關于鄰近、下穿城市地鐵已運營線施工的一些思考

趙 耀

（中鐵八局集團昆明鐵路建設有限公司，云南 昆明 655000）

隨著地鐵運營線網不斷形成，不可避免的出現了新舊線路的交接點、鄰近點，通常是在雙線換乘站、三線換乘站實現新舊線路交叉過渡，或提前施工預留接口，避免近距離下穿、鄰近已運營地鐵線施工，此外城市地下空間的不斷開發及進一步相應問題，導致鄰近、下穿已運營地鐵線施工不斷增多。

筆者歷經青島市地鐵8 號線青滄區間鄰近、下穿已運營地鐵3 號線施工全過程，為進一步總結施工經驗，指導后續鄰近、下穿已運營地鐵施工，從地保手續辦理、施工方案優化、現場管控措施、應急處置、建議等幾方面加以思考論述，為今后鄰近、下穿城市地鐵已運營線施工提供一些思路。

1 地保手續辦理

1.1 軌道交通保護區和特別保護區概念

隨著我國地鐵建設的蓬勃發展，各城市均陸續頒布軌道交通條例，以保障建設和正常運營，維護乘客和經營單位的合法權益，而地鐵的加密織網、城市地下空間的高強度開發，使得鄰近、下穿已運營地鐵施工越來越多，軌道交通的保護顯得愈發重要。以《青島市軌道交通條例》為例，對軌道交通控制保護區和特別保護區概念和范圍做了詳細說明：

（1） 出入口、通風亭、冷卻塔、主變電所、直升電梯等建（構）筑物結構外邊線外側10 m 內（5 m 內）；（2） 地面車站和地面線路結構外側30 m 內（路堤或者路塹外邊線外側3 m 內）；（3） 高架車站和高架線路結構外側30 m 內（結構水平投影外側3 m 內）；（4） 車輛基地用地范圍外邊線外側30 m 內（3 m內）；（5） 地下車站與隧道結構外邊線外側50 m 內（5 m 內）；（6） 高壓電纜溝水平投影外側（3 m 內）。

注：括號內為特別保護區范圍，控制保護區、特別保護區范圍包括地上和地下[1]。

1.2 地保手續辦理簡述

經查閱各城市有關軌道交通保護區管理辦法，多以軌道交通《條例》為綱，或形成企業標準，或形成管理辦法，來加強對軌道交通運營的保護，筆者結合施工經驗總結關鍵步驟簡述如下：

1.2.1 設計方案審查

由地鐵公司總工辦牽頭審查。審查的重要性在于設計階段對已運營地鐵線路的空間位置關系的掌握，根據已運營地鐵線路的竣工圖，慎重設計。必須出具風險源專項勘察、專項設計圖。

1.2.2 施工方案審查

軌道交通安全保護方案由地保辦（安質部）牽頭審查，運營公司參與。保護方案需先經市政工程專家庫專家評審，施工、監理、建設單位審批完畢后，報地保辦審查，并出具審查意見。方案修改完成后需發函征求運營公司意見并取得復函同意，方可實施。

1.2.3 自動化監測措施

施工監測的重要性不容置疑，監測數據真實反映施工狀態，是判斷安全的主要依據。其中已運營線路內的自動化監測更加重要。結合在建工程常規監測數據，可以直觀判斷施工狀態。需要在工前完成初始值測定，監測項目包括：①主體結構水平位移變形（5～10 m/組）；②主體結構豎向位移變形（5～10 m/組）；③道床豎向位移變形（靜力水準儀監測，保護段成線）；④主體結構爆破振速（20 m/組）。

水平位移監測基準網宜采用獨立坐標系統，并進行一次布網。水平位移基準網的主要技術指標按照精度等級二等執行[2]。監測頻率及監測控制值、預警值見表1。

表1 自動化監測項目監測頻率、控制值、預警值

1.2.4 工前評估工前評估包括對已運營線路的評估（一般由總體院牽頭工點院完成）、三維激光掃描（委外實施）、限界檢測。評估內容應包括但不限于：①結構現狀；②道床及軌道形式、現狀；③初支及二襯背后空洞部位；④運營設備相關特殊要求；⑤運營現狀及針對下穿施工建議（車速、頻次等）；⑥國內類似案例列舉；⑦施工建議匯總及結論等。

1.2.5 駐站聯絡

與運營公司對接主要有：①駐站聯絡員的設置；②利用地鐵列車車列間隔實施試爆，通過設置減震孔、減震溝，減少裝藥量，微差控制爆破等方式，確保爆破振速≤1 cm/s，減少對已運營地鐵影響。

1.2.6 限速運營措施

根據國內鄰近、下穿已運營地鐵線路施工相關經驗，多采用限速慢行方式，以規避可能的沉降變形造成的列車運行安全風險（≤15 km/h）。

1.2.7 現場安全質量管理措施

（1） 管理界面劃分：主要根據自動化監測值來劃分，關于應急啟動，5 mm 以內的結構、道床變形，由建設單位、施工單位負責應急，主要有暫停施工、回填反壓、支設支撐等；5 mm 以外的結構、道床變形由運營公司負責應急，主要有限速運營、空載運營、局部區段中斷運營等。

（2） 風險源“一控六專項”管理：包括現場安全質量管控方案、專項勘察、設計、施工方案、監理實施細則、監測方案、應急預案，施工期間參建單位駐點全過程實施安全質量管控，每天召開現場碰頭會，及時協調解決問題。同時制定分級施工預案，確保施工安全萬無一失。

2 施工方案優化

2.1 青滄區間明挖段鄰近已運營3 號線施工

明挖段鄰近3 號線施工，平面距離3.8～8.8 m，基坑深度17～21 m，采用鉆孔灌注樁+內支撐形式。地質以中微風化花崗巖為主，基坑巖層單軸飽和抗壓強度在8.5～35 Mpa 范圍內。

主要施工方案如下：

（1） 基坑凈寬6 m，不具備放坡開挖條件，采用抓斗式馬頭吊配合坑內挖掘機進行開挖施工。

（2） 以機械開挖為主（破碎錘），爆破施工為輔，距離較近部位設置減震孔，基坑內臨近3 號線側設置1.5 m 寬靜態爆破減震槽，采用小面積（20 m2左右）爆破施工，控制爆破振速＜1 cm/s[3]。

8 號線基坑距離3 號線最近處3.8 m，風險最高，為降低爆破振速減少影響，該處在3 號線與8 號線之間打設空孔灌沙將基坑與3 號線分離，孔徑、孔中心距400 mm，深度14 m（設置8 m 長鋼護筒），防護長度范圍33 m。

（3） 基坑內設置3～5 道鋼支撐，支撐間距為3 m，隨挖隨撐。

（4） 在已運營3 號線220 m 范圍內左、右線設置自動化監測。

2.2 青滄區間暗挖段下穿已運營3 號線施工

隧道左線ZDK47+540.430～670 段下穿已運營地鐵3 號線，采用懸臂掘進機非爆破暗挖法施工，平面線型為直線。先后下穿3 號線右線、左線，平面交角約16°，最近距3 號線僅1.734 m，下穿段長130 m，屬國內少見的小凈距、小角度、長距離下穿已運營線路。下穿段平面圖見圖1。

圖1 青滄區間下穿段平面圖

8 號線拱頂至3 號線底板凈距為1.734～4.874 m。8 號線洞身位于中、微風化花崗巖層，設計為IV 級圍巖，考慮3 號線鉆爆法施工的2～3 m 的松動圈影響判定為VI 級圍巖，巖石單軸飽和抗壓強度最大43 MPa（現場實測58 MPa）。地下水以第四系孔隙潛水、基巖裂隙水為主，地下水量中等。

3 號線已運營多年，下穿段范圍內3 號線列車運行速度約為75 km/h ，建設期采用礦山法爆破施工。

下穿施工期間，3 號線軌道及區間隧道沉降量最大值僅2 mm，3 號線運營未受影響。主要方案如下：

（1） 工法選擇: 下穿段采用單洞單線馬蹄型斷面，復合式襯砌，ZDK47+540.430～670 段采用15m 長臺階法施工。使用懸臂掘進機(三一EBZ260H)分上、下臺階開挖，上臺階高度4.5 m，下臺階高度2.84 m，施工中開挖循環進尺為1 榀間距（0.5 m）[4]。

（2） 超前支護措施: 懸臂掘進機切割頭長度為1 m，開挖時需預留約1.2 m 作業空間，否則切割頭極易碰掉鋼架，超前小導管采用φ48、t=6 mm、L=4 m，環縱間距0.4×1 m，注漿壓力控制在0.4 MPa 以內，防止已運營線隆起。

（3） 開挖方案: 按照第一、二、三開挖槽順序，沿隧道拱頂邊緣輪廓線切削開挖，開挖完成后架立格柵鋼架，核心土在下一開挖循環中同步跟進[5],見圖2。施工前備足載齒等易耗備件。

圖2 開挖方式

（4） 變形沉降控制技術：懸臂掘進機掘進0.5 m 后，加上1.2 m 作業空間，共1.7 m 圍巖暴露，需立即初噴不小于4 cm 厚混凝土封閉掌子面，防止圍巖掉塊、遇水軟化。隨后清理拱腳虛渣，采用10 cm 厚C25 噴射混凝土，并設置300×500×16 鋼墊板，后安裝格柵鋼架，保證鋼架傳力至基巖上，同時加強鎖腳，嚴格施作鋼架鎖腳錨桿, 控制向下傾角、錨固長度等指標，保證鎖腳錨桿錨固支撐效果，防止變形沉降。

開挖時在每榀鋼架上下臺階連接處加設四根漲殼式鎖腳錨桿，水平傾角30°，鎖腳錨桿與格柵主筋焊接牢固。初期支護圖見圖3。

圖3 初期支護圖

（5） 自動化監測措施：采用測量機器人、靜力水準儀、振速儀等先進自動化監測手段，實時掌握已運營地鐵區間隧道變形沉降情況，利用數據自動采集軟件、綜合預警管理系統、監測云平臺實現全天候實時監測預警功能。

3 現場管控措施

施工前編制《現場安全質量管控方案》，制定現場安全質量管控職責表，嚴格按照管控方案落實各級管理責任，齊抓共管抓現場管理。建立日碰頭制度，每天16 時參建各方在業主代表組織下總結當日施工情況，建立《工序驗收記錄表》《施工現場巡視臺賬》，建立應急聯絡機制，保持快速聯動。

4 應急處置

4.1 施工應急預案

針對懸臂掘進機開挖1.2 m 預留空間預防掉塊，進而導致已運營線沉降變形(控制值5 mm、預警值3 mm)，制定分級施工應急預案，共分三級施工（對應運營線沉降1、2、3 mm）。通過現場應急演練，上臺階輕型鋼架安裝時間每榀6 min，可在15 min 內安裝完成2 榀，噴15 cm 厚C25 混凝土快速封閉，最后架立普通格柵鋼架噴砼20 cm 厚，形成雙層初支，預防早期掉塊。

4.2 運營應急預案

運營應急工況為：3 號線自動化監測數據≥5 mm。主要措施：中斷運營，啟動運營公司應急預案。

5 建議

（1） 縮短設計方案變更程序流程時間，涉已運營線路施工應有特別會議，利于快速調整方案施工。

（2） 加強與運營公司聯系溝通，提前碰頭研究方案，征求方案意見，縮短方案論證時間。

（3） 下穿施工中，上臺階采用機械法開挖，下臺階可采用爆破開挖，一是因為凌空面較大，振速消減較大；二是下臺階因渣土堆積影響懸臂掘進機操作開挖成型；三是上下臺階轉序反復扒渣拉長作業時間，加長風險持續時間。

（4） 嚴控注漿壓力，防止已運營區間線路冒漿、隆起。

（5） 設計方案規避。地鐵公司技術部門應牽頭研究結合建設施工，在地鐵建設期間，綜合考慮將來可能的鄰近、下穿施工、出入口結建設，施工期間預留充足的作業空間與安全凈距。

其次若出現不可避免的臨近下穿施工，區間隧道下穿、上跨已運營地鐵線盡量90°角垂直穿越，避免小角度導致的長距離下穿、上跨。設計采取管棚、管幕方案，考慮運營安全需要，應加大保險系數。下穿車站的施工，底板中縱梁應做預留加強設計。

（6） 工法選擇。結合鄰近、下穿鐵路施工的經驗來看，目前的要求普遍為機械法，當機械法無法實施時，應采用控制爆破技術，控制爆破振速≤1 cm/s。