（北京中铁隧建筑有限公司，北京，100022）
【摘 要】随着城市地下空间不断的开发，密度逐渐加大，新建工程需下穿既有建构筑物的频率越来越高。本文依托北京地铁10号线二期12标公主坟站下穿既有地铁1号线公主坟站工程，对下穿施工的既有建构筑物保护做简要描述，以供下穿施工参考。
【关键词】地铁车站；暗挖；下穿；CRD+千斤顶工艺
1、工程概况
1.1新建站简介
新建的10号线二期公主坟车站，位于复兴路与西三环中路交汇的新兴桥桥区绿地内，为10号线与既有1号线十字交叉换乘车站，采用“分离岛”站台形式。车站呈南北向布置，10号线在下，1号线在上。
车站全长193.65m，为两端双层、中间单层车站。南北端双层暗挖主体结构宽13.45m，顶板覆土5.4m，长度分别为73.35m、89.55m，为双层单跨圆拱直墙箱型结构，采用PBA法施工。
中间下穿既有1号线段长26.1m，结构净宽11.75m，高6.32m，顶板覆土约12.5m，为单层双跨平顶直墙矩形结构，采用“CRD+千斤顶”暗挖法施工。
1.2既有站简介
既有站结构施工时间为1967年左右，车站结构为钢筋混凝土矩形框架结构，车站结构长169.69m，宽20.3m，高7.95m；底板厚度0.9m、侧墙厚度为1.0m，顶板厚度1.0m。
1.3新建站与既有站位置关系
新建站的车站主体单层段采取“零距离”刚性接触下穿既有站，即10号线顶板顶与1号线车站底板底密贴。单层段为两个分离式双跨矩形断面，单个矩形断面的开挖尺寸：宽×高为14.05m×9.32m，两矩形断面之间的净距49.208m。
新建站单层段下穿施工影响范围内存在既有1号线车站四条变形缝，左线左侧距变形缝1.6m，右侧距变形缝12.0m；右线左侧距变形缝10.8m，右侧距变形缝2.7m。
2、施工方案
施工前,请运营部门对轨道进行检修、维护，保证轨道在正常运营状态。为了保证既有线车站的结构安全和正常运营，单层段下穿既有公主坟站采用超前注浆止水加固，“CRD+千斤顶”暗挖法施工方案。
车站主体结构单层段垂直下穿既有1号线公主坟站，为单层双跨的平顶直墙矩形结构，标准断面如图2-1，与1号线公主坟站断面关系见图2-2。
2.1施工安排
采用 “PBA”法施工的车站主体结构开挖接近既有线时，由洞内向既有线方向上方注浆加固前方地层。下穿既有线结构施工横向分外侧、内侧和中间三个阶段进行，每一阶段开挖初支贯通后紧接着进行二衬，开挖和二衬均遵循南北方向和东西方向对称的原则进行。
2.2注浆加固方案
2.2.1端头注浆加固
在车站开挖接近既有环线时，由洞内向既有线方向注浆加固前方地层，使之形成竖向加固体，以限制车站掌子面接近既有线时造成的既有线水平位移。
注浆采用超前小导管注浆，注浆加固范围在双层断面纵向距离堵头墙5.5m范围内进行全断面注浆。堵头墙施工完成后，堵头墙与既有站端墙之间约2.9m空隙全范围排管注浆。注浆管采用风钻直接将φ32钢管顶入土层，注浆浆液采用水泥浆液，水灰比1:1，注浆压力控制在0.3～0.5Mpa。
2.2.2单层段自进式锚杆注浆加固
洞室侧墙开挖轮廓线外侧1.5m、内侧0.5m范围内采用R51N自进式锚杆（L=2.5m）超前加固注浆，每榀格栅布置一次，环向间距0.3m，注水泥浆液。
仰拱下0.5m范围内采用φ32钢管（L=1.0m）回填注浆，每榀格栅布置一次，横向间距0.3m，注水泥浆液。
自进式锚杆布置在洞室两侧墙上，每节长2.5m，竖向间距0.3m，纵向每榀格栅布置一次，与墙体成一定夹角水平向前布置，注水泥浆液，水灰比为0.8:1，注浆压力控制在2.0Mpa以内。
主要施工方法如下：
1）测量放出锚杆位置，同时指导钻机就位。
2）根据自进式锚杆直径和长度，采用SP50型钻机钻进。依据每根管棚的中心线及高程及锚杆的角度，安装导轨及钻机。
3）安装锚杆及钻头：钻机定位完成后，将专用钻头和锚杆连接好，并连接好钻机上的风水管。
4）锚杆钻进：为了确保锚杆的方向、坡度和精度，在进行钻进前，测量人员对锚杆位置进行放样，放样完成后，调整好钻机角度开始钻进。
5）撤掉钻机：锚杆钻进到位后，锁紧卡钎器，反转钻机，将锚杆从钻机连接套卸下，移开钻机。继续钻进安装下根锚杆。
6）连接注浆设备开始注浆：在锚杆尾部旋转上注浆接头，连接注浆管路及注浆泵，配制浆液（纯水泥浆，水灰比0.8：1）开始注浆。
图2-3自进式锚杆施工流程图
2.3开挖施工方案
2.3.1施工阶段划分
横向分三个阶段进行，纵向每阶段各部梯次开挖，每部错开长度不超过3m，同时保持南北方向和东西方向的对称，第一阶段先开挖支护靠外一侧1、2部，直至外侧洞室贯通，然后分段施作二衬；第二阶段开挖支护靠内一侧3、4部，直至内侧洞室贯通，然后分段施作二衬，第三阶段开挖支护中间5部并施作剩余二衬。1～4部采用台阶法施工，5部采用多台阶法施工，每部台阶长度控制在3.0m以内。初期支护直接顶撑在1号线地铁结构底板上，与既有1号线车站底板“零接触”，施工完成后，及时进行补偿注浆及初支背后回填注浆，并根据监测信息，调整注浆的参数和频率。
下穿段基本处于连续分布的砾岩层、局部分布的泥岩层和砂岩层中，开挖采用风镐进行。
2.3.2初期支护
本工程由钢格栅/型钢支撑+千斤顶和喷射混凝土联合组成初期支护体系。初期支护的施作主要包括钢格栅/型钢+纵向联接筋+钢筋网和喷射混凝土作业两大部分。钢格栅纵向间距为0.5m，型钢支撑纵向间距为1.5m，内外双层梅花型布设φ22螺纹钢做连接筋，环向间距1.0m；喷砼前在格栅内外两侧安装φ8@150*150mm钢筋网；喷砼强度为C25。
2.3.3千斤顶施工
千斤顶采用100t液压自锁式千斤顶，在型钢支撑封闭成环后，且拱顶型钢横撑架设完成后，即可进行预加顶力。仰拱封闭成环后，立即施加设计荷载30-40%的顶力，初支结构强度达到一定要求后，施加设计荷载60-70%的顶力，根据监测结果，调整千斤顶顶力大小，如沉降过大，可施加至设计荷载90%以上的顶力。
千斤顶纵向间距1.5m。每断面共计4个，二衬施工时，1、3部外侧墙上的千斤顶直接浇入结构砼内、内侧的千斤顶进行拆除。
（1）千斤顶的安装及施加顶力
千斤顶通过人工进行安装固定，用千斤顶对洞室初支结构顶部施加顶力。千斤顶施加顶力时，采用移动泵站对千斤顶施加液压顶力，顶力按每5t分级逐步进行施加。顶力施加完毕后，采用钢楔子将顶部工钢与初支结构之间的缝隙楔死。下穿段单侧共需140个千斤顶，每台移动泵站负责12台千斤顶施加及补偿顶力。每台移动泵站均设专人进行不间断看管，并做好阶段检查及交接班记录。若千斤顶出现异常或沉降数据过大，及时由工作面其他工种人员协助对顶力进行补偿，同时楔紧钢楔子。
（2）千斤顶施工保护及拆除措施
1）千斤顶保护措施
在隧道开挖过程中要防止机械或人为的破坏千斤顶支撑体系，以防千斤顶支撑失稳，造成事故。
2）千斤顶拆除措施
5部二衬开始施工前，临时支撑顶力完成后，再对1、2部和3、4部靠内侧的临时中隔墙和千斤顶进行分段拆除。千斤顶支撑体系的拆除施工应特别注意：拆除时应分级释放轴力，避免瞬间预加应力释放过大而导致结构局部变形、开裂，同时对既有线造成影响。
2.3.4临时支撑施工
5部二衬开始施工前，在已施工完成的结构上架设竖向临时钢支撑，以确保临时中隔墙拆除时既有线结构的安全。临时钢支撑采用φ609钢管撑，纵向间距3.0m，每根临时钢支撑顶端设置一台70t液压自锁千斤顶，加顶力后，拆除两侧临时中隔墙。随着5部的开挖，在拱顶与仰拱上架设临时横向钢支撑，确保结构的安全。
二衬施工及背后注浆完成后，在混凝土达设计强度后，即可拆除临时竖向钢支撑。
2.3.5初支结构施工控制沉降措施
（1）工艺措施
1）开挖措施：安排开挖支护在夜间地铁停运时进行。左、右两侧洞开挖时，保持同步前进，以减少沉降缝处的差异沉降。由于地质和结构因素，每个小断面分上下台阶开挖，各层台阶长度控制在3.0m范围内，以达到“早成环”目的，同时上台阶拱脚采用混凝土块垫实，避免基础不实造成沉降。严格控制每循环开挖进尺，拱部开挖采用环形开挖，并预留核心土，以减小沉降。
2）初支措施：隧道初支结构与既有车站底板之间必须刚性接触。喷射混凝土要求保证密实，并对周边土体及时进行补偿注浆工作。
3）监测措施：施工前应在中隔墙上预埋量测应变片，做好量测工作，得出注浆时中隔墙的受力状况并收集数据、总结经验。加强施工监测力度，保证对施工过程的动态控制。要特别注意拱顶下沉及拱脚、边墙中部收敛变化情况，如果变形量和变形速率超过允许值时，应立即采取应急措施。
（2）注浆措施：既有线沉降控制的重点是轨道变形控制，沉降控制的关键是过程控制，可借鉴我单位施工的四号线宣武门车站的施工经验，在施工过程中通过注浆抬升来控制总体的差异沉降量，重点是变形缝处的不均匀沉降。
1）拱顶初支背后回填注浆：回填注浆的重点是沉降缝下方位置，要作为控制重点。开挖作业时先开挖1、2部，开挖过程中，在1部拱顶预埋补偿注浆管，管顶接近既有站底板，间距按1m梅花型布设。1部施工过程中视监测情况及时注浆。其它各部对称通过既有线过程中，视其沉降情况，由1、3、5部通过预留的注浆管向既有站底板下进行注浆，浆液为水泥浆，通过控制注浆压力和注浆量有效填充既有站底板下因土体沉降产生的空隙。
2）仰拱注浆：根据监测信息，若拱顶注浆效果不佳，可进一步先在仰拱部位注浆，使结构处于稳固的基础上，然后再一次进行拱顶以上补偿注浆。仰拱回填注浆管按间距1m梅花型布设，单长1.0m。
3）必要时可采取掌子面全范围注浆加固地层，确保各部掌子面的稳定。
4）二衬背后回填注浆采取特殊的与混凝土等强的浆液，并添加XPM添加剂，减少衬砌背后空隙因回填料强度较弱或浆液收缩引起的变形。
2.4二衬施工方案
二衬随开挖分阶段分段分幅对称施作，先施工单层段两侧，再施工中间，组后施工剩余部分，以尽早为既有车站结构提供刚性支撑。单层段二衬全长25.06m，分5段进行衬砌，每段长度图6-5。每段衬砌顺序1～4部内为底板→侧墙→顶板，5部内为底板→中柱→顶板。
防水层按照二衬施工的分段进行铺设，在结构顶部的型钢横撑处，防水层按照穿墙管处理的办法进行施工。
侧墙、顶板采用组合钢模＋碗扣式满堂红脚手架，中柱采用对拼式定型柱模。
混凝土浇注分段示意图见图6-5。
图6-5 下穿一号线车站暗挖单层段混凝土浇注分段示意图
1）底板施工
小洞室第1、2部或第3、4部或第5部施工完成后，按二衬分段长度处理底板基面，铺设柔性防水层，绑扎钢筋，浇筑混凝土。
2）边墙及拱顶
边墙和拱顶分部分段进行施工，在底板施工完成后，即可进行小洞室第2部、第4部的边墙施工，铺设边墙防水层，绑扎钢筋，立模浇筑混凝土，达到一定强度后，拆除临时仰拱，并重点监测侧墙初支的水平位移，进行小洞室第1部、第3部的边墙施工。拆除模板后在原临时仰拱的部位设横撑（I40a工字钢，间距1.5m）支撑边墙。然后铺设顶板防水层，绑扎顶板钢筋，分部分段立模浇筑混凝土。
3）第5部施工
小洞室第5部土体开挖完成后，根据监测结果，调整千斤顶顶力，防止既有结构出现沉降。沉降稳定后，在已施工完成的结构上架设临时钢支撑，临时钢支撑采用φ609钢管撑+千斤顶进行支撑，然后分段拆除临时中隔墙和千斤顶，再分段进行第5部底板、中立柱及拱顶的二衬施工。
3、结论
3.1通过以上施工措施及过程控制，既有1号线车站结构沉降满足了产权单位≯3mm的要求，既有1号线正常运营。
3.2千斤顶施加轴力在沉降控制中的主动控制作用较为明显。
参考文献：
[1]北京地铁10号线二期工程公主坟站车站单层段暗挖下穿既有站风险专项设计图—北京城建设计研究总院，2010年9月；
[2]地下工程浅埋暗挖技术通论—王梦恕，2004年
[3]地铁暗挖隧道注浆施工技术规程（DBJ01-96-2004）--北京市建设委员会，2004年
论文作者:鄢和平
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年2月供稿
论文发表时间:2016/5/25
标签：千斤顶论文; 注浆论文; 结构论文; 车站论文; 底板论文; 单层论文; 拱顶论文; 《工程建设标准化》2016年2月供稿论文;