地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術研究

馬鋒

中鐵三局集團第四工程有限公司

地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術研究

馬鋒

中鐵三局集團第四工程有限公司

目前我國的經濟發展速度非常迅速，隨著我國經濟發展速度的加快我國的一些基礎建設正在變得越來越完善。我國的公共交通建設是我國經濟發展中重要的一環，我國的經濟中心早就在開始不斷向城市轉移，城市人口也變得越來越多，特別是一些大城市，隨著人口的增多城市交通的壓力也逐漸變大，在這時為了提高人們的出行效率，也為了緩解城市的交通壓力城市中地鐵建設是必不可少的。雖然地鐵能夠大大提高人們出行的效率和速度，但是地鐵工程的建設需要很大的人力和物力以及技術的支撐，施工上具有一定的難度，而且一些城市的地鐵建設都慢慢開發了比較復雜的地鐵網，剛開始建設地鐵的時候往往線路比較單一，然后再發展建設中慢慢建設成為多個線路的地鐵網之后需要考慮的情況變得更加復雜起來，比如一些新建的地鐵隧道如果線路和另外一條有交叉該如何施工，所以從很多方面上來講地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術的研究對于我國城市的地鐵建設來說是非常必要的，所以本文就我國目前的地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術進行了介紹，通過實際的地鐵工程建設的案例來具體介紹該技術的發展狀況和作用，并且就一些地鐵隧道技術的施工要點給出了一些建議，希望能夠對于我國的地鐵建設有一些幫助。

地鐵；隧道；下穿地鐵施工技術

1 引言

再現如今這個時代地鐵工程是一些大城市的標準配置，因為我國的城市人口正在不斷變得越來越多，在交通壓力變得越來越大的時候地鐵工程建設就顯得尤為重要，雖然地鐵是一項非常便利的出行交通方式，但是地鐵工程的施工建設并不是一項簡單的工作，因為城市的需求地鐵往往會修建多條線路貫通整個城市，很多地鐵線路很可能會重疊或者交叉，這些問題使得地鐵的建設需要考慮的情況更加復雜，而且地鐵的施工建設難度也變得更大，所以很多時候一些大城市的鐵路都是采用修建穿越式的地鐵路線的方法類解決這一問題。現階段的穿越式地鐵線路修建技術有上穿、側穿以及下穿三種修建方式，其中下穿既有地鐵施工技術的難度最大，所以本文就地鐵孫道的下穿既有地鐵施工技術進行了介紹和分析。

2 地鐵隧道下穿既有地鐵的施工技術

在地鐵隧道下穿的施工過程中，利用下穿既有地鐵施工技術對于地鐵隧道各方面進行加固是非常重要的工序，因為整個地鐵工程的安全性大部分是由地鐵鐵軌的穩固性和質量來決定的，所以為了避免地鐵的軌道因為質量和工序問題來產生安全隱患必須對于地鐵軌道進行全面的加固處理，對于軌道而言，比較常見的軌道問題就是在施工過程中軌道變形，所以在施工過程中可以采用護軌和規矩拉桿的方式來加固軌道，來保證鋼軌的安全。還有一種情況是在施工過程中地鐵軌道由于出現縫隙而導致軌道不平整，這種縫隙一般是出出現在鋼軌和軌道上的床體之間的，所以在施工中一旦出現這種情況要在第一時間填補縫隙，并且反復檢查保證地鐵鋼軌軌道的平整性和安全性。在地鐵工程中下穿軌道的施工非常重要，下穿軌道施工建設過程中有可能軌道下方出現不均勻沉降的問題從而導致軌道變形，產生安全隱患，所以在這時也要對于軌道的底部進行加固處理，扣軌梁是一種非常好的軌道底板加固方式，所以通過扣軌梁能夠對軌道進行有效加固從而保證軌道的平整性。在地鐵軌道加固處理中，不能僅僅停留在各個位置的零部件方面的加固，地鐵的整個結構上的加固處理也是非常重要的，目前地鐵結構加固比較有效的方法是袖閥管止漿墻和WSS加固這兩種技術。袖閥管止漿墻技術的加固方式主要是鉆孔后下管，然后依次對各個注漿孔進行注漿，最后封孔灌漿結束加固程序；而WSS加固開始的步驟和前者是一樣的鉆孔，后面則是利用噴漿孔進行橫向噴射，噴漿處理過后最后進行二次噴射程序就結束了。

3 工程實例具體施工技術運用

3.1 工程概況

我國某個城市進行施工的新建的地鐵線路是下穿既有地鐵施工，該城市的地鐵一號線沒六分鐘會有一輛地鐵通過，在這個頻率下該地鐵線路的施工還是具有相當大的壓力和難度的。該地鐵線路采用了礦山開挖施工的方式，地鐵隧道的外頂部的標高和外底部標高只有一米左右的距離，采用了復合式的襯砌結構，而它的二襯則是采用了混凝土結構。該線路的建設很多數據和方式都參考和結合了一號線地鐵的建設數據和方式，而且國家地鐵對于修建的要求是在其他線路正常運行下進行地鐵新的線路的建設施工，具體情況是要求有線沉降的情況最多控制在五毫米之內，這個要求無疑大大提升了新的地鐵線路施工建設的難度和要求，對于其安全性也是非常重大的考驗。

3.2 施工方案的對比和選擇

從上述的工程概況來看可以知道上述工程中兩條地鐵線路之間的間距不大，特別是線路之間的土層不是很厚，而且該工程要在另一條線路正常運行的情況下施工，所以要考慮到一號線地鐵對于土層的壓力，所以在這種情況下城規的地層加固方法是難以對于既有地鐵線路進行有效的支撐和加固。施工人員通過計算機和實際測量工程數據對于該施工進行了模擬施工，然后在施工高層的會議和討論研究中決定了采用“零距離、鋼對鋼”的方式，具體來說就是對于新修建的線路的儲制定不和既有線路的處置仰拱貼在一起，除去兩條隧道之間的土層，從而形成了剛性支護緊貼既有線路的底板，利用這種方式來支撐新線路隧道的正常施工安全。在進行開挖支護之前需要對于既有結構進行全面的加固，在該工程建設上采用了袖閥管注漿的技術，與此同時WSS加固技術為該工程的加固預案，隧道施工面的土體承載力進行了全面加強，加固了局部和整體的結構，加強了一號線地鐵正常運行的安全性。

3.3 施工技術的運用

3.3.1 利用WSS加固的方法進行軌道結構加固

通過對該工程施工場地和眾多實際情況的了解和進行分析探討后，選用WSS加固技術對于該工程底層進行加固是最適合也是最好的加固方式，WSS主要是提高了施工場地土體的承載能力，在該地鐵施工之前要連接好鋼架的全斷面，并且要用雙層鋼筋網對其進行覆蓋，最后利用混凝土來封堵掌子面。在隧道施工中很多地方需要進行鉆孔作業，所以需要建立一個鉆機平臺來方便鉆機的移動和運作，隧道施工中對于鉆機的位置和使用都有嚴格的規范，比如說鉆桿和拱頂的距離必須控制在50公分到200公分之間，其角度也需要根據實際情況而定進行調整和控制，利用WSS做好了隧道的機構加固之后就可以進行下一步施工了。

3.3.2 開挖支護及二襯施工

在地鐵隧道的支護開挖工作中首先是要將長方形斷面進行分層，一般的話是分為六個部分，并且要注意要將每個部分之間的間距嚴格控制好，最好也是最適合的間距大約在5米左右。小導孔施工中一般采用臺階法，就是保留其核心土層，在這個基礎上再對其進行超前注漿加固，對于隧道支護則是采用鋼架網進行支護，在一些局部不是非常穩定的地方可以對其掌子面進行注漿封閉的方法來處理。開挖過程中為了有效避免沉降問題最好采用分塊閉合的施工方式，而在進行二襯施工的時候要注意注漿澆筑不完全的問題，如果處理不當很可能在支護中形成空隙造成安全隱患。

4 施工過程中應當注意的施工技術要點

4.1 WSS加固技術要點

（1）利用WSS技術對于軌道加固的鉆孔過程中，要嚴格而謹慎地把握好鉆孔的深度和鉆桿鉆孔的角度；另外注漿的配置也很有講究，需要嚴格按照施工規定來處理，而且在凝固過程中要嚴格把控好時間。

（2）噴漿的時候，要選取合適的噴入管，一般規定的直徑是42毫米，噴入管末端的配漿處理一般采用安裝混合器的方式來處理，配漿達到規定深度之后就可以進行下一步的噴射流程了，噴射過程一定要保證漿能夠深入所以一定要橫向噴射，密切主要噴射方向。

（3）在噴射過程中除了要保證橫向之外還要嚴格控制好時間和速度，噴射時間最好在十分鐘以內，而且每分鐘噴射速度最好是15-50升之間，根據不同工程實際情況可以稍作調整。

4.2 支護開挖工作的技術要點

（1）地鐵隧道結構的安全性離不開支護開挖工作，開挖支護工作首先要注意的就是分塊閉合施工技術的應用，在小端面挖掘施工的時候要有效控制和調整應力。

（2）為了保證結構上的安全性必須要采用高強度的支護鋼架，除了選用高強度的鋼架支護之外在鋼架焊接可以進行連接角鋼焊接連接，其環向距離最好在80公分左右，還需要注意的一點是鋼架兩側最好安裝鎖腳錨管以良好地控制結構形狀。

（3）為了保證初支結構能夠有效支撐好有線結構，必須確保有線結構和初支結構之間能夠密切貼合在一起，而且利用剛楔子來填充它們之間的縫隙以保證結構的緊密性并且防止結構下沉的問題出現。

（4）在短進尺開挖工作的時候可以暫時封閉掌子面，掌子面具有很好的穩定性，開挖工作每前進30公分就需要對短進尺進行掛網混凝土處理并且封閉掌子面。

4.3 開挖和二襯施工注意事項

采用由上而下的分區開挖施工，化大為小，利用分塊閉合的方法，有效的防止對下洞開挖時產生的沉降以及群洞發生變為疊加的現象。小斷面的開挖工作，對應力釋放量進行有效的控制，以此降低大斷面開挖對地層造成的影響。

4.3.1 確保支護結構強度

臨時支撐鋼架應采用Ⅰ25a型鋼，噴射的厚度為35厘米。相鄰鋼架焊接雙排L70×70的連接角鋼，環向距離為80cm；鋼架兩側各打設1根Ф42的鎖腳錨管，并用Ф10鋼筋焊在工字鋼上；二襯施工時采用分段跳格破除，每段5m左右，以此有效的防止因受力轉換而造成結構變形的現象發生。

4.3.2 確保初支結構與既有線結構密貼

型鋼鋼架緊貼既有線的初支底板，二者之間的空隙用鋼楔子頂緊，加大對既有線結構的支撐力，防止下沉；每個下導洞底板各預埋3根Ф42、長1.5m的注漿管，內注水泥漿以硬化鋼架基礎，使注漿壓力達0.5MPa，肉眼觀察底板及其他注漿管冒漿方可。鋼架底下用方木鍥子墊實，通過頂緊初支結構將1號線結構支撐起來。

4.3.3 密排鋼

為保證暗挖隧道過既有地鐵段減少沉降，應對將過既有地鐵正下方的初支型鋼鋼架無間隙密排，并且采用全斷面縱向角鋼連接鋼架，角鋼環向間距80cm。

4.3.4 確保掌子面的穩定

短進尺開挖及時封閉掌子面，每開挖進尺30cm立即掛網凝土，對掌子面進行封閉，錨噴厚度10cm，C25早強混凝土。及時進行初支背后回填注漿。沿鋼架環向布置小導管進行初支施工，結束后的2到3天就可以進行回填注漿工作，對背后土體進行填充，以此有效的提高土體的穩定性，降低土體的沉降度。

4.3.5 二襯背后注漿

通常情況下，在采用泵送混凝土對隧道拱部進行澆筑工作時，混凝土澆注通常會出現不滿的現象，從而導致較大的空隙與初期支護之間存在。因此，二襯注漿圓盤與防水板之間留有空隙通過注漿圓盤引出混凝土澆注之前，在頂板、邊墻及施工縫處的預埋注漿管，注漿管采用的注漿圓盤上端與防水板焊接，注漿塑料管穿過模板不小于10cm。當混凝土達到設計強度并形成完全封閉圈后即可進行，先壓水泥砂漿，后采用水泥漿進行二次注漿處理。

5 結語

綜上所述我國城市地鐵工程的建設和發展是我國城市和社會進步的體現，地鐵這種交通方式也能夠最大程度上提升人們的出行效率和速度，從而緩解城市其他方面的交通壓力，但是地鐵線路增多等情況導致地鐵施工的難度增大，所以對于地鐵的施工技術和施工工藝的發展和完善是必要的，希望我國地鐵施工技術不斷進步和發展以保證我國的地鐵工程的質量和穩定，為我國人民提供便利也為我國經濟發展做出貢獻。

[1] 張成平,張頂立,吳介普,駱建軍.暗挖地鐵車站下穿既有地鐵隧道施工控制[J].中國鐵道科學,2009(30):69～73.

[2] 王力勇,楊兆仁.地鐵隧道下穿高架橋施工控制技術[J].市政技術,2010(28):101～103+135.

[3] 李碩.地鐵隧道下穿既有線地鐵車站的施工技術[A].中國土木工程學會城市軌道交通技術推廣委員會.2010城市軌道交通關鍵技術論壇論文集[C].中國土木工程學會城市軌道交通技術推廣委員會,2010:4.

[4] 孫飛.復雜地質條件淺埋暗挖地鐵隧道施工地表沉降及控制技術研究[D].大連大學,2012.

[5] 王金華.西安地鐵隧道盾構施工地表變形規律與控制技術研究[D].西安科技大學,2012.

[6] 謝壯.花崗巖球狀風化體地段地鐵盾構施工風險分析與控制[D].長沙:中南大學,2010.

[7] 高建國.花崗巖風化土中地鐵基坑施工風險和對策[J].鐵道勘察,2010,36(3):121～125.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.086