中咨工程建设监理公司
【摘 要】在道路建设项目中，难免会遇到地铁既有运营线路的阻碍。在下穿时的施工技术非常重要，一要保证对地铁运营不产生任何影响，二是保证所运用的施工技术不对地铁项目产生影响。本文根据工程案例，对下穿地铁运营既有线施工的施工技术管控、临时支护拆除方案、安全等措施进行探讨。
【关键词】地铁项目；技术管控；支护拆除；安全措施
1、工程概述
某城市地铁线路区间隧洞零距离下穿既有线，下穿段右线长28.059m，左线长28.877m，断面形式为矩形，宽6.6m，高7.885m；左右线隧道平行布置，净距为8.9m；隧道轴线与既有线轴线呈75度夹角。新建车站地下连续墙与既有线地下连续墙之间的距离仅为3.0m。
地下二层车站，围护结构采用地下连续墙支护，地下墙与内衬墙作叠合式结构，地下连续墙厚800mm，内衬墙厚400mm，底板厚900mm；下穿段隧道采用紧贴既有线底板的“全断面注浆+CRD平顶直墙暗挖”的设计方案。
图1 区间下穿既有线某站段位置关系纵剖面图
2、下穿段施工技术管控
2.1既有线现状调查
在施工前，对既有线上下行站台范围进行检查，对线路状态不满足 “综合维修”标准的地段进行维修，以达到相应标准。
现状调查内容主要包含以下5点：①轨道水平，②轨道轨距，③隧道裂缝，④隧道渗漏水，⑤隧道纵断面。
调查完毕后，由第三方检测机构出具纸质盖章版调查报告予相关单位。在隧道开始施工直至地铁结构变形稳定期间，根据变形情况，及时对轨道结构进行调整，使线路状态始终满足 “综合维修”标准的要求。
2.2 施工监测
2.2.1监测内容
为保证既有线车站运营安全和皇福区间开挖、支护结构的稳定，本次监控内容共分两部分，第一部分：对既有线采取自动化和人工监测两种手段进行，主要监测对象、项目、精度及频率，人工检查。第二部分对区间上方地表及区间结构进行监测，监测项目见表1所示。
表1 区间隧道监测项目
2.2.2监测技术与方法
本项目监测方法分为自动化观测和人工观测，以自动化监测为主，人工监测为辅。人工监测主要是对自动化监测数据进行校核以及作为应急监测储备。为了保证观测数据的连续性及可比性，人工监测与自动化监测均采用同一监测点标志，且在同一时间采集初始值。自动化监测拟用徕卡TS30测量机器人配合Geomos专业监测软件进行。人工观测拟用徕卡DNA03水准仪配合水准尺（沉降观测）、用徕卡TS30全站仪配合L型棱镜（水平位移观测）进行。
2.3超前地质加固
隧道开挖前，通过掌子面和已开挖完成隧洞侧边对地铁既有线下方土体进行超前注浆加固，加固方式采用超前小导管，加固范围为隧道间及两侧开挖轮廓线各外扩3m、底板向下延伸3m，纵向加固长度9m，如图2所示。
图2 下穿段注浆加固范围断面图
下穿段隧洞采用CRD四步暗挖法进行施工，右线全部二衬施工完成后，开始进行左线隧道的施工。CRD四步法每步间隔距离4m；开挖初支完成后再进行二衬施工。区间下穿段开挖过程中应结合监测数据和风险工程的时间反应进行依次分析评估，以指导另一条隧道通过时的技术措施。隧道施工方向为从东向西。
下穿段隧道穿越砾质粘性土、全风化、强风化花岗岩，施工中制定地质预测、预报和监控量测计划，纳入施工工序。在施工中根据地质预测、预报及监控量测信息实施动态管理，根据预报、量测结果采取相应的处理措施，制定可靠的处理方案和技术措施，发现围岩级别与地下水状态与设计不符时，及时提出设计变更，确保施工安全和不留隐患。
施工中严格按照“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早封闭”的方针进行施工和管理，为保证地层与初支之间密实，在初支完成后，及时进行初支背后回填注浆，确保结构安全和施工质量。根据监测数据情况，隧道开挖初支完成后及时施工二衬结构。
2.3下穿段施工步序
CRD法开挖按先左上、下断面后右上下断面施工顺序进行，掌子面应前后错开3～5米的距离。施工应确保少水或无水作业，初期支护必须严格遵循"管超前、严注浆、强支护、短进尺、勤量测、早封闭"的施工原则，做到随挖随支。施工时应加强监控量测，并及时反馈信息，以根据实际情况修正设计参数，确保施工安全。初支成环达到强度要求后要及时对初支背后注浆回填。
下穿段施工步序：①既有线做完后，开始从该侧向另外一个站点对既有线站下土体进行深孔注浆加固。②开挖前从暗挖段端墙掌子面对1部做超前补充注浆加固，开挖侧墙两侧各一排小导管其中与导洞方向同向，边列向外各放7°外插角。③开挖第1部，施做初期支护。开挖步距及格栅间距均为0.5m。安装型钢格栅、打设索脚锚杆。④小步距开挖第2部，架设地梁，施做初期支护。⑤小步距开挖第3部，施做初期支护。开挖前在掌子面上对侧壁处打设小导管超前支护，在钢筋格栅处打设锁脚锚杆。⑥小步距开挖第4部，架设地梁，施做初期支护。⑦在监测应力允许的情况下，小步距分段拆除临时仰拱（纵向一次性拆除长度不超过4米），施作1、2部防水层、底板、侧墙、顶板二衬结构。⑧架设中立柱换撑，拆除中立柱，施做3，4部防水层、底板、侧墙、顶板二衬结构。⑨在二衬结构混凝土达到设计强度95%以上时，根据应力监测，逐步拆除换撑中立柱拆除过程中，通过在顶板与既有站底板间预埋管压力注浆控制沉降。
3、减少底板沉降的保护
（1）超前注浆加固时，可适当加大注浆压力和注浆量，以主动控制其沉降。
（2）掌子面采用超前小导管注浆，以主动控制其沉降。
（3）采用CRD四步法施工，开挖各导洞时采用预留核心土的方法，并在上导洞每榀格栅两侧拱脚节点处打设两根D42长2.5m的锁脚锚管，主动控制其沉降；这个施工方法与同等施工方法相比，沉降量一般，工期短，这样可以较快地完成初支，及时封闭，减少不均匀沉降量。
（4）临时支撑中隔壁板每段拆除的长度不大于8m。
（5）初支封闭成环后，需及时进行拱部及侧墙背后的回填注浆，以减少其沉降。
（6）区间下穿既有线车站时要连续施工，无特殊突发情况，不得中断施工。
（7）隧道开挖时，开挖尺寸为1榀格栅钢架间距，严禁多榀开挖，防止沉降。
4、运营单位的配合
为保证下穿既有顺利和安全，项目部安排专人与运营单位对接，结合地铁的运营情况，对既有线路进行日常监测，对数据进行分析，保证既有线的正常运行。
既有线自动化监测时段暂定延续到施工线路试运行阶段，后期监测频率可根据变形情况适当调整；在地铁建设期内，下穿既有线隧道二衬结构施工完成后，因施工隧道引起的既有线结构变形，由地铁施工单位负责从施工隧道内注浆加固恢复。
5、下穿段初支临时支护拆除方案及安全措施
5.1临时支护拆除前提条件
1）隧道仰拱初期支护格栅钢架封闭成环，初期支护按施工图要求施工完成；
2）隧道初期支护背后注浆施工完毕并达到龄期要求；
3）隧道沉降、收敛变形趋于稳定；
4）隧道初支验收通过，具备二衬施工条件。
5.2临时支护拆除施工前准备
1）待小间距隧道初期支护成环后，监测单位按3m间距设置监测断面，每个监测断面布置5个监测点，顶拱一个、两侧边墙各两个。采集初始值，用于监测隧道初支成环后隧道沉降、收敛变形情况，以指导临时支护拆除施工。初支验收后至拆除临时支护过程中，施工监测单位每天将监测数据报至工程部、技术部。
2）临时支护拆除前，需对隧道集水进行截排，将洞内集水抽排至洞外，并在洞口修筑截排水设施，避免外部水漫流至隧道内。
3）安全管控参数
表5 安全管控参数
图3 临时支撑分段拆除示意图
6、既有线发生变形恢复措施
下穿施工期间，采用自动化监测全程跟踪施工情况，若监测数据达到或超出预警值时，将采取如下恢复措施。
6.1 车站隆起变形恢复措施
地铁车站发生隆起变形的主要原因为注浆压力过大造成，若发生隆起变形超标情况，按以下步骤进行恢复。
1、减小注浆压力，调整浆液配比，采用超细水泥+水玻璃双液浆；
2、开挖初支过程中预留变形量，暂缓初支背后填充注浆，适当调整开挖步距（由50cm调整为100cm），直到既有线车站结构恢复原位后再进行初支背后注浆并按设计要求开挖。
6.2 车站沉降变形恢复措施
车站发生沉降变形的主要原因为开挖过程控制不力导致沉降，沉降部位多发生在已开挖支护段，也可能发生在掌子面前方未开挖段，针对沉降产生的部位采取以下措施进行恢复。
1、掌子面前方未开挖段既有线车站沉降恢复措施
加固封闭掌子面，对前方土体进行注浆加固，通过加大注浆压力对既有线车站进行沉降恢复。
2、已开挖隧洞段车站沉降恢复措施
①通过顶拱预留注浆孔进行注浆，确保初支背后注浆充分，不留空隙；
②从已开挖隧洞内底板及两边墙打设3m注浆孔，孔间排距1000mm，梅花型布置，用2台注浆机同时对称进行注浆，浆液采用水泥+水玻璃双液浆，注浆压力从1.0Mpa开始逐步上调，每次上调值0.1 Mpa，直到监测数据显示既有线车站沉降恢复原位后停止施工。
7、结束语
通过对下穿地铁运营既有线施工采取的施工技术管控、临时支护拆除方案、安全等措施，该项目取得了良好的经济效益。
论文作者:关敬伟
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第10期
论文发表时间:2016/8/31
标签：隧道论文; 注浆论文; 地铁论文; 结构论文; 车站论文; 底板论文; 超前论文; 《低碳地产》2016年第10期论文;