王 妍

(中鐵十六局集團有限公司 北京 100018)

1 前言

在一些商業(yè)經(jīng)濟中心、居民居住中心、景點旅游中心等人員密集區(qū)域修建地鐵時，常常會同時或相繼規(guī)劃兩條、三條甚至四條地鐵線通過，這樣新建地鐵線與既有地鐵線勢必會出現(xiàn)上穿鄰近、下穿鄰近、密貼通過等各種位置關系，而下穿鄰近是位置交叉中經(jīng)常遇到的工況[1-2]。本文詳細闡述北京地鐵17號線東大橋站穿越既有朝陽門站-東大橋站區(qū)間影響范圍內(nèi)的施工技術與工藝措施。

2 工程概況與設計方案調(diào)整

2.1 設計概況

新建北京地鐵17號線為南北方向線路，既有6號線為正在運營的東西方向線路，兩條線路在東大橋站交叉、換乘。

既有朝陽門-東大橋站區(qū)間采用復合式襯砌結(jié)構，馬蹄形斷面，斷面尺寸6.5 m×6.2 m(高×寬)。初期支護厚度為0.25 m，二次襯砌厚度為0.3 m。

新建車站下穿段采用分離式單洞結(jié)構，分為兩個小導洞分別下穿既有區(qū)間，導洞斷面為拱頂直墻平底結(jié)構，結(jié)構尺寸9.9 m×9.5 m，兩單洞間凈距5.2 m，單個導洞采用6洞室“CRD”法施工。

下穿段總長36.5 m，垂直距離僅為2.17 m，工程環(huán)境風險等級為一級。兩者之間的位置關系如圖1所示。

圖1 結(jié)構位置關系平面(單位:mm)

2.2 工程水文地質(zhì)

下穿段影響范圍內(nèi)工程地質(zhì)見表1。

表1 下穿段影響范圍內(nèi)水文地質(zhì)

下穿段導洞水文地質(zhì)情況:地表至上導洞拱頂約23.9 m的距離穿越地層為粉質(zhì)黏土⑦4層約0.3 m厚、中砂⑦1層約2.5 m厚、圓礫⑦層約5.5 m厚、粉質(zhì)黏土⑧層約2.8 m厚。整個導洞均位于承壓水下。

2.3 防護加固措施

根據(jù)影響作用的大小，將影響部位分為三段:下穿段、鄰近10 m段、鄰近20 m段。

施工過程中發(fā)現(xiàn)東大橋站的地質(zhì)水文復雜，自穩(wěn)能力差，造成超前小導管打設困難，很難保證注漿效果，車站主體施工沉降控制難度大。故而對設計方案調(diào)整如下:

(1)針對車站北端主體下層小導洞，其拱部超前支護由原來的小導管注漿，調(diào)整為對導洞開挖線外側(cè)1.5 m和開挖線內(nèi)側(cè)0.5 m內(nèi)區(qū)域進行深孔注漿。

(2)為防止下導洞側(cè)墻出現(xiàn)裂縫和變形收斂，在車站北端橫導洞兩側(cè)3 m范圍架設 22a型鋼支撐和雙榀 22a型鋼腰梁，腰梁與導洞側(cè)壁等強度連接，縱向間距1.5 m。

(3)車站1/18軸端頭上層導洞斷面挑高，原端頭人工挖孔樁變更為機械鉆孔圍護樁(樁長約23.5 m)；車站1/18軸端頭下層導洞縮短開挖長度(縮短2.9 m)，至端頭機械鉆孔圍護樁封端，取消下層端頭橫導洞。

(4)在車站下穿既有區(qū)間段分離式單洞隧道上方增設?219@270 mm、t＝12 mm厚咬合管幕[3-6]。在管幕外側(cè)打設1根帶有?8 mm花眼直徑42 mm的鋼管，通過注漿的方式調(diào)整壓力，改善地層特性。咬合管幕內(nèi)采用M30水泥砂漿填充密實[7-8]。

3 施工方案

3.1 總體施工方案

遵循由遠及近、先加固、后施工的原則。具體如下:鄰近下穿段20 m范圍內(nèi)主體施工→鄰近下穿段10 m范圍內(nèi)主體施工→下穿段加固→下穿段初支及二襯[9-10]。

3.2 具體施工步驟

(1)鄰近20 m段內(nèi)對開挖地層超前加固，加固范圍為導洞開挖線外側(cè)1.5 m和導洞內(nèi)側(cè)0.5 m。

(2)車站主體上、下導洞均采用臺階法施工。北端下導洞間橫導洞兩側(cè)3 m范圍內(nèi)架設 22a型鋼支撐和雙榀 22a型鋼腰梁。

(3)在鄰近10 m段對開挖輪廓線外側(cè)2 m范圍內(nèi)土體進行超前注漿加固。

(4)臺階法完成車站導洞開挖，在車站封端墻處掛網(wǎng)噴錨支護。在上導洞端部底板向下進行?48袖閥管注漿，對既有區(qū)間隧道側(cè)下方土體進行加固。

(5)與下穿段鄰近的南北端車站初支二襯完成后，先對下穿段進行深孔注漿施工，再從北端向南端一次性打設?219@270 mm、t＝12 mm厚咬合管幕。

(6)采用6導洞CRD法施工左線導洞，待其初支貫通后，進行右線導洞初支施工，最終完成下穿段的施工內(nèi)容。

4 主要施工工藝及要求

4.1 深孔注漿施工工藝及要求

(1)首先進行深孔注漿試驗，試驗段長度為10 m，根據(jù)試驗結(jié)果選取合適的注漿參數(shù)[11-12]。

(2)下穿段兩側(cè)的車站主體二襯完成后，在其封端墻上進行深孔注漿，注漿深度分別為7 m、10 m、5 m、10 m、4.5 m，每個橫斷面注漿范圍為底板以下2.0 m，其它部位向外擴展4.0 m。注漿孔間距1.0～1.5 m，沿拱部開挖輪廓線外0.5 m布設注漿孔。

(3)深孔注漿采用二重管后退式注漿，注入水泥-水玻璃漿液，壓力≤0.5 MPa。施工工藝流程見圖2。其具體施工工藝不再贅述。

圖2 深孔注漿施工工藝流程

4.2 袖閥管注漿施工工藝及要求

(1)下穿施工開始前，沿車站兩端下穿既有區(qū)間段中間打設袖閥管，在車站主體斷面沿縱向每隔5 m進行一次袖閥管注漿。每個橫斷面上布置水平間距1.5 m的?42 mm袖閥管，每根袖閥管的搭接長度2 m，共計15根。注入水泥漿液，其壓力不超過0.5 MPa。

具體布置:上層導洞內(nèi)打設7根袖閥管，以豎向為基準點，角度從小到大依次為 0°、10°、19°、26°、35°、46°、59°，長度依次為11.5 m、11 m、12 m、12 m、12 m、9 m、9 m；下層導洞內(nèi)打設8根袖閥管，角度依次為 0°、7°、13°、20°、43°、57°、68°、81°，長度依次為6.5 m、6 m、5 m、4 m、4.5 m、4.5 m、4.5 m、4.5 m。

(2)其施工工藝不再贅述。

(3)施工過程中要做好孔位控制和壓力控制。

4.3 管幕支護施工工藝及要求

4.3.1 工藝措施

(1)管幕支護施工順序:共設置91根管幕，車站北端中板澆筑完成后，自北向南一次性打設完成水平咬合管幕(避開車站端頭扶壁柱范圍)，管幕距既有6號線區(qū)間豎向距離約1.3 m。

(2)試驗段設置:在東大橋站2號豎井主體北向鄰近既有線段(中板以上1.0 m)選取6根管幕進行試驗，單根長度37 m；根據(jù)管幕試驗段結(jié)果，選取管幕各參數(shù)，供后期管幕施工使用。

(3)采用 Q235?219、壁厚 t＝12 mm 的無縫鋼管，按間距270 mm施工管幕。鋼管加工成6 m/節(jié)，側(cè)面用50×50×10 mm角鋼鎖扣焊接，將鋼管連接在一起，相鄰鋼管接頭焊縫位置錯開1 m。

(4)施工過程中，及時注入水泥漿液，注漿壓力≤0.5 MPa。

4.3.2 施工工藝流程

管幕支護施工工藝流程見圖3。

圖3 管幕支護施工工藝流程

4.3.3 工藝要點

(1)鋼管加工

采用2臺設備同時施工，一次成型2根鋼管。設備組裝調(diào)試關鍵是確保后方成像儀器軸線與導向鉆桿標靶在同一軸線上，為后期偏差控制做好準備。

(2)螺旋式導向頂管原理

鉆頭?40 mm、鉆桿長2.0 m的無線導向桿最先頂進；中間的螺旋鉆桿采用錐扣連接為整體，作為導向激光通道。管幕鋼管作為螺旋鉆桿的外套管，內(nèi)外兩種套管通過液壓泵站使頂管機動力頭旋轉(zhuǎn)。

(3)頂進施工

頂管過程中要協(xié)調(diào)頂進與出土速度，確保出土勻速。光學裝置安裝于鉆桿內(nèi)，從頂進到注漿結(jié)束全程觀測，做好數(shù)據(jù)記錄，若管幕鉆進出現(xiàn)偏差，應及時進行調(diào)整。

(4)管內(nèi)水泥砂漿填充

在鋼管尾端上方布置排氣孔，下方布置灌漿孔，壓注水泥漿液。

頂進結(jié)束后，在尾端管口設置1cm的鋼板封端，防止?jié){液倒流；同時在管幕前端50 cm處插入直徑10 cm移動式注漿管，灌注C30水泥砂漿。

(5)管幕外補償注漿

頂管完成2～3根后，打設管外注漿管，具體參數(shù)根據(jù)地表監(jiān)測情況隨時進行調(diào)整。若需要補償注漿，灌注水泥漿液。

(6)沉降控制措施

①出土量控制

出土量分為頂進施工前方的土方量與排出的土方量，調(diào)整頂進速度控制螺旋出土量。為防止鋼管堵塞，延誤施工進度和工期，最優(yōu)方案為實際出土量≤計算出土量。

②管內(nèi)注漿施工控制

每根管幕鋼管頂進到設計位置后，從頂進端勻速注入水泥漿液，控制最大注漿壓力。

③管外補充注漿

既有結(jié)構安裝自動監(jiān)測系統(tǒng)，頂管及注漿過程跟蹤監(jiān)測，及時通過外掛注漿管進行補充注漿。

(7)管幕關鍵控制點

①頂力計算

頂進力T＝油缸截面積S×給進壓力P/100×油缸數(shù)量×0.85。

其中，油缸直徑22cm，截面積S＝380 cm2；給進壓力31.5 MPa，施工設定最大頂進力P＝16 MPa；施工油缸數(shù)量為2個，代入公式得出結(jié)果:

②后背墻施作

根據(jù)計算出的頂進壓力，在車站中板上設置后背墻，確保整體結(jié)構穩(wěn)定。

管幕施工前，在后背墻預埋測片及收斂測點等，主要針對后背墻的強度和剛度進行監(jiān)測。

5 施工注意事項

(1)深孔注漿孔位的設置要準確，在施工前做好孔位布置圖，經(jīng)設計院、監(jiān)理及總工同意后，方可施工。施工過程中關鍵是注漿壓力的控制，只有壓力控制好才能真正起到加固的作用，壓力不得過大或過小。

(2)試驗段參數(shù)的記錄要詳細準確，包括但不限于整個過程中的注漿壓力變化、注漿持續(xù)時間、注漿速度、注漿漿液配比、注漿斷面的地質(zhì)條件記錄、注漿過程中設備是否發(fā)生故障等。試驗段完成后，要做好試驗總結(jié)，為后續(xù)施工提供準確可靠的數(shù)據(jù)，規(guī)避安全風險，確保注漿效果最優(yōu)。

(3)管幕支護前做好各參數(shù)的計算，尤其是根據(jù)頂進速度做好后背墻的強度驗算，確定后背墻的厚度及強度、剛度，以防因頂力過大，后背墻強度不足而發(fā)生安全隱患。

(4)施工過程中要加密監(jiān)測頻率，及時采集分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，做好監(jiān)測小結(jié)，及時掌握既有結(jié)構的變化規(guī)律，預測下次施工動態(tài)，及時調(diào)整相關參數(shù)，為后期施工起到指導作用。

6 結(jié)束語

與原有的施工設計相比，在既有區(qū)間和新建車站之間調(diào)整了施工工藝，增加了管幕支護，相當于兩者之間增設了隔離板，一定程度上降低了既有區(qū)間運營對新建車站施工的影響以及新建區(qū)間開挖對既有運營區(qū)間的影響，同時對深孔注漿時的漿液流動性起到一定的隔離作用，降低了因深孔注漿壓力過大對既有區(qū)間運營的影響。