單洞單線馬蹄型斷面，復(fù)合式襯砌，ZDK47+540.430～670 段采用15m 長(zhǎng)臺(tái)階法施工。使用懸臂掘進(jìn)機(jī)(三一EBZ260H)分上、下臺(tái)階開挖，上臺(tái)階高度4.5 m，下臺(tái)階高度2.84 m，施工中開挖循環(huán)進(jìn)尺為1 榀間距（0.5 m）[4]。

（2） 超前支護(hù)措施: 懸臂掘進(jìn)機(jī)切割頭長(zhǎng)度為1 m，開挖時(shí)需預(yù)留約1.2 m 作業(yè)空間，否則切割頭極易碰掉鋼架，超前小導(dǎo)管采用φ48、t=6 mm、L=4 m，環(huán)縱間距0.4×1 m，注漿壓力控制在0.4 MPa 以內(nèi)，防止已運(yùn)營(yíng)線隆起。

（3） 開挖方案: 按照第一、二、三開挖槽順序，沿隧道拱頂邊緣輪廓線切削開挖，開挖完成后架立格柵鋼架，核心土在下一開挖循環(huán)中同步跟進(jìn)[5],見圖2。施工前備足載齒等易耗備件。

圖2 開挖方式

（4） 變形沉降控制技術(shù)：懸臂掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)0.5 m 后，加上1.2 m 作業(yè)空間，共1.7 m 圍巖暴露，需立即初噴不小于4 cm 厚混凝土封閉掌子面，防止圍巖掉塊、遇水軟化。隨后清理拱腳虛渣，采用10 cm 厚C25 噴射混凝土，并設(shè)置300×500×16 鋼墊板，后安裝格柵鋼架，保證鋼架傳力至基巖上，同時(shí)加強(qiáng)鎖腳，嚴(yán)格施作鋼架鎖腳錨桿, 控制向下傾角、錨固長(zhǎng)度等指標(biāo)，保證鎖腳錨桿錨固支撐效果，防止變形沉降。

開挖時(shí)在每榀鋼架上下臺(tái)階連接處加設(shè)四根漲殼式鎖腳錨桿，水平傾角30°，鎖腳錨桿與格柵主筋焊接牢固。初期支護(hù)圖見圖3。

圖3 初期支護(hù)圖

（5） 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)措施：采用測(cè)量機(jī)器人、靜力水準(zhǔn)儀、振速儀等先進(jìn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)手段，實(shí)時(shí)掌握已運(yùn)營(yíng)地鐵區(qū)間隧道變形沉降情況，利用數(shù)據(jù)自動(dòng)采集軟件、綜合預(yù)警管理系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警功能。

3 現(xiàn)場(chǎng)管控措施

施工前編制《現(xiàn)場(chǎng)安全質(zhì)量管控方案》，制定現(xiàn)場(chǎng)安全質(zhì)量管控職責(zé)表，嚴(yán)格按照管控方案落實(shí)各級(jí)管理責(zé)任，齊抓共管抓現(xiàn)場(chǎng)管理。建立日碰頭制度，每天16 時(shí)參建各方在業(yè)主代表組織下總結(jié)當(dāng)日施工情況，建立《工序驗(yàn)收記錄表》《施工現(xiàn)場(chǎng)巡視臺(tái)賬》，建立應(yīng)急聯(lián)絡(luò)機(jī)制，保持快速聯(lián)動(dòng)。

4 應(yīng)急處置

4.1 施工應(yīng)急預(yù)案

針對(duì)懸臂掘進(jìn)機(jī)開挖1.2 m 預(yù)留空間預(yù)防掉塊，進(jìn)而導(dǎo)致已運(yùn)營(yíng)線沉降變形(控制值5 mm、預(yù)警值3 mm)，制定分級(jí)施工應(yīng)急預(yù)案，共分三級(jí)施工（對(duì)應(yīng)運(yùn)營(yíng)線沉降1、2、3 mm）。通過現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急演練，上臺(tái)階輕型鋼架安裝時(shí)間每榀6 min，可在15 min 內(nèi)安裝完成2 榀，噴15 cm 厚C25 混凝土快速封閉，最后架立普通格柵鋼架噴砼20 cm 厚，形成雙層初支，預(yù)防早期掉塊。

4.2 運(yùn)營(yíng)應(yīng)急預(yù)案

運(yùn)營(yíng)應(yīng)急工況為：3 號(hào)線自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)≥5 mm。主要措施：中斷運(yùn)營(yíng)，啟動(dòng)運(yùn)營(yíng)公司應(yīng)急預(yù)案。

5 建議

（1） 縮短設(shè)計(jì)方案變更程序流程時(shí)間，涉已運(yùn)營(yíng)線路施工應(yīng)有特別會(huì)議，利于快速調(diào)整方案施工。

（2） 加強(qiáng)與運(yùn)營(yíng)公司聯(lián)系溝通，提前碰頭研究方案，征求方案意見，縮短方案論證時(shí)間。

（3） 下穿施工中，上臺(tái)階采用機(jī)械法開挖，下臺(tái)階可采用爆破開挖，一是因?yàn)榱杩彰孑^大，振速消減較大；二是下臺(tái)階因渣土堆積影響懸臂掘進(jìn)機(jī)操作開挖成型；三是上下臺(tái)階轉(zhuǎn)序反復(fù)扒渣拉長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間，加長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)時(shí)間。

（4） 嚴(yán)控注漿壓力，防止已運(yùn)營(yíng)區(qū)間線路冒漿、隆起。

（5） 設(shè)計(jì)方案規(guī)避。地鐵公司技術(shù)部門應(yīng)牽頭研究結(jié)合建設(shè)施工，在地鐵建設(shè)期間，綜合考慮將來可能的鄰近、下穿施工、出入口結(jié)建設(shè)，施工期間預(yù)留充足的作業(yè)空間與安全凈距。

其次若出現(xiàn)不可避免的臨近下穿施工，區(qū)間隧道下穿、上跨已運(yùn)營(yíng)地鐵線盡量90°角垂直穿越，避免小角度導(dǎo)致的長(zhǎng)距離下穿、上跨。設(shè)計(jì)采取管棚、管幕方案，考慮運(yùn)營(yíng)安全需要，應(yīng)加大保險(xiǎn)系數(shù)。下穿車站的施工，底板中縱梁應(yīng)做預(yù)留加強(qiáng)設(shè)計(jì)。

（6） 工法選擇。結(jié)合鄰近、下穿鐵路施工的經(jīng)驗(yàn)來看，目前的要求普遍為機(jī)械法，當(dāng)機(jī)械法無法實(shí)施時(shí)，應(yīng)采用控制爆破技術(shù)，控制爆破振速≤1 cm/s。