城市地鐵下穿客運(yùn)專線變形控制技術(shù)

房師濤

中水電南方建設(shè)投資有限公司 四川成都 610212

摘要：隨著城市軌道交通行業(yè)的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了大量新建地鐵隧道穿越既有鐵路的工程。新建地鐵盾構(gòu)隧道下穿既有鐵路線路過程中不可避免會(huì)造成開挖面周圍土體的擾動(dòng)，進(jìn)而引起地表變形，使既有鐵路線路發(fā)生隆沉變形，過大的變形甚至?xí)绊戣F路的運(yùn)營(yíng)安全。本文針對(duì)地鐵采用礦山法下穿客專進(jìn)行闡述分析。

關(guān)鍵詞：地鐵下穿客運(yùn)專線；礦山法；施工技術(shù)

1、工程概況

（1）工程背景

被穿越客運(yùn)專線采用CRTSⅠ型板式無砟軌道，扣件采用WJ-7型扣件。地鐵開工建設(shè)時(shí)，被穿越的客專已開始靜態(tài)驗(yàn)收，無砟軌道線路鋼軌已精調(diào)并焊接鎖定，工后沉降要求高。

若按照車站施工完成后，盾構(gòu)掘進(jìn)下穿高鐵，則高鐵運(yùn)營(yíng)后才能施工至客專下方，盾構(gòu)施工對(duì)上方鐵路沉降控制風(fēng)險(xiǎn)極大。

為減少地鐵施工對(duì)客專的影響，結(jié)合中間風(fēng)井的設(shè)置，于客專旁設(shè)置中間風(fēng)井，采用暗挖法提前施工客專下方隧道，于客專運(yùn)營(yíng)前前完成礦山法隧道的施工。

圖1 礦山法隧道與客專位置關(guān)系平面示意圖

（2）工程地質(zhì)情況

根據(jù)地勘資料顯示，穿越段主要地層為由上至下依次為人工素填土、粘土、泥巖。

名稱 容重

/ 彈性模量

泊松比

粘聚力

內(nèi)摩擦角

層厚m

人工素填土 19 / / / / 3

粘土 19.9 7 0.31 35 14 5.3

全風(fēng)化泥巖 20 8 0.3 20 15 6

強(qiáng)風(fēng)化泥巖 22.1 16 0.25 25 25 4.5

中風(fēng)化泥巖 23.4 30 33 9

2、優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）平面優(yōu)化

客專于D1K153+700～+750段以框架涵上跨城市道路，框架涵本身剛度較大，且框架涵底部采用CFG樁地基加固，有利于沉降控制。故選擇地鐵從成洛路下穿隧道框架段下方通過，且下穿段線間距增大為21m。

CFG樁地基加固參數(shù)如下：CFG樁直徑0.5m，間距1.5m，樁長(zhǎng)約7.5m，采用梅花形布置，摻水泥級(jí)配碎石

（2）線路縱坡優(yōu)化

調(diào)整線路縱斷面，增大隧道埋深，使礦山法隧道完全位于中風(fēng)化泥巖地層內(nèi)，拱頂埋深27.7m，拱頂上約9m為中風(fēng)化泥巖層。

（3）設(shè)計(jì)參數(shù)

區(qū)間正線礦山法隧道斷面近似為圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)凈高為8.1m，內(nèi)凈寬為8m。初期支護(hù)采用間距0.5m的 I22全環(huán)型鋼鋼架，及0.3m厚C25早強(qiáng)噴射混凝土；二襯采用0.5m厚C40鋼筋混凝土。超前支護(hù)采用自進(jìn)式錨桿。

3、施工工藝控制

礦山法隧道施工中重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行進(jìn)行工藝控制：

（1）嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的18字原則組織施工。

（2）拱部120度范圍設(shè)置超前自進(jìn)式錨桿，外插角10度，注漿壓力0.8～1.2MP，注漿類型為1：1水泥漿液。過程中嚴(yán)格執(zhí)行經(jīng)試配選定的配合比，控制注漿壓力及穩(wěn)壓時(shí)間，以保證漿液的滲透范圍。

（3）為減少爆破震動(dòng)對(duì)地面客專沉降的影響，采用人工風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)破碎錘方式進(jìn)行開挖。

（4）為確保左右線同時(shí)施工時(shí)的安全，左右線開挖錯(cuò)開5m米進(jìn)行。

（5）開挖時(shí)遵循及時(shí)封閉的施工原則。做好土方開挖、鋼架安裝、初支混凝土噴射工序的協(xié)調(diào)配合，做到工序間無縫搭接，使隧道開挖后及時(shí)封閉成環(huán)，保證隧道的初支穩(wěn)定性。

（6）采用上下臺(tái)階法施工，上臺(tái)階預(yù)留核心土，核心土按1：0.3放坡，長(zhǎng)度1.5m～2m。

（7）下臺(tái)階施工時(shí)，開挖采用左右側(cè)邊墻錯(cuò)位開挖的方式進(jìn)行，以防整環(huán)拱腳全部懸空。先開挖一側(cè)的邊墻，開挖步距為一個(gè)鋼架間距，單側(cè)挖至設(shè)計(jì)輪廓后，安裝鋼架，噴射混凝土；單側(cè)完成后再進(jìn)行另一側(cè)邊墻的開挖及支護(hù)，最后實(shí)施剩余的仰拱。

（8）初支封閉成環(huán)后，及時(shí)進(jìn)行背后注漿，注漿壓力0.3～0.5mpa。注漿管采用Φ42鋼花管，壁厚3.5mm，長(zhǎng)度0.7m，注漿管間距1.0m×1.0m，梅花型布置。注漿管在初支混凝土施工前進(jìn)行預(yù)埋，注漿管外露初支結(jié)構(gòu)0.15m，采用注漿機(jī)注1：1水泥砂漿。

4、監(jiān)測(cè)方案

監(jiān)測(cè)工作的目的是獲取隧道變形及地表的沉降數(shù)據(jù)，確保客運(yùn)專線軌道沉降滿足要求。監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括地表沉降、客專路基沉降、拱頂下沉等。

4.1地面及路基沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

地表沉降觀測(cè)點(diǎn)：沿線路中線每5m布設(shè)一個(gè)斷面，每個(gè)斷面11個(gè)點(diǎn)。

地表測(cè)點(diǎn)布置圖

路基沉降觀測(cè)點(diǎn)：沿線路前進(jìn)方向在線路股道之間以及最外側(cè)兩側(cè)股道之間設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)間距為5m，總監(jiān)測(cè)范圍為160m。

4.2、既有鐵路路基沉降控制指標(biāo)

由于客專無碴道床沉降值涉及到鐵路軌道結(jié)構(gòu)安全及鐵路行車安全，其控制指標(biāo)應(yīng)當(dāng)充分考慮既有鐵路軌道變形控制標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)既有鐵路現(xiàn)狀周邊設(shè)施，參考國(guó)內(nèi)類似工程經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)，在綜合考慮理論計(jì)算分析值的基礎(chǔ)上考慮一定的安全系數(shù)，制定路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

客專無碴軌道路基沉降值控制指標(biāo)mm

變形 報(bào)警值（mm） 控制值（mm）

客專路基段 1.5 2.5

4.3監(jiān)測(cè)頻率

監(jiān)測(cè)頻率為：在施工前前進(jìn)行第一次監(jiān)測(cè)，以取得基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。距掘進(jìn)面<2b（b為洞徑）時(shí)，6次/天；距掘進(jìn)面<5b 時(shí)，2次/天；距掘進(jìn)面>5b時(shí)，2次/周。

4.4監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，礦山法隧道完成后，客專路基最大沉降量為1.6mm。

5、結(jié)論

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，提出了客專段礦山法穿越的施工方案，在客專運(yùn)營(yíng)前施工完成地鐵，極大的降低了地鐵運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

按照“管超前，嚴(yán)注漿，短開挖，強(qiáng)支護(hù)，快封閉，勤量測(cè)”礦山法隧道施工原則，可有效控制沉降。研究成果對(duì)類似工程有借鑒價(jià)值。

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