馬鋒

中鐵三局集團(tuán)第四工程有限公司

地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術(shù)研究

馬鋒

中鐵三局集團(tuán)第四工程有限公司

目前我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度非常迅速，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快我國(guó)的一些基礎(chǔ)建設(shè)正在變得越來(lái)越完善。我國(guó)的公共交通建設(shè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的一環(huán)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)中心早就在開(kāi)始不斷向城市轉(zhuǎn)移，城市人口也變得越來(lái)越多，特別是一些大城市，隨著人口的增多城市交通的壓力也逐漸變大，在這時(shí)為了提高人們的出行效率，也為了緩解城市的交通壓力城市中地鐵建設(shè)是必不可少的。雖然地鐵能夠大大提高人們出行的效率和速度，但是地鐵工程的建設(shè)需要很大的人力和物力以及技術(shù)的支撐，施工上具有一定的難度，而且一些城市的地鐵建設(shè)都慢慢開(kāi)發(fā)了比較復(fù)雜的地鐵網(wǎng)，剛開(kāi)始建設(shè)地鐵的時(shí)候往往線路比較單一，然后再發(fā)展建設(shè)中慢慢建設(shè)成為多個(gè)線路的地鐵網(wǎng)之后需要考慮的情況變得更加復(fù)雜起來(lái)，比如一些新建的地鐵隧道如果線路和另外一條有交叉該如何施工，所以從很多方面上來(lái)講地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術(shù)的研究對(duì)于我國(guó)城市的地鐵建設(shè)來(lái)說(shuō)是非常必要的，所以本文就我國(guó)目前的地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術(shù)進(jìn)行了介紹，通過(guò)實(shí)際的地鐵工程建設(shè)的案例來(lái)具體介紹該技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和作用，并且就一些地鐵隧道技術(shù)的施工要點(diǎn)給出了一些建議，希望能夠?qū)τ谖覈?guó)的地鐵建設(shè)有一些幫助。

地鐵；隧道；下穿地鐵施工技術(shù)

1 引言

再現(xiàn)如今這個(gè)時(shí)代地鐵工程是一些大城市的標(biāo)準(zhǔn)配置，因?yàn)槲覈?guó)的城市人口正在不斷變得越來(lái)越多，在交通壓力變得越來(lái)越大的時(shí)候地鐵工程建設(shè)就顯得尤為重要，雖然地鐵是一項(xiàng)非常便利的出行交通方式，但是地鐵工程的施工建設(shè)并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作，因?yàn)槌鞘械男枨蟮罔F往往會(huì)修建多條線路貫通整個(gè)城市，很多地鐵線路很可能會(huì)重疊或者交叉，這些問(wèn)題使得地鐵的建設(shè)需要考慮的情況更加復(fù)雜，而且地鐵的施工建設(shè)難度也變得更大，所以很多時(shí)候一些大城市的鐵路都是采用修建穿越式的地鐵路線的方法類解決這一問(wèn)題?，F(xiàn)階段的穿越式地鐵線路修建技術(shù)有上穿、側(cè)穿以及下穿三種修建方式，其中下穿既有地鐵施工技術(shù)的難度最大，所以本文就地鐵孫道的下穿既有地鐵施工技術(shù)進(jìn)行了介紹和分析。

2 地鐵隧道下穿既有地鐵的施工技術(shù)

在地鐵隧道下穿的施工過(guò)程中，利用下穿既有地鐵施工技術(shù)對(duì)于地鐵隧道各方面進(jìn)行加固是非常重要的工序，因?yàn)檎麄€(gè)地鐵工程的安全性大部分是由地鐵鐵軌的穩(wěn)固性和質(zhì)量來(lái)決定的，所以為了避免地鐵的軌道因?yàn)橘|(zhì)量和工序問(wèn)題來(lái)產(chǎn)生安全隱患必須對(duì)于地鐵軌道進(jìn)行全面的加固處理，對(duì)于軌道而言，比較常見(jiàn)的軌道問(wèn)題就是在施工過(guò)程中軌道變形，所以在施工過(guò)程中可以采用護(hù)軌和規(guī)矩拉桿的方式來(lái)加固軌道，來(lái)保證鋼軌的安全。還有一種情況是在施工過(guò)程中地鐵軌道由于出現(xiàn)縫隙而導(dǎo)致軌道不平整，這種縫隙一般是出出現(xiàn)在鋼軌和軌道上的床體之間的，所以在施工中一旦出現(xiàn)這種情況要在第一時(shí)間填補(bǔ)縫隙，并且反復(fù)檢查保證地鐵鋼軌軌道的平整性和安全性。在地鐵工程中下穿軌道的施工非常重要，下穿軌道施工建設(shè)過(guò)程中有可能軌道下方出現(xiàn)不均勻沉降的問(wèn)題從而導(dǎo)致軌道變形，產(chǎn)生安全隱患，所以在這時(shí)也要對(duì)于軌道的底部進(jìn)行加固處理，扣軌梁是一種非常好的軌道底板加固方式，所以通過(guò)扣軌梁能夠?qū)壍肋M(jìn)行有效加固從而保證軌道的平整性。在地鐵軌道加固處理中，不能僅僅停留在各個(gè)位置的零部件方面的加固，地鐵的整個(gè)結(jié)構(gòu)上的加固處理也是非常重要的，目前地鐵結(jié)構(gòu)加固比較有效的方法是袖閥管止?jié){墻和WSS加固這兩種技術(shù)。袖閥管止?jié){墻技術(shù)的加固方式主要是鉆孔后下管，然后依次對(duì)各個(gè)注漿孔進(jìn)行注漿，最后封孔灌漿結(jié)束加固程序；而WSS加固開(kāi)始的步驟和前者是一樣的鉆孔，后面則是利用噴漿孔進(jìn)行橫向噴射，噴漿處理過(guò)后最后進(jìn)行二次噴射程序就結(jié)束了。

3 工程實(shí)例具體施工技術(shù)運(yùn)用

3.1 工程概況

我國(guó)某個(gè)城市進(jìn)行施工的新建的地鐵線路是下穿既有地鐵施工，該城市的地鐵一號(hào)線沒(méi)六分鐘會(huì)有一輛地鐵通過(guò)，在這個(gè)頻率下該地鐵線路的施工還是具有相當(dāng)大的壓力和難度的。該地鐵線路采用了礦山開(kāi)挖施工的方式，地鐵隧道的外頂部的標(biāo)高和外底部標(biāo)高只有一米左右的距離，采用了復(fù)合式的襯砌結(jié)構(gòu)，而它的二襯則是采用了混凝土結(jié)構(gòu)。該線路的建設(shè)很多數(shù)據(jù)和方式都參考和結(jié)合了一號(hào)線地鐵的建設(shè)數(shù)據(jù)和方式，而且國(guó)家地鐵對(duì)于修建的要求是在其他線路正常運(yùn)行下進(jìn)行地鐵新的線路的建設(shè)施工，具體情況是要求有線沉降的情況最多控制在五毫米之內(nèi)，這個(gè)要求無(wú)疑大大提升了新的地鐵線路施工建設(shè)的難度和要求，對(duì)于其安全性也是非常重大的考驗(yàn)。

3.2 施工方案的對(duì)比和選擇

從上述的工程概況來(lái)看可以知道上述工程中兩條地鐵線路之間的間距不大，特別是線路之間的土層不是很厚，而且該工程要在另一條線路正常運(yùn)行的情況下施工，所以要考慮到一號(hào)線地鐵對(duì)于土層的壓力，所以在這種情況下城規(guī)的地層加固方法是難以對(duì)于既有地鐵線路進(jìn)行有效的支撐和加固。施工人員通過(guò)計(jì)算機(jī)和實(shí)際測(cè)量工程數(shù)據(jù)對(duì)于該施工進(jìn)行了模擬施工，然后在施工高層的會(huì)議和討論研究中決定了采用“零距離、鋼對(duì)鋼”的方式，具體來(lái)說(shuō)就是對(duì)于新修建的線路的儲(chǔ)制定不和既有線路的處置仰拱貼在一起，除去兩條隧道之間的土層，從而形成了剛性支護(hù)緊貼既有線路的底板，利用這種方式來(lái)支撐新線路隧道的正常施工安全。在進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)之前需要對(duì)于既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的加固，在該工程建設(shè)上采用了袖閥管注漿的技術(shù)，與此同時(shí)WSS加固技術(shù)為該工程的加固預(yù)案，隧道施工面的土體承載力進(jìn)行了全面加強(qiáng)，加固了局部和整體的結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了一號(hào)線地鐵正常運(yùn)行的安全性。

3.3 施工技術(shù)的運(yùn)用

3.3.1 利用WSS加固的方法進(jìn)行軌道結(jié)構(gòu)加固

通過(guò)對(duì)該工程施工場(chǎng)地和眾多實(shí)際情況的了解和進(jìn)行分析探討后，選用WSS加固技術(shù)對(duì)于該工程底層進(jìn)行加固是最適合也是最好的加固方式，WSS主要是提高了施工場(chǎng)地土體的承載能力，在該地鐵施工之前要連接好鋼架的全斷面，并且要用雙層鋼筋網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行覆蓋，最后利用混凝土來(lái)封堵掌子面。在隧道施工中很多地方需要進(jìn)行鉆孔作業(yè)，所以需要建立一個(gè)鉆機(jī)平臺(tái)來(lái)方便鉆機(jī)的移動(dòng)和運(yùn)作，隧道施工中對(duì)于鉆機(jī)的位置和使用都有嚴(yán)格的規(guī)范，比如說(shuō)鉆桿和拱頂?shù)木嚯x必須控制在50公分到200公分之間，其角度也需要根據(jù)實(shí)際情況而定進(jìn)行調(diào)整和控制，利用WSS做好了隧道的機(jī)構(gòu)加固之后就可以進(jìn)行下一步施工了。

3.3.2 開(kāi)挖支護(hù)及二襯施工

在地鐵隧道的支護(hù)開(kāi)挖工作中首先是要將長(zhǎng)方形斷面進(jìn)行分層，一般的話是分為六個(gè)部分，并且要注意要將每個(gè)部分之間的間距嚴(yán)格控制好，最好也是最適合的間距大約在5米左右。小導(dǎo)孔施工中一般采用臺(tái)階法，就是保留其核心土層，在這個(gè)基礎(chǔ)上再對(duì)其進(jìn)行超前注漿加固，對(duì)于隧道支護(hù)則是采用鋼架網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)，在一些局部不是非常穩(wěn)定的地方可以對(duì)其掌子面進(jìn)行注漿封閉的方法來(lái)處理。開(kāi)挖過(guò)程中為了有效避免沉降問(wèn)題最好采用分塊閉合的施工方式，而在進(jìn)行二襯施工的時(shí)候要注意注漿澆筑不完全的問(wèn)題，如果處理不當(dāng)很可能在支護(hù)中形成空隙造成安全隱患。

4 施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意的施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 WSS加固技術(shù)要點(diǎn)

（1）利用WSS技術(shù)對(duì)于軌道加固的鉆孔過(guò)程中，要嚴(yán)格而謹(jǐn)慎地把握好鉆孔的深度和鉆桿鉆孔的角度；另外注漿的配置也很有講究，需要嚴(yán)格按照施工規(guī)定來(lái)處理，而且在凝固過(guò)程中要嚴(yán)格把控好時(shí)間。

（2）噴漿的時(shí)候，要選取合適的噴入管，一般規(guī)定的直徑是42毫米，噴入管末端的配漿處理一般采用安裝混合器的方式來(lái)處理，配漿達(dá)到規(guī)定深度之后就可以進(jìn)行下一步的噴射流程了，噴射過(guò)程一定要保證漿能夠深入所以一定要橫向噴射，密切主要噴射方向。

（3）在噴射過(guò)程中除了要保證橫向之外還要嚴(yán)格控制好時(shí)間和速度，噴射時(shí)間最好在十分鐘以內(nèi)，而且每分鐘噴射速度最好是15-50升之間，根據(jù)不同工程實(shí)際情況可以稍作調(diào)整。

4.2 支護(hù)開(kāi)挖工作的技術(shù)要點(diǎn)

（1）地鐵隧道結(jié)構(gòu)的安全性離不開(kāi)支護(hù)開(kāi)挖工作，開(kāi)挖支護(hù)工作首先要注意的就是分塊閉合施工技術(shù)的應(yīng)用，在小端面挖掘施工的時(shí)候要有效控制和調(diào)整應(yīng)力。

（2）為了保證結(jié)構(gòu)上的安全性必須要采用高強(qiáng)度的支護(hù)鋼架，除了選用高強(qiáng)度的鋼架支護(hù)之外在鋼架焊接可以進(jìn)行連接角鋼焊接連接，其環(huán)向距離最好在80公分左右，還需要注意的一點(diǎn)是鋼架兩側(cè)最好安裝鎖腳錨管以良好地控制結(jié)構(gòu)形狀。

（3）為了保證初支結(jié)構(gòu)能夠有效支撐好有線結(jié)構(gòu)，必須確保有線結(jié)構(gòu)和初支結(jié)構(gòu)之間能夠密切貼合在一起，而且利用剛楔子來(lái)填充它們之間的縫隙以保證結(jié)構(gòu)的緊密性并且防止結(jié)構(gòu)下沉的問(wèn)題出現(xiàn)。

（4）在短進(jìn)尺開(kāi)挖工作的時(shí)候可以暫時(shí)封閉掌子面，掌子面具有很好的穩(wěn)定性，開(kāi)挖工作每前進(jìn)30公分就需要對(duì)短進(jìn)尺進(jìn)行掛網(wǎng)混凝土處理并且封閉掌子面。

4.3 開(kāi)挖和二襯施工注意事項(xiàng)

采用由上而下的分區(qū)開(kāi)挖施工，化大為小，利用分塊閉合的方法，有效的防止對(duì)下洞開(kāi)挖時(shí)產(chǎn)生的沉降以及群洞發(fā)生變?yōu)榀B加的現(xiàn)象。小斷面的開(kāi)挖工作，對(duì)應(yīng)力釋放量進(jìn)行有效的控制，以此降低大斷面開(kāi)挖對(duì)地層造成的影響。

4.3.1 確保支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

臨時(shí)支撐鋼架應(yīng)采用Ⅰ25a型鋼，噴射的厚度為35厘米。相鄰鋼架焊接雙排L70×70的連接角鋼，環(huán)向距離為80cm；鋼架兩側(cè)各打設(shè)1根Ф42的鎖腳錨管，并用Ф10鋼筋焊在工字鋼上；二襯施工時(shí)采用分段跳格破除，每段5m左右，以此有效的防止因受力轉(zhuǎn)換而造成結(jié)構(gòu)變形的現(xiàn)象發(fā)生。

4.3.2 確保初支結(jié)構(gòu)與既有線結(jié)構(gòu)密貼

型鋼鋼架緊貼既有線的初支底板，二者之間的空隙用鋼楔子頂緊，加大對(duì)既有線結(jié)構(gòu)的支撐力，防止下沉；每個(gè)下導(dǎo)洞底板各預(yù)埋3根Ф42、長(zhǎng)1.5m的注漿管，內(nèi)注水泥漿以硬化鋼架基礎(chǔ)，使注漿壓力達(dá)0.5MPa，肉眼觀察底板及其他注漿管冒漿方可。鋼架底下用方木鍥子墊實(shí)，通過(guò)頂緊初支結(jié)構(gòu)將1號(hào)線結(jié)構(gòu)支撐起來(lái)。

4.3.3 密排鋼

為保證暗挖隧道過(guò)既有地鐵段減少沉降，應(yīng)對(duì)將過(guò)既有地鐵正下方的初支型鋼鋼架無(wú)間隙密排，并且采用全斷面縱向角鋼連接鋼架，角鋼環(huán)向間距80cm。

4.3.4 確保掌子面的穩(wěn)定

短進(jìn)尺開(kāi)挖及時(shí)封閉掌子面，每開(kāi)挖進(jìn)尺30cm立即掛網(wǎng)凝土，對(duì)掌子面進(jìn)行封閉，錨噴厚度10cm，C25早強(qiáng)混凝土。及時(shí)進(jìn)行初支背后回填注漿。沿鋼架環(huán)向布置小導(dǎo)管進(jìn)行初支施工，結(jié)束后的2到3天就可以進(jìn)行回填注漿工作，對(duì)背后土體進(jìn)行填充，以此有效的提高土體的穩(wěn)定性，降低土體的沉降度。

4.3.5 二襯背后注漿

通常情況下，在采用泵送混凝土對(duì)隧道拱部進(jìn)行澆筑工作時(shí)，混凝土澆注通常會(huì)出現(xiàn)不滿的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致較大的空隙與初期支護(hù)之間存在。因此，二襯注漿圓盤(pán)與防水板之間留有空隙通過(guò)注漿圓盤(pán)引出混凝土澆注之前，在頂板、邊墻及施工縫處的預(yù)埋注漿管，注漿管采用的注漿圓盤(pán)上端與防水板焊接，注漿塑料管穿過(guò)模板不小于10cm。當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度并形成完全封閉圈后即可進(jìn)行，先壓水泥砂漿，后采用水泥漿進(jìn)行二次注漿處理。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述我國(guó)城市地鐵工程的建設(shè)和發(fā)展是我國(guó)城市和社會(huì)進(jìn)步的體現(xiàn)，地鐵這種交通方式也能夠最大程度上提升人們的出行效率和速度，從而緩解城市其他方面的交通壓力，但是地鐵線路增多等情況導(dǎo)致地鐵施工的難度增大，所以對(duì)于地鐵的施工技術(shù)和施工工藝的發(fā)展和完善是必要的，希望我國(guó)地鐵施工技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展以保證我國(guó)的地鐵工程的質(zhì)量和穩(wěn)定，為我國(guó)人民提供便利也為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

[1] 張成平,張頂立,吳介普,駱建軍.暗挖地鐵車站下穿既有地鐵隧道施工控制[J].中國(guó)鐵道科學(xué),2009(30):69～73.

[2] 王力勇,楊兆仁.地鐵隧道下穿高架橋施工控制技術(shù)[J].市政技術(shù),2010(28):101～103+135.

[3] 李碩.地鐵隧道下穿既有線地鐵車站的施工技術(shù)[A].中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)城市軌道交通技術(shù)推廣委員會(huì).2010城市軌道交通關(guān)鍵技術(shù)論壇論文集[C].中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)城市軌道交通技術(shù)推廣委員會(huì),2010:4.

[4] 孫飛.復(fù)雜地質(zhì)條件淺埋暗挖地鐵隧道施工地表沉降及控制技術(shù)研究[D].大連大學(xué),2012.

[5] 王金華.西安地鐵隧道盾構(gòu)施工地表變形規(guī)律與控制技術(shù)研究[D].西安科技大學(xué),2012.

[6] 謝壯.花崗巖球狀風(fēng)化體地段地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)分析與控制[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2010.

[7] 高建國(guó).花崗巖風(fēng)化土中地鐵基坑施工風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)策[J].鐵道勘察,2010,36(3):121～125.

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