陳 昊（上海地鐵咨詢監(jiān)理科技有限公司， 上海 200032）

0 引 言

近年來，隨著國內(nèi)軌道交通建設的快速發(fā)展，越來越多的工程常常因下穿或跨越鐵路（與產(chǎn)權(quán)單位溝通協(xié)調(diào)、方案評審、成本控制等）而造成工期較大延誤，也有較多工程在穿越施工過程中出現(xiàn)安全事故，既造成現(xiàn)場人員傷亡和財產(chǎn)損失，又對鐵路及城市交通產(chǎn)生嚴重影響。從目前來看，在保證工期、節(jié)約投資、確保安全的前提下，最大限度地加快推進下穿鐵路的各方面工作，無疑給各參建方尤其是建設單位帶來了巨大的挑戰(zhàn)。為此，筆者通過以下案例介紹，拋磚引玉，為其他地鐵參建方提供一些參考和借鑒。

1 工程概況

貴州省貴陽市軌道交通 1 號線長江路站—清水江路站區(qū)間礦山法暗挖隧道全長 769.3 m，位于貴陽市小河區(qū)，線路出長江路站后，先后下穿居民民房片區(qū)、居民樓房、浦江路后，下穿南西聯(lián)絡鐵路線浦江路框架橋，后沿浦江路下前行，接明挖區(qū)間隧道。

礦山法暗挖隧道線路由北向南下穿南西聯(lián)絡鐵路線，區(qū)間隧道與鐵路平面交角約 43°。該段區(qū)間隧道為雙洞單線隧道，下穿南西聯(lián)絡鐵路線段涉及右線計 50 m、左線計 50 m，其中右線下穿鐵路路基、左線下穿鐵路框架橋。區(qū)間隧道下穿鐵路段地層均為中風化泥巖。所下穿的南西聯(lián)絡線浦江路框架橋結(jié)構(gòu)為矩形兩箱涵洞形式，基于中風化泥巖層之上，路基為填方路堤結(jié)構(gòu)。

2 水文地質(zhì)情況

下穿鐵路段隧道穿越地層為中風化泥巖，隧頂主要為強風化泥巖，厚 5 m～7 m。隧道內(nèi)地下水類型主要為基巖裂隙水和第四系松散含水層孔隙水兩大類?；鶐r裂隙水賦存于碎屑巖組的風化、構(gòu)造裂隙中，以強風化層的風化裂隙為相對主要的貯存空間；含水層為侏羅系自流井群 J1-2Z 的泥巖，屬潛水～上層滯水，主要來源于大氣降雨補給，水量小，季節(jié)性特征明顯，徑流范圍小，就近排泄于附近的低洼地帶。第四系松散含水層孔隙水主要分布于第四系覆蓋層的孔隙、裂隙中，屬上層滯水，水位、水量具明顯的季節(jié)性特征，豐枯季差異大，分布范圍小，富水性弱，一般埋深 0.5 m～7.0 m。

3 施工總體思路

下穿鐵路區(qū)間采用大拱腳＋核心土＋臺階法組織人工機械開挖施工。隧道采用復合式襯砌，超前支護采用 L50 mФ159 大管棚＋L3.5 mФ42 跟蹤超前支護，大管棚環(huán)向間距 0.35 m，超前小導管環(huán)縱向間距 0.35 m×2.4 m。穿越范圍內(nèi)采用鋼架＋噴射混凝土支護形式。初期支護采用 I20b 型鋼鋼拱架，間距 0.4 m，噴射 28 cm 厚 C25 早強混凝土，拱墻采用 Ф25 中空注漿錨桿，環(huán)縱向 1.0 m× 1.0 m 梅花形布置。初支封閉成環(huán) 2 m 后對封閉掌子面進行回填注漿。初支施工完成后，進行二次襯砌施工。二次襯砌采用 50 cm 厚 C35 防水混凝土，其抗?jié)B等級為 P10，采用液壓模板臺車進行施工。二襯施工完成后，采用強度高、流動性好的微膨水泥砂漿進行回填注漿，保證初期支護與二襯之間密實。區(qū)間隧道左線和右線初期支護不能同時施工，錯開距離不小于 50 m，先施工右線隧道。施工過程中做好沉降監(jiān)測，制定應急預案并快速反應。右線下穿段施工完成，監(jiān)控量測數(shù)據(jù)穩(wěn)定后方可進行區(qū)間左線初支施工，務必將施工對鐵路運營的影響降至最低。

4 下穿工程施工重難點

4.1 無水施工

根據(jù)地勘結(jié)果，下穿區(qū)段地下水分布不連續(xù)，未形成穩(wěn)定水位，不考慮地面采取降水處理。同時，地勘資料顯示，在地質(zhì)巖層交接發(fā)生變化的底層，有可能形成水囊或溶洞，故在考慮掌子面疏干排水的情況下，如何保證原有強風化、中風化圍巖既有應力的不改變，掌子面無水作業(yè)，是本區(qū)間施工控制的重難點。

4.2 既有鐵路及框架橋結(jié)構(gòu)沉降不超標

確保穿越引起的既有鐵路及框架橋結(jié)構(gòu)沉降不超標難度大。一方面，區(qū)間隧道與既有鐵路相距近，拱頂距框架橋基底凈距為 8.5 m，左右線凈距 3 m；另一方面，框架橋平頂直墻結(jié)構(gòu)本身的受力特點不利于施工期間控制結(jié)構(gòu)本身的沉降變形，且地鐵線路斜穿框架橋及填方路基結(jié)構(gòu)，同時穿越剛性結(jié)構(gòu)和柔性結(jié)構(gòu)，極易引起鐵路線的不均勻沉降、軌道變形和位移。此外，變形控制要求高，要求將軌面沉降控制在 6 mm 之內(nèi)，相鄰兩股鋼軌水平高差不得超過 6 mm，相鄰兩股鋼軌三角坑不得超過 6 mm，前后高低（縱向水平）在 6 mm 以內(nèi)。受地質(zhì)條件的限制，無法實施洞外加固措施，設計按照加強洞內(nèi)加固、少擾動的控制思路，更增加了施工控制的難度。

4.3 防水質(zhì)量

防水效果的好壞關(guān)系到工程的成敗，但本工程的防水質(zhì)量控制難度較大。下穿段隧道采用馬蹄形斷面形式，二次襯砌分幅進行，仰拱與矮邊墻兩側(cè)均設有縱向水平施工縫。此外，小斷面隧道內(nèi)防水層操作環(huán)境條件差、作業(yè)空間狹窄、施工干擾較大。

4.4 超前管棚支護及初支背后密實度

下穿段設計方案為 L50 mФ159×10＋L3.5 mФ42×4 跟蹤小導管、水泥漿注漿超前支護形式，以及 I20b 型鋼鋼架 28 cm 厚 C25 早強噴射混凝土初期支護。施工過程中確保超前支護有效，初期支護與周邊圍巖有效密貼，是下穿工程的關(guān)鍵，也是施工管控重點。

5 施工措施及監(jiān)理控制

5.1 洞內(nèi)措施

5.1.1 超前支護

采用 Φ159×10 大管棚注漿＋Φ42 的跟蹤注漿小導管，大管棚長度為 50 m，大管棚施作采用跟管鉆進技術(shù)，以防止因管棚鉆孔引起變形。大管棚在下穿鐵路前施作，在管棚的防護下進行隧道開挖。管棚導管上鉆注漿孔，孔徑為 10 mm～16 mm，注漿孔縱向間距 20 cm，呈梅花形布置，尾部留不小于 150 cm 的不鉆孔的止?jié){段。大管棚注漿采用注漿壓力和注漿量雙控標準（漿液的擴散半徑一般為 0.6 m～0.8 m），注漿漿液采用水泥漿，水灰比 W∶C=0.38∶1，當?shù)叵滤^發(fā)育或漿液擴散范圍較大時，注漿漿液應改為水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力為 0.5 MPa～1.0 MPa。為提高導管的抗彎能力，導管內(nèi)設置鋼筋籠，鋼筋籠由四根主筋和固定環(huán)組成，主筋直徑為 18 mm，鋼筋籠內(nèi)采用砂漿填充，固定環(huán)采用短管節(jié)，將其與主筋焊接，按照 1 m 間距設置。

超前大管棚施工完成后，對大管棚進行密實度施工質(zhì)量檢測驗收，密實度達到 97% 以上后方可進行下道工序施工，如不滿足要求，該部位大管棚支護重新加固處理，直到達到要求方可。初期支護工字鋼后易形成空洞，為此，每榀工字鋼后全環(huán)安裝 Ф50 軟管，在噴射混凝土完成后進行回填注漿，確保初期支護后方密實。確保超前管棚支護及初支背后密實度達到要求，注漿過程中監(jiān)理全程旁站。

跟蹤超前小導管采用 Ф42 直徑無縫熱軋鋼管制成，壁厚 4.0 mm，長 3.5 m，在前部鉆注漿孔，孔徑為 6 mm～ 8 mm，孔間距 20 cm，呈梅花形布置，前段加工成錐形，尾部長度不小于 100 cm，作為不鉆孔的止?jié){段，環(huán)向間距 0.35 mm，縱向間距 2.4 mm，拱部小導管外插角 5°～7°、邊墻小導管外插角 10°～20°；注漿漿液采用水泥漿，水灰比 W∶C=0.38∶1，注漿壓力為 0.5 MPa～1.0 MPa。監(jiān)理嚴格控制漿液配比及質(zhì)量情況。

5.1.2 初支噴混凝土

采用 28 cm 厚 C25 早強濕噴混凝土，全環(huán)設置；掌子面采用 Ф22 纖維錨桿，長度 6 m，間距 1.0 m×1.0 m，梅花形布置。

5.1.3 系統(tǒng)錨桿

在拱部采用 Ф25 中空注漿錨桿徑向支護，管長 3.0 m；邊墻采用 Ф22 砂漿錨桿，管長 3.0 m；錨桿間距 1.0 m×1.0 m，梅花形布置，尾部緊貼鋼架并同鋼架牢固連接。

5.1.4 鋼筋網(wǎng)

采用 Ф6 鋼筋，構(gòu)成 10 cm×10 cm 網(wǎng)格，雙層全環(huán)雙層設置；鋼筋網(wǎng)應與鋼架及錨桿尾端連接牢固。

5.1.5 加強支護

采用 I20b 型鋼鋼架，全環(huán)設置，縱向間距 0.4 m/榀。

5.1.6 二次襯砌

采用 50 cm 厚 C35 防水鋼筋混凝土，其抗?jié)B等級為 P10，環(huán)向主筋配筋為 Φ20@200，縱向分布鋼筋為 Φ12@250，箍筋為 Φ8@200，仰供填充采用 C20 混凝土。

5.1.7 正洞防水

隧道外側(cè)布置土工布，封閉滿鋪樹脂類高分子防水板；施工縫涂刷水泥基結(jié)晶滲透型防水涂料。

5.1.8 補償注漿

初期支護施工時在拱墻范圍內(nèi)預埋 Ф42 鋼花管作注漿管，壁厚 4.0 mm，長 0.8 m，注漿管間距 1.0 m×1.0 m，梅花形布置，初支封閉成環(huán) 1～2 榀后，立即對初支背后壓注水泥砂漿，避免背后有孔洞，封閉成環(huán) 2 m 后再次對初支背后二次注漿填充，初支背后注漿后需對注漿密實度進行檢測，密實度應達到 85% 以上，確保初支背后無空隙方可進一步施工，有效控制工后沉降；開挖后地下水出漏較多地段、初支及回填注漿后仍有滲漏水地段向襯砌背后更深層圍巖進行注漿，以確保初支表面干燥、無滲漏水，達到施作防水及二襯自防水混凝土澆筑的無水條件。二次襯砌在拱頂每隔 3 m～5 m 預留注漿孔，待襯砌混凝土達到設計強度后及時壓漿，確保襯砌密實，水泥砂漿強度不低于二襯混凝土強度等級。

5.1.9 施工工法

下穿鐵路段及影響段采用大拱腳臺階法，人工、機械開挖施工，按照“一步一回頭、初期支護及時封閉成環(huán)”分上下兩臺階；上臺階開挖長度為 5 m，上臺階開挖后及時施作初期支護及臨時橫撐，下臺階（含拱底）開挖后，應及時閉合初期支護，下臺階跟進所有初期支護全環(huán)封閉后再施工上臺階的原則，嚴格按照設計圖紙上臺階每循環(huán)開挖支護進尺按照 1 榀鋼架間距，邊墻每循環(huán)開挖支護進尺不大于 2 榀鋼架間距，仰拱開挖前必須完成鋼架鎖腳錨桿，每循環(huán)開挖支護進尺不得大于 3 m；隧道開挖后初期支護應及時施作并封閉成環(huán)，鋼架成環(huán) 2～3 榀后，立即進行初支背后注漿。

洞身開挖、初期支護、二襯襯砌采用交替進行，逐段推進的施工工序。當初期支護達到一個二襯循環(huán)長度時，須停止掌子面開挖，及時澆筑二次襯砌且待混凝土達到設計強度的 80%后，方可進行下襯砌循環(huán)開挖，在此期間開挖掌子面噴射混凝土錨桿封閉掌子面。二次襯砌循環(huán)長度 控制在 6.0 m （臺車長度 6 m），以確保既有鐵路基礎安全。

嚴格控制施工工序為：上臺階（大拱腳）開挖支護→下臺階開挖支護→仰拱開挖支護（初期支護封閉成環(huán)）→二襯仰拱施工→隧道正洞二襯施工→下一循環(huán)至下穿完成。

5.2 洞外措施

（1）在穿越南西鐵路結(jié)構(gòu)施工中，保證鐵路的正常運營，對既有鐵路結(jié)構(gòu)的路基坡腳沉降、位移監(jiān)測，軌道水平間距監(jiān)測，軌道沉降、位移觀測，線路沉降、位移觀測以及框架涵洞基礎沉降、位移監(jiān)測，接觸網(wǎng)立柱（2 根）沉降傾斜監(jiān)測；監(jiān)理要求施工單位編制專項監(jiān)測方案并編制相應監(jiān)理實施細則，專業(yè)監(jiān)理工程師每天巡視 2～3 次并結(jié)合每日監(jiān)測數(shù)據(jù)分析判斷施工是否安全可控。

（2）要求施工單位聘請鐵路局工務段專家及地鐵行業(yè)專家親臨現(xiàn)場，進行安全技術(shù)指導。

（3）委托鐵路部門認可的監(jiān)測單位，執(zhí)行第三方監(jiān)測并制定專項監(jiān)測方案，鐵路部門批準后實施；加強對下穿影響段既有鐵路的監(jiān)測。

6 效果分析

由于該下穿鐵路保護安全風險較大，業(yè)主、監(jiān)理、施工單位及監(jiān)測單位都高度重視，各項措施都落實到位，歷時 241 天完成該段左右雙線隧道大管棚施工、土方開挖、初支、防水及二襯主體結(jié)構(gòu)施工（左右線各約 50 m）。整個施工過程中，軌面累計沉降量 4 mm（標準不得超過 6 mm）；相鄰兩股鋼軌水平高差累計 3 mm（標準不得超過 6 mm）；相鄰兩股鋼軌三角坑累計 3 mm（標準不得超過 6 mm；前后高低（縱向水平）累計 4 mm（標準不得超過 6 mm）；無任何安全、質(zhì)量事故發(fā)生，得到業(yè)主、鐵路產(chǎn)權(quán)單位及當?shù)匦姓O(jiān)管部門的一致好評。

7 結(jié) 語

針對需要保護的既有運營中鐵路路基及框架橋涵，根據(jù)中風化泥巖地層中礦山法暗挖隧道施工工藝特點，形成洞內(nèi)重點控制措施和洞外監(jiān)控結(jié)合的綜合管理手段，得到良好的控制結(jié)果，以期為后續(xù)類似項目提供參考與借鑒。