廈門海滄海底隧道上跨地鐵1 號線施工技術

劉 巍

（廈門路橋工程投資發展有限公司， 福建 廈門 361026）

1 工程概況

廈門海滄海底隧道為國內第三座海底隧道，長7.1km，全線呈西東走向。其中上跨地鐵1 號線明挖隧道位于廈門市石鼓山立交段嘉禾路東側與火炬北路交匯處。上跨段軸線與地鐵區間斜交通過，左線長度38.538m，右線長度38.119m；基坑深度為11.3m～13.7m，寬度為31.6m；基坑底與地鐵1 號線區間隧道拱頂最小凈間距約6.4m，圍護結構鉆孔灌注樁與地鐵隧道拱頂最小凈距2.4m，基底袖閥管注漿與隧道拱頂最小凈距2.4m，施工安全等級為Ⅰ級。

設計上跨地鐵1 號線明挖基坑采用1000mm 灌注樁作為基坑圍護樁，采用1道混凝土支撐+2 道鋼支撐作為基坑的支承結構構件，基坑底部φ48 袖閥管注漿1000×1000 梅花型布置，加固深度4m。

區域內上部為雜填土，厚度2.4～6.8m；中部為粉質黏土和殘積礫質黏性土，其中粉質黏土層厚1.9～15.9，殘積礫質黏性土厚4.7～14.8；下部為強風化或全風化花崗巖。地下水主要為上層滯水、松散巖類孔隙水、基巖裂隙水三種類型，接受大氣降水及地下水管滲漏水補給。

2 上跨地鐵段特點和施工難點

上跨地鐵1 號線明挖隧道，根據交通疏解要求，分兩個施工區域施工，先施工圍護結構，后分層分塊進行土方施工，并分層分塊及時施工臨時支撐，特點及施工難點如下：

(1)主體基坑開挖寬度大、高度深，地質條件以雜填土、粉質粘土、全、強風化花崗巖為主，周邊建筑物多，因此確保開挖基坑穩定，控制基坑周邊沉降是施工的重難點。

(2)基坑土體開挖對地鐵隧道拱頂土體為卸載過程。基坑底與地鐵隧道的最小垂直距離6.4m，可能會引起地鐵隧道整體上浮，因此施工時需采取措施防止基坑底隆起與地鐵隧道上浮是施工的重難點。

(3)基坑圍護結構鉆孔灌注樁與地鐵隧道拱頂最小凈距2.4m，鉆孔灌注樁施工中必須確保地鐵1 號線隧道主體結構安全，因此鉆孔樁施工對地鐵隧道結構安全是施工的重難點。

(4)基坑施工處于地鐵1 號線試運營期間，確保地鐵行車安全是施工的又一重難點。

3 施工中采取的控制措施

3.1 控制基坑周邊沉降應對措施

⑴土方開挖

①基坑開挖必須在圍護結構、冠梁及坑底加固達到設計強度方可進行，開挖時墻后超載≤20KPa。

②基坑開挖時，應充分利用“時空效應”的作用，分段、分區、分層、對稱進行，做到隨挖隨撐，不得超挖。每步開挖所暴露的部分地下墻體寬度宜控制在6m（鋼筋砼支撐段長約6m，鋼支撐段長度約3m），每層開挖深度不大于2m，嚴禁在一個工況條件下一次開挖到底。

③每層土體開挖分塊跳倉間隔進行，跳倉間隔數根據基坑變形控制和工期要求確定，并結合監測結果進行實時調整。

④明挖隧道基坑開挖先開挖至第一道砼支撐上方，開槽澆注圍護結構頂冠梁及第一道鋼筋砼支撐，待達到設計強度80%后方能繼續向下開挖。其余土方每次開挖至鋼支撐中心位置，及時掏槽架設鋼支撐，然后繼續向下分層開挖至基坑底。

⑤基坑開挖時，應根據設計要求及現場實際情況選取適宜縱坡坡度、分段、分層均勻開挖，確保縱坡穩定。縱坡總體坡度≤1：3，坡頂嚴禁堆載、動載。

⑥機械挖土時，坑底應保留200～300mm 厚土層用人工挖除整平，防止坑底土擾動。

⑦開挖過程中，按審批后的監測方案對基坑及周圍環境進行監測，反饋信息指導施工。

⑵鋼支撐施工

①鋼支撐施工工藝流程

基坑開挖、施工監測、鋼支撐組拼→圍護結構松軟及凸出部分鑿除→掏槽開挖鋼支撐位置→吊裝鋼支撐→施加預應力→楔塊鎖定

②鋼支撐拆除

在相應鋼支撐下方結構砼強度達到設計要求強度時方可拆除支撐。

施工順序：搭設防落支架→吊車吊住支撐→千斤頂卸荷→拆除鋼楔→卸下千斤頂→吊出支撐。

拆除方法：拆除時先在支撐下方搭設防落支架→吊車吊住支撐→管端千斤頂座上設置千斤頂→逐步給管撐卸荷→拆除管端頭與圍護結構之間的鋼斜楔→給千斤頂減壓→移走千斤頂→用吊車將管撐吊起撤離現場。

鋼支撐卸荷及拆除要結合現場施工情況，部分鋼支撐等結構澆筑完成并養護一定時間后再拆除，以免發生質量事故及安全事故。拆除時，按設計及拆除方案進行，卸掉鋼管支撐前，操作人員與吊點分別位于鋼管兩側，以免鋼管起吊后擺動傷及作業人員。

⑶基坑井點降水

①主體結構基坑開挖前20 天利用基坑內降水井對坑底進行預降水、疏干，確保水位降至開挖面以下1m；根據上跨地鐵段明挖隧道地質水文資料，該段地下水豐富，基坑內設置6 口降水井，并在基坑外北側設置兩排共17 口降水井，南側設置8 口降水井。

②降水井施工工藝流程：井點測量定位→挖井口、安護筒→鉆機就位→鉆孔→清孔→吊放井管→回填井管與孔壁間的濾料層→洗井→井管內下設水泵、安裝抽水控制電路→試抽水→降水井正常工作→降水完畢拔井管→封井。

③各降水井采用φ200mm 管排水，場內設置沉淀池,污水達到排放標準后，排放至市政管網。

⑷監測量測

根據設計提出的施工監測內容，詳細調查周邊建筑、管線分布情況并整理成圖表，結合實際工況合理安排圍護施工、挖土順序和制定切實可行的監測及監護方案，并經專家評審意見完善。根據監測情況，適時調整施工工序，并采用各種措施控制圍護結構和保護對象的變形。降水施工時在基坑兩側外設置水位觀測孔，時刻觀測坑外地下水位變化情況，避免大量抽除地下水而造成建筑物沉降、傾斜、裂縫、管線沉降斷裂等問題。

3.2 防止基坑隆起與地鐵隧道上浮應對措施

⑴上跨地鐵段明挖基坑底部采用Φ48 袖閥管@1000×1000 梅花形布置注漿加固，增加基坑底土體強度，控制基底隆起和地鐵隧道拱頂上浮，加固深度為坑底下4m 范圍，面積約1454m2。注水泥漿配合比為1:1，壓力控制在0.5～1.0MPa，注漿深度范圍內，水泥用量應不低于400kg/m；注漿采用BW-150 型注漿泵分段、分序、間歇、重復注漿的方法，每次注漿段長度為 0.5m，一般2～3 次；注漿速度控制在土體頂、底部速度為30L/min ，其它位置50L/min；并應連續進行，因故中斷時，間斷時間應小于漿液初凝時間。

⑵基坑開挖快速施工消除土方卸載對地鐵隧道區間的影響，開挖至基坑底上方20～30cm 時采用人工開挖，減小土體擾動，每段基坑開挖完成后，及時澆筑混凝土底板、側墻。

⑶在基坑及區間隧道內設置自動監測點，隨時掌握施工過程中基坑及區間隧道變化情況，利用信息化指導施工。基坑開挖的土方裝袋堆在基坑附近且不影響基坑安全的位置，當坑底土體出現隆起或地鐵隧道上浮時，立即用土袋進行回填反壓，根據監測反饋的數據控制回填土袋的數量，以防超壓。

3.3 鉆孔樁施工對隧道拱頂安全應對措施

(1)精確控制樁長

鉆孔灌注樁嚴格按照設計樁長進行施工，根據不同的地質資料，對鉆進參數進行分層控制，距離樁底設計標高處1m 時，控制進尺及鉆進速度，每鉆進30cm進行一次孔深量測，確保孔深在設計范圍內，避免超鉆影響地鐵1 號線隧道拱頂安全。

(2)減小樁基擾動

鉆孔灌注樁采用全套管鉆機施工，鉆孔施工中利用套管與土體摩擦原理向下壓入套管，套管形成封閉空間，使用抓斗機抓取套管內部土體，減少對周圍土體的擾動，減少樁基擾動。鉆孔灌注樁采用搓管機施工，嚴禁采用沖擊鉆鉆孔施工，避免施工樁基擾動大，確保樁基施工中地鐵隧道結構安全。

3.4 試運營期間施工地鐵行車安全應對措施

(1)地鐵隧道監測以第三方監測為主，采用機器人自動監測和人工聯合監測。

(2)地鐵隧道監測點按5～15m 一個斷面布置，對應上跨段測點密，兩側疏。

(3)與地鐵施工單位配合，進行聯動監測，設置嚴密的預警值，當監測量達到預警值時，立即查明原因、采取有效措施。

4 處理效果

⑴基坑監測

通過對基坑周邊連續3 個多月監測及數據分析，地表豎向最大位移-17.82mm，小于累計變化預警值21mm，周邊其它地表點無明顯下沉；支護頂最大豎向位移為5.10mm，水平位移為12.33mm，均無明顯變化。

⑵地鐵隧道

通過連續半年多監測和巡視，明挖基坑施工過程和施工結束后，地鐵隧道各項監測值均在預警值以內，其中道床豎向位移（見圖1 地鐵隧道道床豎向位移曲線）最大值4.64mm，隧道相對收斂（見圖2 地鐵隧道結構相對收斂曲線）最大值-5.50mm，監測數據穩定，無明顯異常，風險可控。

⑶保障了地鐵結構、運營安全

施工期間，地鐵隧道結構安全，地鐵運營正常。

5 結束語

通過對廈門海滄海底隧道上跨地鐵段的施工實踐，掌握了復雜地質條件、復雜環境條件下明挖隧道上跨地鐵隧道的施工技術和控制措施。根據監控量測資料，嚴格控制各工序之間銜接，成功解決了明挖隧道基坑支護結構穩定、變形可控，保障了地鐵隧道結構安全和運營安全。

圖1 地鐵隧道道床豎向位移曲線

圖2 地鐵隧道結構相對收斂曲線