不同上跨地鐵城市隧道施工方法對比

趙黨旗中國水利水電第十一工程局有限公司（451000）

1 上跨地鐵節點概況

鄭州 107輔道在里程 K12+088.400～K12+128.100范圍上跨穿越鄭州軌道交通1號線博學路站至新鄭州站站盾構區間，兩者平面基本正交。該范圍隧道結構設計寬度約為36.4m，底板設計埋深約8.55m，隧道底板與地鐵盾構之間豎向最小凈距約為5.08m。

鄭州市紫荊山路下穿隴海路隧道工程位于鄭州市管城區，南起隴海北一街，北至熊耳河橋南側，工程范圍內紫荊山路主線隧道+地面道路全長892.33m。隧道基坑開挖采用明挖法施工，基坑寬約28m，基坑深3.1～11.8m。鄭州地鐵2號線東隴區間右線在樁號K0+550處小角度斜交下穿市政隧道，兩構筑物交叉段長約200m。地鐵區間右線在市政隧道樁號K0+550處斜交進入隧道下方后，向北市政隧道縱斷逐步抬升，地鐵區間縱斷下壓。兩隧道凈距逐漸增大，兩隧道凈距較近段為K0+550～K0+590，基坑底距離區間地鐵隧道拱頂凈距最近4.8m。

地鐵隧道主體為盾構施工，由壁厚0.3m、外徑6.2m的C50混凝土預制管片拼裝而成。

2 鄭州地鐵保護隧道監測控制標準

基坑工程于地鐵1、2號線上方開挖，本工程施工造成地鐵結構設施絕對沉降量及水平位移量（包括各種加載和卸載的最終位移量）≤10mm，報警值為5mm，收斂控制標準為10mm。

3 重點、難點分析

3.1 關鍵技術分析

由于地鐵的重要性，相交段基坑施工必須對地鐵盾構采取保護措施，主要考慮的問題是：

直接在盾構上方近距離開挖引起的盾構上浮問題；

地下結構“欠補償”對下方盾構抗浮的影響。

3.2 施工監測

根據地鐵的安全重要性，在地鐵上方區域施工，監測是本工程的重中之重。對地鐵安全性的監測是一切工作的前提，是施工的“眼睛”，是確保工程順利、快速施工的依據，只有將現場監測反饋的動態信息與設計、施工相結合，發現不穩定因素及時采取安全補救措施，才能確保地鐵的安全。所以該區域施工時，對地鐵的監測工作是重點、難點，必須高度重視，并周密組織實施。

3.3 應對策略

建立暢通的溝通渠道和交流平臺，保證監測單位及時將監測結果傳送到業主、指揮部、設計、監理和施工單位，以便于各單位對數據進行匯總分析，或發現異常立即上報進行處理。

優化地鐵上方施工方案，經專家論證后嚴格按方案執行。

成立地鐵保護應急小組，編制合格有效的應急預案。

4 上跨地鐵節點施工方案

4.1 正交施工方案

4.1.1 施工方案

上跨節點C30為暗埋段，結構形式為單層雙孔箱涵。基坑采用明挖順作法施工，先施工上跨節點南北兩側基坑，后施工上跨節點基坑。上跨節點基坑長約39.7m，寬約36.4m，深約6.50m。為保護下方地鐵盾構區間，基坑采用化大為小的原則，共分為16個小基坑，其中地鐵盾構區間兩側共6個（基坑 A1～A3、B1～B3），地鐵盾構正上方共 10 個（基坑C1～C5、D1～D5）。 基坑東西兩側支護結構及內部分隔墻均采用φ850SMW工法樁，型鋼密插，上跨節點基坑豎向設置一道支撐，基坑內外側土體均采用φ850@600三軸攪拌樁加固，上跨節點基坑安全等級為一級，要求地面最大沉降≤0.15%H，圍護墻最大水平位移≤0.18%H（H為基坑開挖深度）。

4.1.2 主要施工控制措施

基坑開挖正式實施前必須設置試驗坑，并在坑內預演開挖、割除工法樁、清理樁頭、吊放鋼筋籠及澆筑底板等工序，確保基坑開挖及底板澆筑能在規定的時間內完成。

開挖出的土方用自卸車及時外運，若受揚塵治理影響不能及時外運的土方可臨時堆放在C29、C31段主體結構上部，但必須距上跨地鐵節點段基坑邊線15m以外，防止過量荷載對結構下方土體擠壓導致C30段地基隆起。

每個基坑開挖第一層土（厚度約2.5m）需根據地基加固的強度及地鐵隧道的變形加以調整，若地基加固達到設計強度，方可一次性挖除；否則應結合監測數據分層進行。

現場預備袋裝鐵砂，上跨節點兩側盾構隧道內預先停放重車，若基坑底板澆筑完畢后盾構區間隆起大于5mm，則底板上采用袋裝鐵砂壓載，壓載不超過25KPa，盾構隧道內采用重車壓重。

每個小基坑（XX-1～3）從第一次卸載開挖土體到澆筑結構底板，應控制在地鐵1號線非運營時間范圍內完成，具體控制時間應同地鐵運營單位協商確定。施工單位在上跨節點開挖前應設置試驗坑，并在坑內預演開挖、拆除工法樁、清理樁頭、吊放鋼筋籠及澆筑底板等工序，確保基坑開挖及底板澆筑在規定時間內完成，如超過地鐵停運時間則停止施工，回填基坑，待下次地鐵停運期間復工。

4.2 斜交施工方案

4.2.1 施工方案

市政隧道與地鐵區間隧道近接斜交段施工時，隨著上覆市政隧道基坑土體的開挖，地鐵區間隧道上方土體發生卸載效應，使下臥地鐵區間隧道周圍土體隆起；施工會對一定范圍內的土體產生擾動，隨著時間的推移，隧道周圍土體將發生固結沉降；由于隧道為長條型結構，其柔性較大，因而隧道結構也會隨周圍土體位移場的變化而下沉或隆起。

在市政隧道施工過程中，一方面要控制區間隧道局部沉降量，使隧道線形滿足曲率變化在1/15 000之內，另一方面要嚴格控制累計沉降量，使其滿足結構設施絕對沉降量及水平位移量≤20mm（包括各種加載和卸載的最終位移量）。

紫荊山路下穿隧道工程應采取合適的設計和施工方案，最大程度減少市政隧道基坑開挖對地鐵區間隧道的影響。擬采用的主要施工保護措施有：

土體加固：采用φ850三軸水泥土深層攪拌樁（濕法），加固深度及范圍不變。暫定采用42.5級普通硅酸鹽水泥，摻量15%，水灰比1∶1，預攪下沉速度 0.5～1m/min、提升噴漿速度≤0.5m/min、攪拌轉速16r/min。施工前應進行攪拌樁成樁試驗確定最終工藝及參數。

交叉段圍護樁施工：交叉段（K0+550～K0+595）東側市政隧道圍護結構宜在地鐵施工前施工，以避免圍護樁施工土體擾動對地鐵區間產生不利影響。

分段施工：在基坑開挖和結構施工階段，實行分區、分段施工方案。結構施工時，宜先施工非交叉段及交叉段基坑深度較淺段結構，最后施工交叉近接段。

4.2.2 主要施工控制措施

在施工隊伍進場后，除確保圍護樁施工質量外，首先應著重對挖土、支撐施工等環節進行施工控制，嚴格按照“分區、分層、分塊、對稱、平衡、限時”開挖及支撐的原則施工，并在暴露坑底的位置時立即澆搗墊層和底板，做到每塊從開挖到鋪設墊層和底板完成時間不超過8h，澆筑早強、微膨脹混凝土，并且在底板混凝土初凝4h后，堆積砂包配重壓載，然后再開挖下一塊土。必要時在地鐵區間（未運營）內部壓重，防止地鐵區間上浮。

在施工過程中，基坑開挖、支撐、結構同時穿插進行中，對各專 業單位進行嚴格監管、控制：

明確技術要求，根據不同的工序、節點編制具體的施工作業指導書，管理上落實個人的分工及相應的責任，切實有效地將方案落到實處；

當施工中遇到疑難問題或與方案不符之處，及時反饋給技術部門，并對方案進行局部調整，從管理體制上保證市政隧道施工始終處于可控狀態。

4.3 危險源分析及應對措施

4.3.1 盾構隧道上浮的應對措施

現場鋼筋混凝土壓重塊備足，存放不少于2000 t。基坑開挖完成后，及時封閉基底，盡快施工主體底板結構。

在基坑及盾構隧道內設置監測點，及時掌握施工過程中基坑及盾構隧道變化情況，做到信息化施工。

4.3.2 支護結構變形過大、整體失穩的應急處理措施

當支護結構變形過大、整體失穩的事故發生時，應立即停止施工作業，根據事故的不同情況，采取有效的處理措施。

基坑開挖過程中，及時架設鋼支撐。支撐連接處要可靠，確保支撐體系穩定。

施工時嚴格控制鋼支撐各支點的豎向標高及橫向位置，確保鋼支撐的軸力方向與軸線方向一致。

4.3.3 基坑周圍產生過大的地表沉降的應急處理措施

地表壓力造成基坑周圍變形過大時，暫停開挖施工。

禁止重型設備通過，發現異常，立即加密支撐軸力、基坑收斂、地面沉降監測頻率，24h觀察基坑動態，以檢測信息確定是否繼續向下開挖或開挖多少。

加強對地表的監測頻次，對可能引發其他安全隱患進行分析處理。

由于基坑開挖出現基坑附近的建（構）筑物變形時，在建（構）筑物下部采取多道注漿的加固方法，對建（構）筑物進行保護性的處理措施。

5 信息化施工

加強施工監測工作，做好信息化施工。對隧道的沉降變形、徑向變形、整體偏移變形、坑外水位、基坑側向變形、管線變形、周邊建筑沉降變形等進行監測。根據監測數據分析隧道、基坑的變形值和變形趨勢，及時采用對應措施對區間隧道變形進行調控。

6 結言

市政隧道與地鐵區間斜交段：紫荊山路下穿隧道與地鐵區間近接 段基坑深度較大，且兩隧道凈距小，市政隧道開挖及施工對地鐵區間 影響較大，須采取合理的設計和施工方案。擬采用土體加固、分區分 段、土體抽條開挖、信息化施工等方法控制市政隧道施工對既有地鐵 區間的影響。數值計算結果顯示：基坑施工過程中隧道最大上浮量為11.25mm，隧道線形曲率變化≤1/15000。市政隧道基坑開挖及施工，對地鐵的影響是可控的，能夠保證施工期間既有地鐵區間的安全。