寇浩然

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司 100018）

1 暗挖區(qū)間隧道下穿既有地鐵施工技術(shù)概述

1.1 施工技術(shù)介紹

軌道交通是現(xiàn)代化城市的一種快速便捷的交通形式，具有舒適的乘坐體驗，避免了路面交通的擁堵情況，能改善城市的交通壓力，為現(xiàn)代化城市居民的提供高質(zhì)量的公共交通基礎(chǔ)服務(wù)。在軌道交通建設(shè)過程中，由于城市交通路線多交通網(wǎng)復雜，常出現(xiàn)交通線網(wǎng)線路規(guī)劃的改動的情況，使得出現(xiàn)在建地鐵線路對原有的線路產(chǎn)生影響，不得不采取科學有效的施工技術(shù)方案解決既有地鐵下的暗挖區(qū)間隧道下穿的工程問題。本文以某市新建的7 號線地鐵暗挖區(qū)間隧道下穿既有1號線地鐵車站工程項目展開分析。

既有的1 號線地鐵車站是南北方向分布的雙層的地下地鐵車站，采用了雙柱三跨箱型的體系結(jié)構(gòu)。在建的7 號線則是呈東西分布與1 號線垂直的三層地下雙柱三跨箱型的體系構(gòu)造。與1 號線在該車站實現(xiàn)換乘。由于1 號線建設(shè)完成后7號線的規(guī)劃尚未確定，所以造成未對7 號線留有隧道下穿的施工區(qū)間。具體施工需要將原有的1 號線的車站兩排車站立柱進行破除，且面臨著7 號線施工時1 號線處于正常運營時期的問題。因此有較大的施工難度，需要嚴格設(shè)計施工的具體方案。

1.2 施工技術(shù)方案及施工步序

針對7 號線暗挖區(qū)間隧道下穿施工難點，對所選用的施工技術(shù)的選用應(yīng)當從技術(shù)的成熟度、工程造價、施工的安全性和對既有地鐵的影響等角度來全方位的考察。因此選用礦山法的施工方法，隧道的端面呈馬蹄形狀，復合襯砌，CRD 工法。新建的軌道交通隧道支承構(gòu)架與既有地鐵車站的底部有兩米的間距，同時為防止出現(xiàn)塌陷的情況發(fā)生，選用了直徑為108mm 的長管棚和直徑為42mm 的小導管對隧道超前支承與防護，分期施工兩側(cè)的扯到，左右兩側(cè)線路間距16m。制定具體的施工步序如下：

第一步：對搭建的長管棚進行鉆工施工，并向管棚與鉆孔之前的間隙注入水泥漿，使水泥充滿整個空隙，保證管棚結(jié)實牢靠。

第二步：采用CRD 法對隧道進行區(qū)塊劃分，總共分成4 個區(qū)塊來開展下穿工程的施工，施工的具體原則是先左側(cè)后右側(cè)，先上后下對導坑進行施工，每個導坑之間間隔5m，直到隧道施工的終點位置。

第三步：對施工防水層的建設(shè)和再次的襯砌工作，應(yīng)當在仰拱及臨時中隔壁未被拆除的情況下展開。

第四步：等到再次的襯砌工作完成并符合設(shè)計的要求后，展開對臨時仰拱及臨時中隔壁進行拆除工作。

1.3 施工監(jiān)測數(shù)據(jù)及分析

在隧道下穿施工中需要對既有地鐵車站監(jiān)測，監(jiān)測的具體內(nèi)容有，車站整體結(jié)構(gòu)的升降位移，車站的水平位移變化量，軌道的升降和橫向高度差及水平間距的變化情況。既有地鐵已處于運營階段，不能依靠人工的方式實時對軌道進行數(shù)據(jù)監(jiān)測，所以監(jiān)測實施中采用了自動化靜力水準監(jiān)測系統(tǒng)。實現(xiàn)對既有地鐵的車站機構(gòu)和軌道的位置變化情況的監(jiān)測。

統(tǒng)計不同施工時期的既有車站結(jié)構(gòu)的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，不同的監(jiān)測位置的數(shù)據(jù)表明，在暗挖區(qū)間隧道下穿施工中既有地鐵車站結(jié)構(gòu)和軌道的沉降范圍在4mm 以下，保證了地鐵結(jié)構(gòu)和地鐵運營的位置變動范圍是處于安全的，對既有地鐵的運營不產(chǎn)生影響，另外數(shù)據(jù)顯示，在施工初期既有地鐵車站的已有1.5 到1.8mm 的升降量，分析可知主要是在鉆孔施工中導致地層的流失造成的。

2 區(qū)間設(shè)計方案的比較及選擇

根據(jù)該城市1 號與7 號軌道交通線的交匯位置關(guān)系和當?shù)氐牡叵峦临|(zhì)和水文施工環(huán)境，擬制定了三種不同的隧道下穿施工的方案。方案1 采用礦山法（馬蹄形斷面），方案2 采用礦山法（平頂直墻斷面），方案3 采用盾構(gòu)法。對三種方案的優(yōu)缺點進行比較分析，方案1 的優(yōu)點在于，技術(shù)成熟度高，施工成本低，對底板防水層的干涉小，缺點則是與既有隧道頂部兩米的夾層無法保證其平穩(wěn)性，但可以使用長管棚來支承和保護。相較于方案2 沒有夾層土依靠千斤頂來支護，施工成本低，且方案2 對底板防水層的干涉較大。而方案3，盾構(gòu)截樁技術(shù)的運用不太成熟，對于1 號線處于運營的施工條件下，存在極大的風險，可能帶來嚴重的施工故障事故。經(jīng)過對比，本文選用方案1 來進行暗挖區(qū)間隧道下穿的施工。

3 暗挖區(qū)間隧道下穿既有地鐵施工難點及應(yīng)對措施

3.1 工程難點

7 號軌道交通的暗挖區(qū)間隧道下穿施工工程屬于一級風險。主要存在的施工難點包括以下四點：第一，由于新建的7 號線與既有地鐵1 號線為無間隙的穿越，為了使施工不對1 號線的運營造成影響，因此對施工的技術(shù)要求高。第二，對既有車站的變形量的控制要求高。按照軌道運營的技術(shù)要求指標，施工對既有地鐵車站的變形量不得超過10mm，對運營軌道變形量需控制在3mm 范圍以內(nèi)，差異變形沒10m 不超過4mm。第三，存在較大的風險。由于量軌道輪廓之間的間距約是9m，之間有3m 左右的巖土層，且處于量軌道注漿加固的區(qū)間之外，因此可能帶來施工隱患。第四，對注漿的質(zhì)量要求高。為防止對既有地鐵運營造成影響，一方面要減少注漿造成的壓力，另一方面要確保注漿的加工效果和質(zhì)量。

3.2 應(yīng)對措施

針對施工難點將分別采用以下應(yīng)對措施。首先對變形的控制。對既有地鐵采用全天性的遠程自動化監(jiān)測系統(tǒng)，采集相關(guān)性的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)分析從而保證施工的安全性。采用超前注漿技術(shù)來加固隧道挖掘前的土體，防止出現(xiàn)土方塌陷對既有地鐵運營造成影響同時能更有效的控制施工的精度。隧道挖掘過程采用分區(qū)分時的高效施工方法，施工中保持足夠的施工間距，挖掘后及時加固成封閉環(huán)。確保拱架的尺寸精度，對于間隙要用鋼楔子來固定，對于可能出現(xiàn)錯位的地方都要確保牢固可靠。注漿作業(yè)時要做好初期的支護工作，并要實時監(jiān)控注漿質(zhì)量，對于缺陷部位及時補償處理。拆除二次襯砌、臨時支撐時因做好數(shù)據(jù)分析，確保安全的情況下合理的控制好可拆出的區(qū)間段。采取封頂工藝對二次襯砌施工，保證頂板的質(zhì)量。

為確保施工的安全性。在具體施工過程中先進行右線隧道的下段進行施工，待其支撐保護工作完成之后，在利用右線對左右線之間的巖土層進行超前注漿加工。對于施工中的注漿的難點，因在注漿前進行相關(guān)性的實驗，來制定最佳的施工參數(shù)。同時應(yīng)當依照定量、定壓的相關(guān)標準嚴格控制注漿的壓強，防止對既有地鐵線路的造成沉降。

4 暗挖區(qū)間隧道下穿既有地鐵施工安全分析

為了對施工安全進行分析，本文采用了Midas-GTS 有限元的分析方法。首先建立了7 號線與既有地鐵1 號線的三維模型，然后將模型導入到Midas-GTS 有限元分析軟件中，分析施工對既有地鐵1 號線車站的升降、水平的移動分析計算，其中三維模型中X 軸方向為7 號線的隧道方向，Y 軸則是1 號線的車站方向。整個模型中X 軸、Y 軸、Z 軸方向的長度分別為44m、60m 和40m。分析計算中對模型的X 方向、Y 方向及底部施加法向的約束，而上表面無約束。整個模型的施工環(huán)境材料選用摩爾-庫侖理想彈塑性模型對巖土層進行仿真，既有地鐵車站及7 號線在建隧道設(shè)置成彈性材料。擬仿真的施工步驟為三步，分別為施工左線隧道選用CRD 施工方法，將馬蹄形斷面分成四個區(qū)塊進行初期的支護。采用相同的方法施工右線隧道初期支護，對二次襯砌結(jié)構(gòu)的施工。

通過上述模型對7 號隧道下穿施工對既有地鐵1 號線車站施工進行數(shù)值仿真計算分析，可得到左右施工線施工完成后對的既有車站的沉降影響分別為2.8mm和3.3mm，對車站的水平位移影響為0.8mm，0.9mm。都處于安全的范圍之內(nèi)。

5 結(jié)語

本文以某市的新建的7 號軌道交通線對既有地鐵施工技術(shù)展開了分析研究，對施工中的施工技術(shù)進行簡要的介紹，并分析了施工中難點問題，提出了相應(yīng)的應(yīng)對措施，并對具體的施工方案進行對比選擇，通過方案的比較確定最佳的施工方案，最后也通過施工實時數(shù)據(jù)監(jiān)測以及施工安全性分析，分析了7 號線施工對既有1 號地鐵線車站的沉降和水平位移的影響，經(jīng)過分析可知，采用本文選用的具體施工方案與施工中的應(yīng)對策略能有效的保證施工的質(zhì)量和安全性，本文的研究具有一定的借鑒價值。