新建地铁隧道下穿既有地铁施工技术陈帅

陈帅

摘要：地铁以快速、安全、大客运量等优势快速发展，现阶段还缺乏有价值的、先进的高铁隧道盾构下穿具体实例经验提供参考，给地铁的设计和施工带来了较大的影响，所以选择对既有高铁隧道盾构下穿的施工进行有效的控制和影响研究，具有非常重要的价值。

关键词：地铁;区间隧道;地铁车站;下穿;有限元

引言

当前，各个城市的地铁建设已经进入线网加密完善的时期，在对新的线路进行规划时，包括一般城市的道路、繁华的商业区等，线路规划受建筑物的约束较为明显。若在繁杂的环境里，盾构持续开掘会严重影响已有结构的稳定性，进而致使其安全性受到威胁，可能产生经济损失，对社会造成不良影响。为了确保在盾构穿越过程中既有线行车的安全性，需要严格管制总体沉降（铁路路基）等。对在盾构结构穿越地面所导致的地层变化秩序以及因地层变化等所产生的沉降进行有效控制，对工程的顺利开展至关重要。

1工程概况

某新建地铁隧道工程在施工时，要下穿既有地铁1号线，并且每5min就会有列车通过，存在较为繁重的运行任务。新建隧道选择复合衬砌的架构，隧道选择矿山法来实施开挖操作。既有地铁一号线隧道二衬选择素混凝土架构，经过现场检查后，较多的墙裂纹暴露了，并且经过检测后得知，既有线隧道结构的安全性有待加强，并且既有线沉降值需≤5mm，项目的实际施工存在较大的困难。

2新建地铁隧道下穿既有地铁施工技术

2.1袖阀管注浆施工方法及要点

（1）钻孔。想要防止钻孔与注浆施工造成严重的干扰，就应预先借助垂球与水平尺，使钻机的水平性得到有效调整，进而使钻杆和地面的垂直状态得到保障。（2）下管。一个钻孔施工完毕后，应把套壳料混合液借助钻机吸浆管压到钻孔里，把孔内的泥浆除干净，然后将袖阀管下入孔里，并且应预先进行袖阀管的分节处理，设置一节的长度为4m，每隔25cm的部位就设计一组小孔，这些小孔用途就是注浆，下好管后就可以借助套箍，把邻近的两节袖阀管妥善连接，借助黏合剂，完成加固。（3）一序注浆孔注浆。在注浆的过程中，一定要秉承由下至上的方式，隔50cm的步距就进行1次注浆。（4）二序注浆孔注浆。上面的一序注浆孔完工后，待24h后就能针对邻近的二序注浆孔展开注浆操作。并且在实际注浆的过程中，应尽量避免出现注浆扩散的现象，有效控制注浆的扩散范畴。（5）封孔。结束注浆工序操作后，能借助袖阀管向内注入商品混凝土完成封孔。（6）灌浆。因为在灌浆施工时不会存在较大的风险与隐患，因此，高压力灌浆是一种非常好的施工技术，基于具体情形，在需要灌浆的区域实行灌浆操作，可将多种浆材注入一个灌浆孔中。

2.2严格管控土压力

就土压力计算中的诸多参数而言，需确保安全系数的合理性，在施工过程中严格控制盾构的掘进参数。由于铁路前后地层是连续的，盾构经过这样的地层就需设置两组分层沉降观测点，该点的设置需在盾构穿越铁路前50m的界限内。0.2MPa是经计算得出的土压力。实际动工时，0.1～0.15MPa是土仓压力。也就是说，在掘进时，土仓的压力可以按照实际情况降低一些（0.05MPa即可）。0.12MPa一般是停机状态下所设置的土压数值，但不能降低到0.05MPa以下。

2.3盾构下穿时的施工控制措施

为了使盾构下穿施工高铁既有隧道结构的变形得到有效的控制，需要排除或降低下穿施工的影响因素，如土舱压力、同步注浆压力、注浆量等，并总结以往盾构施工的经验，制定合理的措施：（1）科学的控制盾构下穿施工的土舱压力，降低不平衡的开挖面和土舱压力的水土压力，相关研究资料显示，一旦盾构达到下穿的限制范围，必须适时的控制土舱的压力，可以使用1.1～1.2倍静止土压力，同时采用排土速度和刀盘转速在施工过程中有效的控制土舱的压力。另外还应该按照地层穿越的具体情况对土体进行改良，如加入膨瑞土或泡沫剂等改变土体流塑性的情况；（2）充分重视同步注浆和二次注浆的措施，降低其工后沉降和盾尾脱空情况的发生。注浆量和注浆压力是管理控制的重点，可以选取竖向静止水土压力值大于1.0倍的注浆压力，并对其进行合理的控制，避免产生隧道既有结构隆起的状况，使地层扰动增加；对同步注浆量和浆液质量进行严格的控制，选取具有泌水性较好、和易性好并且强度较高的浆液进行足量、及时的压注，并保证压注均匀，及时补充建筑的空隙；然后根据对施工变形监测的实际情况，合理调整注浆参数和注浆量，按照地面的监测情况对壁后二次注浆随时进行调整；（3）尽可能使盾构通过后降低其对后续沉降的威胁，增强下穿盾构隧道管片的强度，进而一定程度保障管片组装的精度，使管片的变形威胁程度降低，根据监测的隧道既有结构变形情况，及时进行二次补充注浆等措施；（4）下穿过程中还必须对其它施工措施进行控制，如合理地监控和测量地层、高铁既有隧道、原构隧道之间的关系，实施信息化施工等。

2.4开挖支护及二衬施工

矩形部分的施工可以划分成6个区域，并且每个区域的间隔大约是5m，预先应完成注浆，使地层实现加固，并且借助钢架进行保护，要是地段的稳定性较差，还应实施注浆封闭的操作。施工的关键点包括以下几点：（1）分区开挖。把大工程分解成小部分，并遵循自上而下的原则进行开挖。这种施工工艺能使所释放的应力减小，并且在很大程度上防止大断面开挖导致地质受损的现象出现。（2）保障支护体系的强度。选用临时的钢架作为支持，钢架的规格选用I25a，钢架与钢架之间要求间隔为0.3m。相邻的两根钢架之间选用角钢开展对应的焊接工作，其两边分别配置一个锚管，在此后的施工过程中应当重视由于受力模式变化所导致的结构体系的变化。（3）保证初支护体系与1号线全面的结合起来。要求钢架应当同1号线的底层相切，在相切当中形成的间隙应当选用钢锲子将其紧密的结合在一起，这样一来就可以有效防止1号线出现沉降情况，为了防止意外情况的出现，要求在施工的过程中，在钢架的底部加入木锲子，以此为钢架提供更为充足的支撑力。（4）排布钢架。为了避免1号线的沉降，借助在1号线底部排布密集的钢架形式进行有效地规避下沉情况出现，在排布环节中，应当做到不留下任何的间隙，并将所有的角钢钢架全方位的结合在一起。（5）确保掌子面的稳固。就掌子面开展对应的短距离作业，每向前施工0.3m时立即选用强度为C25的商品混凝土进行封闭。

2.5严管注浆施工

盾构施工中，其关键工序之一就是注浆。注浆时须严格执行双重保障原则，同时还需与施工监控所反映的信息密切联系，将注浆压力的设定再次优化；注浆量在满足理论数值的同时还要在实际平均注浆量的合理范围内。0.1MPa+水压力是注浆时设定的压力。水压的计算需按稳定水位至隧道埋深的距离进行，0.15～0.25MPa是所确定的数值，按地质情况、盾构掘进的速度等适时调整。0.0375～0.0625m3/min是注浆时设定的注浆速度。正常同步注浆施工后，二次注浆的进行可按照检测的资料完成。二次注浆需在盾尾后5环实施壁后注浆，二次注浆时所需的注浆压力等于同步注浆所需的注浆压力。

3结语

综上所述，由于地铁项目不断增多以及线路不断增加，线路与线路之间普遍存在有交叉的情况，因此要求不断地提升地铁的施工工艺，强化对于施工技术层面上的控制。在出现附近土层有扰动情况时，还要求借助科学地管控手段强化隧道整体的稳定性，只有这样才能确保项目质量符合规定的标准。

参考文献

[1]张安琪.隧道下穿既有地铁结构受力特征及变形规律分析[D].北京：北京交通大学，2016.

[2]王伟.黄土地铁隧道近距离下穿既有地铁构筑物变形与力学行为研究[D].西安：长安大学，2015.

[3]张明远.既有地铁隧道受下穿施工影响的力学行为研究[D].广州：华南理工大学，2012.