摘要：本文针对可挖性极差的砂卵石地层中成都地铁某暗挖区间隧道下穿既有铁路、老旧建筑物的地表沉降和建筑物变形问题，提出了合理的变形控制手段和施工参数，并通过监控量测数据予以反馈，实现了交叉段的顺利贯通。主要结论有：（1）工程开挖不同断面分别采用台阶法和CRD法开挖，拱顶120°范围采用小导管注浆，严格控制开挖进尺和安全距离；（2）既有建筑物采用袖阀管加固，注浆范围为基底以下4m和隧道两侧3m，间距1m；（3）西环铁路采用D型便梁结合地层注浆进行加固，注浆孔沿纵向25排，垂直向13排，间距12.5m；（4）施工过程中，地表沉降和建筑物沉降发生黄色预警，通过调整二衬支护时机和加强监测等手段，变形趋于稳定，交叉段顺利通过，铁路桥墩变形较小，对铁路运营无影响。
关键词：城市地铁；施工方法；施工参数；既有建（构）筑变形控制
Study on Deformation Control of Adjacent Buildings in Urban Underground Excavation Metro Section
Abstract：Aiming at the problems of ground settlement and building deformation of Chengdu Metrothrough existing railways and old buildings, the deformation control means and construction parameters has been put forward. The main conclusions include: (1) the excavation footage and safe distance has been chosenstrictly and the small pipe grouting has used in the 120 degree range of the vault roof. (2) The existing buildings has been strengthened with sleeve valves and pipes. The grouting range is 4m below the base and 3m on both sides of the tunnel, with a distance of 1 m.(3) The West Ring Railway has been strengthened by D-shaped convenient beam combined with stratum grouting. The grouting holes were 25 rows in longitudinal direction and 13 rows in vertical direction. (4) In the construction process, yellow early warning of surface subsidence and building subsidence occurs. The timing of secondary lining support and strengthening monitoring has been used in excavation of cross section. the deformation of railway pier is small, which has no impact on railway operation.
Keyword：Urban Subway, Construction Method, Construction Parameters, Deformation Control of Existing Buildings
0. 引言
城市地铁开挖过程中邻近既有建（构）筑物的变形一直是工程重大风险之一[1~3]，针对地铁邻近建筑物的变形控制手段和施工参数[4~6]，国内外学者已经做出了一定的研究。如张涿娃[7]针对雍和宫站-和平里北街区间段下穿换线地铁的变形控制，采用施工组织优化、监控量测，结合地下降水技术、土体注浆技术二衬背后注浆，使结构沉降值控制在4.4mm，远小于预期值。赵萌[8]结合北京地铁6号线砂卵石地层地铁区间下穿城市快速路沉降控制问题，采用超前地质探测、深孔注浆、控制支护参数和初支背后填注浆等技术措施，将西五环路及挡墙的沉降量控制在允许范围内。张学武[9]结合和平里北街站-和平西桥站地铁暗挖区间地表沉降过大问题，通过加强超前支护、雨污水管进行防渗、保证锁脚锚杆质量和加强施工等手段，使区间隧道最大沉降量控制在36mm，实现了区间暗挖隧道长距离穿越地面建筑物的安全控制。
综上，针对城市地铁暗挖区间对周边环境的变形控制技术，国内外已经形成降水控制、土体注浆和超前地质预报等施工控制手段，并结合现场监控量测，实现施工风险控制。但是，可挖性极差的砂卵石地层中城市地铁下穿老旧建筑物和既有铁路线路等重大风险源的变形控制问题，仍尚待进一步研究。文章结合成都地铁某暗挖区间隧道下穿西环铁路和既有老旧建筑物问题，通过施工开挖控制、老旧建筑物地基加固和既有铁路D型便梁及注浆加固等控制手段，提出了相应的施工参数，并通过现场监控量测数据予以反馈，实现区间隧道的顺利贯通和周边建筑物的变形控制，以期为类似工程提供借鉴作用。
1. 工程概况
成都地铁某暗挖区间隧道，线路总长477.90m，位于佳灵路老川藏立交跨线桥右下方，其中左、右线部分区间段下穿西环铁路，呈十字交叉，里程范围为K19+784~K19+803，共计81m。此外，区间近距离穿越或通过15栋1～3层老旧砖房。施工过程中，于K19+849处施做一处临时施工竖井，以提升施工效率。区间隧道平面布置详见图1。
图1 成都地铁某暗挖区间平面布置图
工程主要位于中密砂卵石地层，主要充填砂砾、细砂、中砂，工程覆土自上而下依次分布杂填土、粉质黏土、细砂和砂卵石土层，深度9.5~11.6m，为V级围岩，地质条件较差。各土层可挖性级分类状况详见表1。
表1 某暗挖区间土层可挖性分类表
该暗挖区间左、右线分别为单洞单线、单洞双线断面形式，初期支护采用“格栅钢架+钢筋网+喷射混凝土”的形式，二衬采用0.35~0.5mC35钢筋混凝土，预留变形分别取50mm、100mm，结构断面详见图2。
a. 左线单洞单线断面形式
b. 右线单洞双线断面形式
图2 暗挖区间左、右线断面图
隧道施工重难点主要有：（1）暗挖区间穿越砂卵石等软弱地层，易发生变形过大和失稳；（2）隧道穿越西环铁路，易造成既有铁路下沉，影响运营；（3）施工近接既有老旧建筑物，易造成建筑物沉降等安全隐患。
2. 暗挖区间隧道施工方案
隧道采用“人工+机械”形式进行开挖。左线单洞单线，开挖宽度6.50m，开挖高度6.876m，开挖面积38.5m2，采用上下台阶法施工，预留核心土。
台阶法开挖施工顺序：测量放样→上台阶开挖→初喷砼（必要时喷砼封闭掌子面）→出渣→拱部钢架、施作锁脚锚杆（及超前注浆小导管）、钢筋网→复喷砼至设计厚度→预留核心土→下台阶开挖→出渣→边墙、仰拱支护→下一循环。上下台阶错台长度取3~5m，上下台阶每循环进尺均控制在一榀钢架间距内（0.5m）。分部每循环开挖后及时施作初期支护。拱部120°范围采用超前注浆小导管，L=3.5m,环向间距0.3m，纵向间距1.5m。钢架为格栅钢架，间距0.5m，采用Φ22连接筋，环向间距1.0m。喷射C25早强砼支护，全断面沿拱架外缘布设单层φ8钢筋网，网格尺寸200×200mm。（断面开挖详见图3：a.上下台阶法施工步序图）
右线单洞双线，开挖宽度11.4~11.7m，开挖高度9.146~9.285m，面积89.68~93.26m2，断面采用CRD法施工；由于隧道地处老砖房及既有铁路运营线下，隧道开挖遵循“短进尺、强支护、多循环”作业，每循环进尺控制在0.3~0.7m，各部分错开3~5m安全距离，临时支撑在施做二衬前逐榀拆取，单次拆除长度不大于8m。
拱顶120°范围内采用3.5m×0.3m@1.5m，Φ42热轧钢管超前小导管注浆，浆液材料为水泥-水玻璃双液浆，水灰比1∶1～1∶1.2，注浆压力0.2~0.6MPa。钢架为格栅钢架，间距0.5m，采用Φ22连接筋，环向间距1.0m，锁脚锚杆采用R32S自钻式锚杆。临时支撑采用I18工字钢，间距0.5m，采用Φ22连接筋，临时锚杆采用Φ22砂浆锚杆，喷射C25早强砼支护，全断面沿拱架外缘布设单层φ8钢筋网，网格尺寸200×200mm。（断面开挖详见图3：b. CRD法施工步序图）
施工过程中加强对洞内及周边的监控量测，用于施工风险管控和支护参数反馈调整。开挖前准备一定数目的备用钢架、中空注浆锚杆和临时支撑型钢，切实做好应急处理。
a.上下台阶法施工步序图
b. CRD法施工步序图
图3 左右线开挖步序图
3. 建（构）筑物变形控制技术
3.1 既有老旧建筑物加固
采用袖阀管对建筑物基础底部以下4m深度内进行地基注浆加固，间距1m，呈梅花形布置。区间在建筑物范围以外时，对区间两侧3m范围进行加固；穿越建筑物时，对基础1倍洞径范围进行加固。
除做好注浆加固措施外，施工期间还需业主和相关部门撤离施工影响范围内老旧建筑物住户，并进行临时过渡安置，以保证居民的安全。
3.2 西环铁路加固措施
采用D型便梁和注浆手段以减小区间施工对既有线路的影响。
（1）D型便梁
采用4组16mD型便梁及2组12mD型便梁对线路进行加固，鉴于本区域地下水位高，降水困难，采用钻孔桩+横梁，配合人工挖孔桩作为D型便梁支墩桩。横梁浇筑前，作为临时转换，需采用D型便梁架空铁路线路，采用4组8mD型便梁及2组16mD型便梁作为临时转换体系，临时转换体系的D型便梁支墩桩均采用人工挖孔桩。横梁及支墩桩规格参数和布置如表2所示。
表2横梁及支墩桩规格参数
人工挖孔桩达到设计强度后，进行临时D型便梁安装，横梁达到设计强度后，拆除临时D型便梁，加设D型便梁。
（2）注浆加固
采用采用Ф48mm×4mm无缝钢管对下穿铁路区域进行加固，注浆孔顺铁路向共25排，纵向分布长度共39.69m，垂直铁路方向共13排，横向分布长度共24.92m。注浆孔间距1.5m，深度23.5m。
浆液配合比0.8:1，水泥规格P42.5R普通硅酸盐水泥，注浆采用分段、多次重复注浆的方式，各浆段长度50cm，注浆压力取0.4~0.8MPa，注浆速度取30L/min。
另外，在便梁施工和注浆加固过程中，列车在施工地点两端各800m范围内降低运行速度至45km/h，并加强运营监测，保证运营安全。
3.3 施工风险控制
施工过程中形成以业主、监理、设计、施工、第三方为主体的施工风险管控体系，施工部门设置安全管理小组，主要由安全管理项目部、安质环保组和工区安全组构成。同时，针对重大风险源，采用三级预警体系，设置合理的自动监测方案，除常规监测项外，对老旧建筑物倾斜、沉降，既有线路沉降等专项项目进行监测。
4. 现场监测数据反馈
既有老旧建筑物、西环铁路和地表沉降典型测点的变形时程曲线如图3~图5所示。
a. DYK19931地表沉降变形时程曲线
b. DYK19941地表沉降变形时程曲线
图3典型断面地表沉降变形时程曲线
由图3及现场监测数据可知，地表沉降DYK19+941断面于2014年4月14日累积沉降值达32.34mm，单日变形值为2.67mm；DYK19+931累积沉降值为24.26mm，单日变形量6.47mm，单日变形沉降值和累积沉降超限（3mm和30mm），进行黄色预警。后续加强监测频率，调整二衬支护时机，最终变形量控制在38.38mm和35.39mm，变形趋于稳定，该段顺利通过。
a. JZ2-2建筑沉降变形时程曲线 b. JZ3-3建筑沉降变形时程曲线
图4 建筑物沉降变形时程曲线
由图4及现场监测数据可知，JZ2-2于2014年5月7日累积沉降达22.71mm，超过黄色预警限值（20mm），进行黄色预警，后续加强监测，调整二衬支护时机，最终变形量控制在26.85mm，变形趋于稳定。JZ3-3建筑物最终累计沉降值为15.51mm，变形得到较好的控制。
a. QD1-4桥墩变形时程曲线 b. QD1-9桥墩变形时程曲线
图5. 西环铁路桥墩变形时程曲线
由图5可知，QD1-4和QD1-9最大累积沉降值分别为4.32mm和5.50mm，单日沉降变形最大值分别为1.48mm和1.94mm，量值在可控范围内，对铁路运营无影响。
5. 结论及建议
本文针对成都地铁暗挖区间施工过程中，地表及既有建（构）筑物变形控制问题，提出了相应的变形控制手段及其施工参数，并通过监控量测对施工参数予以反馈，实现了暗挖隧道的顺利贯通，主要结论如下：
（1）左洞单线采用台阶法开挖，右洞双线采用CRD法施工，单循环进尺0.3~0.7m，各部分安全距离3~5m，拱顶120°范围采用超前小导管注浆，注浆压力为0.2~0.6MPa。
（2）既有老旧建筑物基础底部加固范围为4m，区间两侧加固范围为3m，注浆管采用袖阀管，间距1m，呈梅花形布置。
（3）西环铁路采用4组16mD及2组12mD便梁进行加固，开挖支墩桩采用钻孔桩+横梁+人工挖孔桩的形式。
（4）下穿铁路区域采用无缝钢管沿纵向25排，垂直向13排进行加固，注浆孔间距1.5m，深度23.5m，分段多次重复注浆，压力0.4~0.8MPa，速度30L/min。
（5）采用该施工方案及参数进行施工期间，DYK19+941断面、JZ2-2累计沉降值达32.34mm和22.71mm，超过黄色预警值（30mm和20mm），后续通过加强监测，调整二衬支护时机，各断面沉降值趋于稳定，交叉段顺利通过。既有铁路桥墩累积变形最大5.50mm，对铁路运营无影响。
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论文作者:沈明炜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：区间论文; 建筑物论文; 注浆论文; 隧道论文; 铁路论文; 断面论文; 地铁论文; 《基层建设》2019年第12期论文;