新建地铁隧道下穿既有地铁施工技术的探讨

张会

摘要：随着我国经济快速发展，地铁呈现大规模建设状态，由于地下空间限制，新建地铁难免会遇到穿越既有地铁线路的情况，通常穿越既有地铁的方式有上穿、侧穿和下穿这三种，其中施工难度最大的就是新建地铁隧道下穿既有地铁。本文主要对新建地铁隧道下穿既有地铁施工技术进行探讨。

关键词：新建隧道；下穿既有地铁；施工技术

1、新建地铁隧道下穿既有地铁的施工技术

在新建地铁隧道下穿既有地铁的施工中，最主要的就是对既有地铁的结构进行加固，以此提高既有地铁抵抗变形的能力，其加固的内容主要有：①加固钢轨。为了避免既有地铁的钢轨出现形变或移位的现象，可对钢轨通过采用护轨或是轨距拉杆的方式进行加固防护作业；②塞紧空隙。新建隧道可能会引起既有地铁轨枕块之间的钢轨出现不均匀下沉的现象，从而造成既有地铁轨枕块之间的钢轨和整体道床的连接位置。存在一定的空隙。导致路面不平，为了防止这种现象的发生，要使用木板填满空隙。使轨枕块之间钢轨所承栽的荷栽在传递给整体道床时。能保持均匀的状态；③加固底板。新建地铁可能会引起变形缝处出现不均匀沉降的现象，为了防止这种现象的发生，可使用扣轨梁对隧道的底板进行加固。既有地铁结构的加固技术主要包括袖阀管止浆墙加固技术和WSS加固技术这两种。其中袖阀管止浆墙加固技术的主要流程为：钻孔→下管→一序注浆孔注浆→二序注浆孔注浆→封孔→灌浆；WSS加固技术的主要流程为：钻孔→配浆→设置喷浆孔→横喷射一喷浆→二次喷射。

2、工程实例

2．1工程概况

某市地铁10号线A—B区间内的隧道下穿既有地铁1号线，在该区间平均每6min就会有一列地铁通过。新建隧道在开挖施工时，主要采用的是矿山法，马蹄形复合式衬砌结构．1号线隧道外顶标高和外底标高只相差1.079m(如图1所示)。既有地铁1号线隧道的二衬主要是素混凝土结构，通过对现场的观察不难发现周立彗墙有很多的裂缝。

2．2方案比选

相关的专业人员对此进行详细的研究讨论，并通过模拟计算对其进行分析，最终决定10号线的初支顶部与1号线的初支仰拱之间为零接触，对上下两条隧道之间的隔土层进行剥离，以此来实现两条线路零距离的紧密贴合。在进行开挖支护前主要采用WSS加固技术，来提高新建隧道前方土体的承载力，以此来保证在施工过程中不会发生变形和沉降，保障新建隧道运营的安全性。

2．3WSS工法加固技术

根据地质条件、施工场地条件，经过认真筛选，决定采用二重管环向超前注浆加固地层，提高土体承载力。

2．3．1施工准备

首先要对掌子面进行封堵和连接钢架的全断面，并将双层的钢筋网片挂在上面。喷射同隧道初衬强度的混凝土封堵，在2～3d后。喷射混凝土可开始作业在隧道内搭设一个钻机的平台，提高钻机移动的灵活性，将放射孔的角度控制在8~100。范围内，保证钻杆的水平高度和拱顶相差0.5~1.2m每步的注浆水平深度保持在5~11m范围内。

WSS加固技术的施工流程见图2。

3．3．2WSS加固技术的施工方法及要点

(1)钻孔。在钻孔时，要特别注意对钻杆角度和钻进深度的有效控制，按照规定的配合比来配置浆液，在配置完成后，在对凝固时间的可靠性进行严格检查，再进行喷射注浆。

(2)配浆。喷入管直径为42mm，将管内混合器安装在喷入管的末端，将浆材进行混合。当达到之前设定好的深度时。内管的喷气孔将会关闭，来进行横喷射。通过注浆泵把浆液分别压入内、外管，并在二重管末端的混合室器内进行混合，滤网在水平方向实行喷射，确保浆材能够浸透到地层中。

(3)设置喷浆孔。先用清水把在混合器中的喷浆冲洗干净，再利用钻孔机把喷入管设置到地下，控制喷入孔之间的间距为30～50cm。

(4)横喷射。将喷入管设置到地下后，把端点关闭掉再实行横喷射的切换。喷射量为每分钟15～20L，如果场合比较特殊的话，可根据实际需要，将其控制在10L／min左右。

(5)喷浆。在喷射注浆时，要注意调整注浆的压力，将其控制在0-3～0.5MPa，实现水平渗透；在阶梯回抽喷射时，每步喷浆应控制在20～30cm范围内。

(6)二次喷射。在完成一、二次喷射切换后，再实行复合喷射。二次喷射所使用的材料具有低黏性、凝胶时间较长的特点，是一种浸透性浆材，可以使用压力喷射到土质颗粒间。且保持均匀，有利于降低对周边建筑物的影响；一次喷射属于限制喷射，二次喷射属于渗透喷射，浆材不会溢出喷射范围，有效的保护了地下环境不受污染。

3．4开挖支护及二衬施工

在进行开挖工作时，主要把矩形断面的整体划分为6个部分，且每个部分之间的距离间隔5m，各个部分小导洞所采用的施工方法主要是台阶法留核心土，通过超前注浆，来实现地层的加固，在支护时主要使用钢架网。对于一些局部开不够稳定的地段，可在掌子面进行注浆封闭。其施工的具体要点如下：

(1)在开挖施工时，主要采用分块闭合的方法，化大为小，从而避免在开挖下洞时，发生沉降或群洞变为叠加的现象。在开挖小断面时，要有效控制应力的释放量，从而减少大断面在开挖时对地层造成严重的影响

(2)保证支护结构具有一定的强度。使用的临时支撑钢架应是I125a型铜，其喷射厚度为35cm。相邻钢架在进行焊接时，可采用L70×70的连接角钢，确保环向距离为80cm；在钢架的两侧分别设置1根Ф42的锁脚锚管，并用Ф10钢筋焊在工字钢上，这种做法，在发生受力转换时，能有效的避免结构发生变形。

(3)保证初支结构和既有线结构的紧密贴合。型钢钢架紧贴既有线的初支底板，它们间的空隙用钢楔子塞紧．以此来增加对既有线结构的支撑力，避免下沉现象的发生：在各个下导洞底板分别都预埋3根Ф42、长1.5m的注浆管，并向里面注入水泥浆，以此来硬化钢架的基础，从而使注浆的压力达到0.5MPa。用方木锲子把钢架的底端垫实，从而将1号线结构有效的支撑起来。

(4)密排钢。为了确保新建隧道在过既有地段时降低发生沉降的次数，要对过既有地铁正下方的初支型钢钢架，实行紧密连接，保证钢架之间不存在空隙。且主要使用全断面纵向角钢与钢架进行连接，角钢环向间距为80cm。

(5)保障掌子面的稳定性。在短进尺开挖时，要将掌子面进行封闭，每开挖进尺30cm立即挂网凝土，封闭掌子面，锚喷厚度为10cm，C25的早强混凝土。

(6)初支背后回填注浆。沿钢架环向布置小导管开展初支施工，在完成施工够的2～3d，可进行回填注浆，及时填充背后土体，从而实现土体稳定性的提高，减少土体发生沉降的现象。

(7)二衬背后注浆。一般情况下，在采用泵送混凝土对隧道拱部进行浇筑时，往往会导致混凝土浇注出现不满的现象，从而造成和初期支护之间存在较大的空隙。所以，二衬注浆圆盘和防水板之间存在的空隙在通过注浆圆盘引出混凝土浇注之前，可将注浆管预埋在顶板、边墙及施工缝处，要确保注浆塑料管在穿过模板时≥10cm。在混凝土达到相关的设计强度时，还要将其进行完全封闭，先压水泥砂浆，最后再采用水泥浆进行二次浆处理。

3．5监控量测

监测项目的主要内容就是实现对地表和洞内的有效监测，在该新建隧道工程中，相关的监测数据表明：地表最大点位的沉降值是1.5cm，拱顶的最大沉降值是0.5mm。净空收敛的最大值达到0.6mm，远远大达不到规定的极限沉降值(5mm)。由此可见，该工程的施工处于较为安全稳定的状态。

3.5隧道穿越既有线注意事项

隧道穿越既有线的核心问题是如何控制既有线结构的变形量和变形速率（防止灾难事故发生），因此从研究思路上可以采取以下三种方法：①结构托换，即通过托换手段对既有结构进行预支护，如美国波士顿中央交通主动脉公路隧道工程穿越既有地铁线时使用了此方法。②减小开挖断面，即在满足工程要求的条件下尽量减小隧道断面，或将大断面隧道分解成小断面，如4号线宣武门站拟采用的方法。③隧道分部开挖，即将大断面隧道分多次开挖完成，从而减小对既有结构的扰动和变形。

4结语

在社会的不断进步和发展中，地铁工程的建设有利于促进城市经济的发展，但随着中大城市地铁线路的不断增加，新建地铁隧道下穿既有地铁施工的现象也在不断增多。在这种情况下。就严格要求新建隧道施工的工作人员，能够深入了解工程的实际情况。并掌握新时期发展下新的施工技术和施工工艺。制定并实施最有效的施工方案，以此来推动地铁工程的进一步发展。

参考文献

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