浅谈地铁浅埋暗挖区间地裂缝段的结构施工

姚念军

摘 要：地铁结构设计方案以及施工技术经过长期的发展已经很成熟了，因此在西安地铁设计施工过程中对于地裂缝的变形发展问题可以很好的解决。文章结合西安地铁工程的实际情况，在阐述地裂缝段结构防水施工的基础上，详细解释了轨道可调式框架板施工过程中需要注意的问题，希望可以为推进技术进步贡献自己的一份力量。

关键词：地铁施工；浅埋暗挖法；地裂缝段结构施工

中图分类号：U455.7 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0146-02

1 西安地铁施工中地裂缝的现状

西安市在地下已经发现的地裂缝有15条，这些地裂缝都是由正断层组上发育生长起来的，这些裂缝由南向北在黄土梁洼中以某种规律排列着，在地下呈袋状分布。这些地裂缝具有垂直错位、扭动以及水平拉裂三种变形性质，其中主要的变形性质就是垂直错位。这些地裂缝发展的诱因就是过度开采深层地下水。

2 地裂缝产生的原因及危害

2.1 地裂缝产生的原因

地裂缝是基底断裂活动在地表的反映，地裂缝一般出现在地面沉降槽边缘的陡变形带上，地裂缝的形成与深部构造活动有关。现今的超常活动与过量抽吸深层承压水导致地面不均匀沉降，造成城市地下水持续下降以及地面沉降，加剧了地裂缝。

2.2 地裂缝的影响

地裂缝活动对地铁建设的影响主要是其上、下盘地层在竖直方向上的相对错动，引起地铁区间隧道结构变形、开裂、地基拖空、行车限界影响等。

3 结构防水施工

3.1 防水体系和原则

地裂缝设防段设置特殊变形缝，特殊变形缝宽100 mm，纵向间距10～15 m。

结构防水除了遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的规原则，还应保证“可修便修”原则的实现。

首先确立钢筋混凝土结构自防水体系，即以结构自防水为根本，采取在二衬混凝土中添加聚丙烯单丝纤维等措施控制混凝土裂缝的展开，增加混凝土的抗渗性能，同时在施工缝、变形缝位置，根据不同类型及部位，通过多道防水防线的有效设置、注浆管的准确预埋，保证使用期间真正具备可修、便修的条件，满足地裂缝部位结构防水的耐久性要求。

变形缝除辅助外防水层外，另加两道止水带：外侧设置且型止水带，内侧设置U型止水带，将渗漏水有组织排入区间排水沟。

特殊变形缝处防水大样图，如图1所示。

3.2 外侧且形橡胶止水带施工流程

3.2.1 检查安装部位外包防水层

按照隧道主体结构相关设计图纸验收安装基面并对外包防水层进行检验，确保外包防水层无破损、无皱褶等。

3.2.2 预置且型橡胶止水带

将且形橡胶止水带用钢筋紧贴外包防水层预置，止水带的环向中心线要与特殊变形缝的设置位置相同，止水带的合拢接头部位应处于隧道顶部±5 ？觷的范围内。

3.2.3 装配背板和螺栓

用开孔钻头在且形止水带两翼距边缘50 mm处间距300 mm钻孔，将1 100 mm×60 mm×3 mm钢压条、M14长螺栓、螺母、垫片及螺孔遇水膨胀橡胶圈有序地固定在且形止水带上。

3.2.4 绑扎二衬钢筋

按设计要求绑扎二衬钢筋，在绑扎过程中要预留止水带、端模板的装配空间和特殊变形缝，特殊变形缝宽度按100 mm预留。

3.2.5 特殊变形缝处固定且形止水带

在支架端模板安装之前，应将且形止水带预置在特殊变形缝处；为避免止水带与二衬结构之间的松脱，将止水带螺栓与二衬钢筋用电焊连接，在连接时要保证止水带螺栓与初衬表面垂直。

3.2.6 安装端模板和橡胶止水带（且形止水带）配合基面钢板

端模板应在装配前，按照相关设计图纸进行加工，其外缘要求与已经预置到位的且形止水带拐角部位密贴，安装到预留位置后，并使二衬上下两层纵向钢筋与端模板焊接固定。固定端模板后，将橡胶止水带（且形止水带）配合基面钢板与端模板焊接。

3.2.7 浇注混凝土前的清理

为保证止水带表面与混凝土结构表面形成良好的界面密贴，在浇注混凝土以前，要用清水清洗且形橡胶带，去除表面的灰尘、油污等；安装二衬模板、浇筑二衬混凝土。

3.2.8 拱顶回填注浆

待混凝土结构达到设计强度的70%时，进行二衬结构拱顶回填注浆，按上述步骤施做特殊变形缝另一侧的结构。

3.3 内侧U型橡胶止水带施工流程

3.3.1 向止水带安装基面上粘贴防水腻子

在预置U形橡胶止水带前，将2 mm厚的未硫化丁基橡胶腻子延特殊缝的口部边缘粘贴于止水带安装基面上。

3.3.2 预置U形橡胶止水带

将U形橡胶止水带紧贴特殊缝预置，止水带的环向中心线要与特殊变形缝的设置位置相同，在确定止水带的合拢接头部位处于隧道仰拱部位，且在垂直中心线±5 ？觷的范围内时，在隧道顶部基面布置锚栓对应的止水带装配孔位置钻直径为Φ16 mm孔，然后将止水带用钢压板和螺母配合悬挂于隧道基面上。

3.3.3 U形橡胶止水带的打孔和安装

将止水带预置在安装基面上后，从隧道拱顶部位开始，以布置的锚栓位置为基准，在止水带的钻孔区域逐个钻孔，钻孔直径为Φ16 mm，然后将锚栓通过止水带，依次加装钢压条、钢压板、橡胶垫圈、钢垫圈、双螺母；双螺母可先用手工方式预紧后在进行整体锁紧操作；在隧道仰拱和低于2 m的边墙区域，应在锚栓的顶端加盖盖帽螺母，以保护锚栓的螺纹不被损坏。

3.3.4 止水带的整体合拢搭接

由于受隧道内设施限制，止水带以断开的形式绕穿电缆等设施，在拱顶和侧墙安装完成后，要进行止水带断开部位的合拢搭接。

4 轨道可调式框架板

为消除地裂缝垂直位移对轨道结构产生的严重不平顺及对地铁运营安全的影响，碎石道床地裂缝区段轨道结构采用可调式框架板。

4.1 可调式框架板道床结构组成

一套可调式框架板由1块预应力混凝土主体框架板结构、4块弹性垫板Ⅰ（板下弹性垫板），8块弹性垫板Ⅱ（侧面限位弹性垫板）组成。

4.2 施工工艺

4.2.1 基底处理

施工前应对结构地板进行检查，要求无浮浆、积水和渗漏；采用风镐进行密集凿毛，凿坑的深度和间距符合设计要求。

4.2.2 测设基标及轨节表编制

铺轨基标设置按照GB 50299《地下铁道工程施工及验收规范》测设。放样出框架板的起、止点位置，测量出每处变形缝的里程，变形缝里程精确到毫米位为轨节表编制提供准确里程；如进入曲线铺设时在钉联厂放样出相同半径的曲线中线并不小于37.5 m。

4.2.3 铺设门吊走行轨

走行轨支承点间距为1.5 m，布设铺轨门吊走行轨时，先利用4个M16膨胀螺丝将钢支墩底板固定在隧道底板上，再调整钢支确定位置。

4.2.4 框架板组装

①框架板布置有限位隼的一端向一个方向依次顺接，根据轨节表提供在地裂缝处，调整限位隼临近地裂缝的板块方向，保证限位隼远离地裂缝。

②扣件组装前用膨胀塑料管固定好4块板下弹性垫板I，用万能胶粘贴4块侧面限位弹性垫板II，粘贴时注意将框架板表面擦洗干净待干燥后粘贴。

③扣件组装时铁垫板上“▲”符号的三角尖指向里程增加方向的左侧。框架板扣件组装前将尼龙套管内的杂物清理干净，依次放置板下弹性垫板、铁垫板。

④如有曲线时为了保证曲线圆顺度，可先将单块框架板按照设计方向摆放，框架板底部沿线路两侧支垫适量方木条，便于框架板左右拨移，再根据测量队预先在铺设地段每5 m设置的曲线点，调整框架板位置，调整后框架板摆放形状呈现为圆弧形；然后先上外侧钢轨，后上内侧钢轨，上钢轨时需要撬棍配合用外力将钢轨逐一落槽；上扣件时每块板可先上一套扣件，待钢轨全部落槽之后，再紧锢上股全部扣件。钉联时严格按照轨节表中提供的板缝预留，每组轨节内应消除累计误差。

⑤框架板组装完成后，应对每块板的四周及底部用宽胶带粘贴高密度泡沫，粘贴要求牢固。组装完成的轨排利用轨道车运输进洞。

4.2.5 轨排架设

组装进洞就位后，参照基标，对架设于支撑架上的轨排进行粗调，基本达到设计要求。进行精调基标位置调整轨向达到标准。轨道精调完成后，由现场技术人员确认轨节到达里程。

4.2.6 模板支立

框架板模板分中心水沟模板、边模、凸台模板三种。第一次混凝土浇注时立边模和中心水沟模板。二次浇筑时立凸台模板。道床模板采用钢模板，模板应有足够的刚度和强度，接缝严密，装拆灵活。模板支立应牢固，所有与钢轨及支撑架挂连部位要仔细论证，不得出现摆动、滑移等现象。

①第一次混凝土浇注施工。浇注砼前，应检查钢筋网、线路几何尺寸、模板支立、框架板四周泡沫、板下弹性垫板、侧面限位弹性垫板，对损坏的进行修补。并对钢轨、扣件采取防污染措施，用编制袋覆盖钢轨，用塑料袋罩住扣件。自检合格后报请监理组织隐检，认定符合要求后方可灌筑混凝土。

②第二次混凝土浇注施工。混凝土浇筑前支立高出框架板两侧道床立面模板，在施工时应特别注意不能向框架板一侧倾斜，必须保持垂直或者略向外侧倾斜，以免影响运营期间框架板的抬升。根据第一次混凝土浇筑的伸缩缝，将伸缩缝延长至隧道边墙并安装牢固，清理干净基地垃圾。二次浇筑前按照程序报检，隐检合格后方可浇注。

4.3 注意事项

建立实时监测系统，及时发现支承垫块的不均匀沉降，特别是靠近轨道板边上支承垫块的沉降和连续多个支承垫块沉降，并根据沉降监测总结的规律，酌情提高轨道检查频率，杜绝达到5 mm以上的“三角坑”出现。为了保证地铁列车的行车安全性与舒适性，轨道板与支承垫块之间的空隙达到3 mm时，就应该采用调高垫板和充填式垫板局部调整；累计达到5 mm时，则应该进行整块板的协调调整，确保轨道准确的几何形位。对于地裂缝引起的不均匀沉降做到“及时发现、预案充分、措施得当、可调可控”，确保地铁列车运行的安全性与舒适性。

5 结 语

地铁地裂缝段结构防水和轨道可调式框架板设计结构能够适应地裂缝的变形发展，轨道基础发生沉降变形后，可调式框架板能够在短时间内调整恢复轨道的原有几何尺寸，实现预期的调高功能，减少对运营的影响。目前，通车运营的西安地铁一号线、二号线在地裂缝活动的情况下能够维持地面交通和地铁的正常安全运营。

参考文献：

[1] 雷永生.西安地铁2号线通过地裂缝的结构及防水设计[J].岩土力学，2009，（Z2）.

[2] 张艳峰.地铁穿越黄土层地裂缝防水设计施工探讨城市轨道交通研究[J].城市轨道交通研究，2013，（7）.