曾順成

中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司

1 工程概況

國家圖書館站~二里溝站區(qū)間，在中關(guān)村大街下穿既有地鐵4號、9號線區(qū)間，二次下穿既有地鐵4號線區(qū)間，側(cè)穿西苑飯店及其門前過街通道。區(qū)間隧道呈“V”字坡，埋深20.583m~28.573m，沿線地勢局部有起伏現(xiàn)象，但總體以平緩狀為主，引入暗挖法用于區(qū)間隧道的開挖施工。隧道下穿既有線是該區(qū)間施工的重難點內(nèi)容，需兼顧既有線運營秩序性以及現(xiàn)場施工安全性雙重要求。

2 下穿地鐵9號線的施工思路

區(qū)間下穿施工具有流程性，先施工左線，并保證左右線步距錯開量超20m?？紤]到安全性要求，單線施工前先采取深孔注漿處理措施，以起到加固作用，確保開挖輪廓線以外2m范圍內(nèi)和掌子面均具有足夠的穩(wěn)定性。從注漿封閉掌子面的位置來看，其正處于既有線正下方，項目采取分段推進(jìn)的注漿施工方法，以便完成各部分的注漿加固作業(yè)。關(guān)于注漿分段的示意圖，如圖1所示。

圖1 國二區(qū)間下穿既有9號線區(qū)間注漿分段示意圖

暗挖區(qū)間隧道下穿9號線時，采取先施工左線的方法，期間確保左右線錯開量超20m。通過深孔袖閥管注早強(qiáng)型微膨脹水泥漿液，以起到加固的效果。鑒于穿越風(fēng)險源區(qū)段的施工特殊性，在原格柵架設(shè)間距的基礎(chǔ)上調(diào)整，即由0.75m加密至0.5m，期間輔以臨時仰拱支撐措施，通過多類裝置的聯(lián)合應(yīng)用有效規(guī)避安全問題。

（1）穿越前，采用地質(zhì)雷達(dá)詳盡勘探穿越地段地下，徹底摸清地下障礙物情況，排除意外因素。

（2）隧道開挖前進(jìn)行洞內(nèi)止水注漿，施工中堅決杜絕水土大量流失的情況，遇有險情馬上停止開挖，及時補強(qiáng)結(jié)構(gòu)、加固地層。

（3）圍巖變形過大或初期支護(hù)變形不收斂又難以及時補強(qiáng)時，可設(shè)置臨時仰拱或橫撐，必要時提前施作二次襯砌并加強(qiáng)。

（4）下穿過程中對下穿既有地鐵9號線路進(jìn)行實時監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測反饋的信息及時優(yōu)化調(diào)整開挖進(jìn)尺，做到動態(tài)施工管理。

（5）穿越既有地鐵線路存在施工風(fēng)險，針對有可能發(fā)生的一些突發(fā)事件，從管理、技術(shù)和組織等方面分析和制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

3 暗挖區(qū)間隧道下穿既有線的施工工藝

3.1 雙重管后退式注漿工藝流程

下穿既有線風(fēng)險源的安全隱患較多，在下穿施工前先探測以確定前方土體特性，以此為立足點采取深孔注漿處理方法，用于維持土體的穩(wěn)定性，避免上方構(gòu)筑物塌陷的情況。首段深孔注漿前先掛網(wǎng)噴射混凝土，目的在于臨時封閉掌子面；以C20混凝土為原材料噴射止?jié){墻，厚度按400mm控制。各注漿段長度為9m~12m，有序完成各段的注漿作業(yè)，漿液擴(kuò)散半徑0.5m，鉆孔布置成環(huán)，避免注漿不飽滿的情況。

3.2 格柵鋼架的加工與安裝

（1）格柵鋼架的加工。以Φ22、Φ14和Φ8的鋼筋為原材料，根據(jù)設(shè)計圖紙焊接成格柵鋼架，各單元間利用螺栓穩(wěn)定連接。在上端面格柵上增設(shè)臨時仰拱，擴(kuò)大受力面積，以免在上端面通過時出現(xiàn)大規(guī)模的沉降現(xiàn)象。

（2）格柵鋼架的安裝。遵循隨挖隨支的原則，每開挖一榀格柵間距后及時將提前制作成型的格柵設(shè)置到位，利用螺栓連接格柵單元，相鄰格柵間用φ22鋼筋連接筋連接，形成完整且穩(wěn)定的格柵鋼架結(jié)構(gòu)體系。

3.3 土方開挖

單次開挖循環(huán)進(jìn)尺以一榀格柵寬度為宜，即0.5m，上下兩層錯開步距控制在5m左右。挖土采取自上而下的順序，分層依次開挖。上層斷面開挖施工環(huán)節(jié)采取先邊拱后拱頂、環(huán)形預(yù)留核心土開挖的方法；下層斷面，按照先底拱、后邊拱的流程依次開挖。合理協(xié)調(diào)現(xiàn)場施工要素，盡可能縮短圍巖暴露時間，以免在外界因素的長時間影響下出現(xiàn)圍巖失穩(wěn)的情況。每完成一次開挖作業(yè)后按規(guī)范安設(shè)格柵、掛網(wǎng)、鎖腳錨管，并組織混凝土噴射施工。

拱部格柵架設(shè)環(huán)節(jié)利用螺栓連接的方法將各節(jié)段穩(wěn)定連接，臨近掌子面上層螺栓受空間的限制而難以擰緊，該部分安排專員以人工作業(yè)的方法上緊，后續(xù)進(jìn)入下一循環(huán)土方開挖時進(jìn)一步復(fù)緊，確保螺栓具有緊固性。

格柵架設(shè)是一項精細(xì)化的工作，要求先復(fù)核標(biāo)高，檢測格柵兩拱腳的水平狀態(tài)并視實際情況靈活調(diào)整，隨后用吊垂球復(fù)核垂直度和凈空位置，要求各方面均無誤。相鄰格柵間采取縱向連接措施，各連接筋布設(shè)間距按1m控制，確保連接的穩(wěn)定性。在鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)時搭接量至少達(dá)到150mm。此后打設(shè)鎖腳錨管，待其位置無誤且具有穩(wěn)定性后噴射混凝土，再向初期支護(hù)背后注漿。

3.4 噴射混凝土

（1）施工工藝流程。在洞外規(guī)劃拌和場所，根據(jù)設(shè)計配比拌和混合料，經(jīng)由下料管傳輸至運料車，再轉(zhuǎn)運至指定的工作面及時用于噴射施工。加強(qiáng)對混凝土原材料質(zhì)量的控制，同時以設(shè)計配比準(zhǔn)精準(zhǔn)控制材料的用量，予以充分的攪拌。

（2）噴射施工方法。噴射施工遵循連續(xù)性原則，拌和站與施工現(xiàn)場的工作人員密切溝通，拌和適量滿足質(zhì)量要求的混凝土，確保材料供應(yīng)的及時性?；旌狭仙a(chǎn)采用的是強(qiáng)制式攪拌機(jī)，為確?；旌狭蟽?nèi)部各類原材料分布的均勻性，攪拌時間至少達(dá)2min。精準(zhǔn)控制材料的用量，利用高精度的裝置稱量，具體稱量誤差為：水泥、速凝劑±1%，砂石±3%。以潮噴工藝為宜，適配潮噴機(jī)，利用該裝置高效施工。盡可能縮短混凝土出廠至噴射前的間隔時間，以免因時間過長而出現(xiàn)混合料性能下降甚至初凝的情況[1]。

3.5 超前小導(dǎo)管的加工與安裝

通過注漿的方法使?jié){液連同小導(dǎo)管周邊的土體共同組成完整的整體（承載殼），在此條件下組織開挖作業(yè)，可有效保證土體的穩(wěn)定性。在開挖施工期間，小導(dǎo)管可發(fā)揮出懸臂支撐的作用，由此避免拱頂坍塌問題。

（1）小導(dǎo)管的加工。以Φ25鋼管為原材料，前端加工成錐形，減小受力面積，以便高效插打。在小導(dǎo)管的中間區(qū)域按20cm的間距依次鉆Φ6~8mm溢漿孔，呈梅花形布置，但尾端0.7m范圍內(nèi)予以保留，即該部分不鉆孔，以免在注漿期間出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。

（2）小導(dǎo)管的安裝。待導(dǎo)管制作成型后手持風(fēng)鉆插打到位；此外，可采用深孔注漿鉆機(jī)，利用該裝置成孔，隨后再將小導(dǎo)管插入。

3.6 初支背后填充注漿

初期支護(hù)工作落實到位后進(jìn)入初支背后填充注漿施工環(huán)節(jié)[2]。待上臺階為閉合臨時仰拱后方可填充注漿，以免誘發(fā)安全事故。為避免拱腳大幅度下沉，注漿期間適當(dāng)減小注漿壓力（但不可影響漿液的正常注入）；初期底板閉合后進(jìn)一步組織壓力注漿作業(yè)，加強(qiáng)防護(hù)，期間注漿壓力以0.3MPa~0.5MPa為宜。

關(guān)于初支背后填充注漿的技術(shù)要點，如下。

（1）注漿管的加工。以Φ32焊接鋼管為基礎(chǔ)材料制作成型，長度為1m，前端加工成圓錐形，在管道中間部位鉆孔，距尾部60cm范圍內(nèi)予以保留（不鉆孔）。

（2）沿隧道拱部和邊墻兩處依次設(shè)置注漿管，各部位的間距為：起拱線處2m、邊墻處3m，呈梅花形布置。

（3）注漿施工選用的是單液水泥漿，按照0.8∶1~1∶1的水灰比控制要求制備漿液。水泥為關(guān)鍵原材料，此處選用的是強(qiáng)度等級至少達(dá)32.5的硅酸鹽水泥。

（4）注漿結(jié)束的判斷標(biāo)準(zhǔn)視實際注漿方法而定，主要考慮如下兩種：①單孔注漿：實測注漿壓力達(dá)到設(shè)計要求（最終壓力），注漿量超設(shè)計值的80%，同時達(dá)到兩項條件后可結(jié)束注漿；此外，盡管注漿壓力未滿足終壓要求但實際注漿量完全達(dá)標(biāo)（即達(dá)到設(shè)計注漿量），且不存在任何形式的漏漿現(xiàn)象也可以結(jié)束注漿作業(yè)；②全斷面注漿：單孔注漿工作落實到位，初支表面無明顯漏水點，此時可結(jié)束注漿作業(yè)。

4 施工監(jiān)測

4.1 地表監(jiān)測

施工環(huán)境錯綜復(fù)雜，施工期間存在諸多干擾因素，易影響地表的穩(wěn)定性。加強(qiáng)地表監(jiān)測有利于及時判斷實際施工情況，進(jìn)而采取針對性的控制措施[3]。按國家二等水準(zhǔn)測量的相關(guān)技術(shù)要求開展監(jiān)測工作，適配電子水準(zhǔn)儀、銦鋼尺，每月對基準(zhǔn)點監(jiān)測1次。監(jiān)測期間詳細(xì)采集并記錄數(shù)據(jù)，將實測值與設(shè)計要求展開對比分析，基于各項數(shù)據(jù)繪制地表變形沉降曲線圖，據(jù)此展開分析，對地表的沉降情況做出準(zhǔn)確的判斷。以允許沉降值為參考基準(zhǔn)，若實測地表沉降量達(dá)到該值的70%則及時做出預(yù)警，視實際情況采取針對性的加固措施，保證地層的穩(wěn)定性。

4.2 初期支護(hù)拱頂沉降及凈空收斂

（1）收斂點的布設(shè)。按5m的間距在洞內(nèi)縱向依次設(shè)置觀測斷面，在各洞室拱頂處埋設(shè)1個沉降掛鉤，在洞室的兩側(cè)墻壁處埋設(shè)1個收斂掛鉤。

（2）監(jiān)測方法。在前述裝置的基礎(chǔ)上利用收斂計測量斷面?zhèn)缺陂g的相對位移，根據(jù)該數(shù)據(jù)對開挖斷面周邊的土體狀態(tài)做出判斷，即該部分是否具有穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

綜上所述，在暗挖區(qū)間隧道下穿既有線路施工前，需利用地質(zhì)雷達(dá)等方法詳細(xì)勘察，明確施工現(xiàn)場的實際情況，全面摸清地下障礙物的分布特點，合理做出規(guī)劃。開挖前，將洞內(nèi)止水注漿、注漿加固等方法落實到位，盡可能減小環(huán)境因素所帶來的不良影響。實際開挖期間一方面需嚴(yán)格依據(jù)方案操作，另一方面則加強(qiáng)質(zhì)量檢查，若出現(xiàn)異常狀況及時采取處理措施，全面保證施工的安全性。通過科學(xué)施工工藝的應(yīng)用減小對現(xiàn)狀既有地鐵線路以及其他建（構(gòu)）筑物的影響，給暗挖區(qū)間隧道開挖施工創(chuàng)設(shè)良好的條件，達(dá)到提質(zhì)增效的效果。