周 學(xué)，尉婧明，李 賀

（北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司，北京 100037）

1 工程概況

本工程新建熱力隧道起于成壽寺路與肖村路交叉口北側(cè)，沿成壽寺路敷設(shè)，終點位于成壽寺路與肖村路交叉口南側(cè)，隧道全長120.8m。擬建熱力隧道采用淺埋暗挖法施工，復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)型式，其中拱頂直墻斷面內(nèi)凈空尺寸包括3.6m×2.5m（寬×高）和4.4m×4.4m（寬×高）兩種，平頂直墻斷面內(nèi)凈空尺寸為3.6m×1.4m（寬×高），隧道拱頂覆土厚度3.9～5.5m，縱坡0.2%/1.4%。

擬建熱力隧道垂直穿越地鐵亦莊線盾構(gòu)區(qū)間，豎向凈距約0.8m。擬建熱力隧道下穿管線主要有：雨水管線，豎向凈距約0.14m；上水管線，豎向凈距約1m。

擬建熱力隧道與風(fēng)險源縱斷位置關(guān)系圖及擬建隧道標(biāo)準(zhǔn)段橫斷面圖如圖1～2 所示。

圖1 本工程熱力隧道與風(fēng)險源縱斷位置關(guān)系

本工程新建熱力管線主要穿越地層為細砂、粉砂③1層、粉質(zhì)粘土②2層、黏質(zhì)粉土③層，現(xiàn)狀亦莊線盾構(gòu)段所在土層為黏質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土層。擬建隧道基本位于地下潛水水位以上，部分地下水位位于隧道底板以上，局部有上層滯水，隧道開挖過程中應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)闹顾胧?/p>

2 本工程風(fēng)險源

圖2 隧道標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

本工程主要風(fēng)險源有：①新建隧道上穿地鐵盾構(gòu)區(qū)間，兩者豎向凈距約0.8m，需嚴(yán)格把控施工質(zhì)量，以確保既有地鐵結(jié)構(gòu)的安全；②新建隧道近距離下穿φ1000 雨水管線，兩者豎向凈距約0.14m，為了保證能夠穿越施工，此處斷面壓縮為平頂直墻斷面，進一步加大了施工風(fēng)險，既有雨水管線變形控制指標(biāo)為10mm（沉降）；③新建隧道開挖寬度為4.6m，隧道覆土厚度3.9～5.5m，屬于超淺埋隧道，且拱頂位于粉細砂層，本工程下穿現(xiàn)狀成壽寺路，根據(jù)道路養(yǎng)護部門相關(guān)要求，在隧道施工期間，在其影響范圍內(nèi)路面絕對沉降量最大控制值為15mm。

3 穿越風(fēng)險防護措施

3.1 穿越地鐵防護措施

3.1.1 選擇合理的結(jié)構(gòu)平面路由、縱段、橫斷面

通常隧道的平面路由應(yīng)將穿越點設(shè)置在埋深相對較淺、結(jié)構(gòu)體型簡單處，同時為避免同一變形段兩端產(chǎn)生過大差異沉降，沉降點應(yīng)盡量靠近兩變形縫連線中點；隧道縱向路由主要由隧道功能要求、周邊既有管線、地下構(gòu)筑物和地鐵結(jié)構(gòu)共同影響，應(yīng)盡量從地鐵結(jié)構(gòu)上方穿越。本工程通過局部壓縮斷面，采取了上穿地鐵的方式，保證地鐵結(jié)構(gòu)的安全。

3.1.2 采用合理的施工方法

淺埋暗挖法中“短開挖”是指減小隧道施工對周圍土層的擾動，每次開挖循環(huán)進尺要短，同時縮短開挖和支護時間?！皬娭ёo”是指要加強抵抗隧道周圍土體的變形能力，主要表現(xiàn)在支護結(jié)構(gòu)的剛度。在穿越地鐵段隧道采取加強支護措施尤為重要，如格柵密排、中隔壁用型鋼支撐等?！翱旆忾]”是指開挖過程中隧道斷面的及早封閉，同時采用背后注漿提高土體自穩(wěn)能力，減少周圍土體沉降。本工程采用CD 法開挖，加強支護及背后回填注漿，減少對地鐵的擾動。

3.1.3 施工監(jiān)測

在穿越施工過程中，地鐵變形監(jiān)測的準(zhǔn)確與否直接影響運營安全。施工期間對影響范圍內(nèi)的地鐵結(jié)構(gòu)變形進行監(jiān)測，及時反饋可靠的數(shù)據(jù)和信息，通過數(shù)據(jù)評價工程穿越施工對既有線的影響，并使各部門及時應(yīng)對施工期間各種緊急情況，避免事故發(fā)生。在工程竣工后，對既有地鐵持續(xù)監(jiān)測，直至變形穩(wěn)定為止，并以此作為本工程施工對既有地鐵影響的評價依據(jù)。為達此目的對既有地鐵的主要監(jiān)測項目如下：①隧道及軌道結(jié)構(gòu)的豎向變形；②隧道結(jié)構(gòu)及道床裂縫、道床與結(jié)構(gòu)脫離情況；③軌道結(jié)構(gòu)軌距、水平、高低、方向變化及線路偏差。

3.1.4 軌道防護措施

軌道防護設(shè)計主要為了提高既有線的承載力，減少新建工程施工過程中對既有線的正常運營的影響。本工程通過在施工前對軌道結(jié)構(gòu)采取加軌距拉桿和防脫護軌進行預(yù)加固，提高線路抵抗變形能力，確保地鐵安全運營。

3.2 下穿φ1000 雨水管線風(fēng)險源防護措施

本工程下穿雨水段，綜合考慮的熱力工藝專業(yè)要求、運營使用要求及施工要求，隧道斷面優(yōu)化為平頂直墻斷面，同時為了保證下穿雨水施工過程中既有雨水管線結(jié)構(gòu)安全及施工安全，通過數(shù)值模擬輔助分析確定如下施工關(guān)鍵措施：

（1）開挖前對熱力隧道側(cè)墻及拱頂進行注漿預(yù)加固，可采取對向注漿方式，注漿漿液為改性水玻璃，注漿后土體無側(cè)向抗壓強度不小于0.5MPa。

（2）穿越雨水段施工前從拱頂一側(cè)打設(shè)管棚進行預(yù)支護，管棚長L=5.7m，直徑89mm，t=4.5mm，間距300mm，管棚內(nèi)灌注水泥砂漿，打設(shè)前應(yīng)探明雨水管線位置，避免與雨水管線造成沖突，引發(fā)地面沉降。

（3）在距離雨水管線較近處初支臨時封端，探明既有管線情況，若不具備打設(shè)管棚條件，需根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整既有管線臨時支頂措施。

（4）下穿雨水管線熱力隧道采用CD 法施工，密排格柵，中隔壁采用工25b，鋼支撐埋入二襯中，待二襯混凝土達到設(shè)計強度后，將鋼支撐切除，切除位置做好防水措施。

（5）施工期間須對穿越影響范圍內(nèi)的道路結(jié)構(gòu)、現(xiàn)狀管線及地下構(gòu)筑物進行第三方監(jiān)測，及時向道路管理單位、建設(shè)單位反饋信息、指導(dǎo)施工及現(xiàn)場管理，各方建立暢通的信息渠道。

3.3 超淺埋覆土（拱頂粉細砂層）穿越成壽寺路風(fēng)險防護措施

本工程熱力隧道拱頂位于粉細砂層，采用深孔注漿加固時，注漿漿液的選擇決定了注漿效果的好壞，研究表明[3]，對于粉細砂地層，改性水玻璃注漿效果最為明顯，本工程新建隧道采用CD 法施工，施工前對隧道拱頂采用深孔注漿加固+超前小導(dǎo)管預(yù)注漿加固措施，注漿漿液采用改性水玻璃，注漿后周圈土體無側(cè)限抗壓強度不小于0.5MPa，施工前應(yīng)進行注漿試驗，優(yōu)化注漿工藝，明確注漿壓力、擴散半徑等參數(shù)，注漿施工時應(yīng)注意控制注漿壓力，避免造成路面隆起。

4 工程實施效果

本工程目前隧道施工已經(jīng)完成，通過采取以上多種變形控制措施，從施工開始至上部隧道二襯完成澆筑，各風(fēng)險源變形均滿足安全使用要求，其中既有地鐵結(jié)構(gòu)累積最大上浮變形為0.5mm，在此期間既有地鐵按正常行駛速度運營，工程得以順利完成。

5 結(jié)論

本工程熱力隧道建設(shè)涉及眾多風(fēng)險源，且各風(fēng)險源有相互影響疊加的效果，對于各個風(fēng)險源的防護措施尤為重要，工程施工期間，北京運營地鐵不采取限速措施運行，保證了地鐵的安全運輸任務(wù)，萬壽路正常通車，既有雨水管線也得到了有效保護。本文將工程成功的設(shè)計施工經(jīng)驗總結(jié)為以下幾個要點，供以后類似工程參考借鑒：

（1）新建熱力隧道在滿足使用要求的前提下盡量選擇上穿地鐵方式，即使距離較近，相比下穿施工，也更容易控制既有地鐵結(jié)構(gòu)變形。

（2）新建熱力隧道與既有地鐵結(jié)構(gòu)平面關(guān)系盡量采用垂直穿越，降低空間效應(yīng)的復(fù)雜性。

（3）新建熱力隧道近距離下穿大直徑雨水管線施工時，創(chuàng)新性采用局部壓低斷面，采用預(yù)打設(shè)管棚支護、注漿預(yù)加固、減少初支二襯受力轉(zhuǎn)換等措施，可以有效控制既有管線結(jié)構(gòu)安全及使用安全。

（4）對于超淺埋隧道穿越既有道路，且拱頂位于粉細砂層時，采用CD 法施工輔以改性水玻璃超前深孔注漿加固措施，可以有效控制拱頂坍塌及地面沉降，嚴(yán)格按照要求施工前提下可滿足既有道路的運營要求。