新建地铁隧道下穿既有地铁施工技术研究

彭 丹

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司，湖北 武汉 420074）

新建地铁隧道下穿既有地铁施工技术研究

彭 丹

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司，湖北 武汉 420074）

目前，城市建设规模的扩大造成城市用地日益紧张，当地铁线路相互交叉，为了满足换乘需要，需要下穿既有地铁线路。暗挖地铁车站下穿既有地铁隧道工程施工难度较大、开挖量较高。文章首先对地铁隧道下穿既有地铁施工技术进行了概述，其次结合工程实例分析了地铁施工技术要点，最后对施工控制措施进行了总结。

地铁隧道；下穿既有地铁施工技术；WSS加固；不均匀沉降；结构托换

1 概述

当新建隧道与既有线路距离较近时，需要处理好新建隧道和既有结构的位置关系，在施工中需要就既有结构的影响、既有线路的重要性等进行重点考量。根据以上影响因素可以对新建线路施工进行分类，分为无影响区、施工需注意区和需采取措施区。需要依据工程所在区域、新建工程规模和结构位置关系等多种因素编制科学的施工方案。

2 地铁隧道下穿既有地铁施工技术分析

在隧道下穿工程建设过程中，最为关键的技术环节就是对既有地铁进行加固处理，从而有效控制地铁变形问题。在加固处理过程中，需要先对钢轨进行加固，通过护轨建设以及规矩拉杆等多种方法对轨道变形进行控制，可有效避免施工阶段出现变形，对工程建设进度造成不利影响。此外在下穿轨道建设过程中，需要对既有轨道钢轨以及轨道床体的连接位置进行全面检查，避免连接处出现了较大的缝隙，造成轨道凹凸不平，不利于地铁运行安全。此外，在下穿轨道建设中，在变形缝位置可能会发生不均匀沉降，因此需要对轨道的底板进行处理，可以通过扣轨梁进行加固。在对既有地铁零件设施进行加固的同时，对于整体结构也要采用适宜的保护措施。常见的加固方法有袖阀管止浆墙、WSS加固。袖阀管止浆墙施工流程为先钻孔，后下管，再对已设Ⅰ、Ⅱ序孔进行注浆，最后为封孔和灌浆。WSS加固施工流程为先钻孔，后设置喷浆孔，再进行横向喷射，然后为喷浆处理，最后为二次横向喷射。

3 结合实例分析新建地铁隧道下穿既有地铁施工技术应用

某地铁线路A、B区间隧道需下穿既有地铁1号线，该区间平均6min就会有一列地铁通过。新建隧道在土方开挖施工中采用的矿山法，隧道为马蹄形复合式衬砌结构，1号线隧道外顶部的标高和外部标高的差异为1.079m，隧道结构如图1所示。既有地铁1号线隧道的二次衬砌采用的是素混凝土结构，对现有结构进行全面勘察发现周边墙出现了不同程度的裂缝，对于运行安全和结构稳定十分不利。

3.1 工程方案的确定

在工程正式建设前，需对施工现场和既有结构进行勘察，并建立地铁轨道模型对结构参数进行计算和确定。该工程确定5号线初支顶部和2号线路的初支顶部仰拱间的距离为0。剥离5号线和1号线的隔土层，从而控制顶部仰拱间距。然后采用WSS加固法对5号线前方的土体进行处理，提升其承载力。

3.2 WSS加固法

3.2.1 施工准备。需要对掌子面进行密封处理，并且连接钢架断面，在适宜位置挂设双层钢筋网片。喷射的混凝土强度应该与初衬混凝土强度保持一致。在混凝土喷射作业结束后2d左右便可进行下一工序。在隧道内部需要搭设一定规模的作业平台，方便钻机的操作和移动，但是需注意放射角控制，控制在8°～100°为宜，而钻杆的水平高度和拱顶之间的距离应该控制在0.5～1.2m，每步注浆水平深度为5～11m。

3.2.2 施工。

第一，钻孔。在钻孔过程中重点控制参数即为钻杆角度以及钻进深度。当钻孔深度达到设计位置时，需要按照设计方案的配比进行浆液支座，在施工前，需要对配置好的浆液进行检查，检测结果显示为合格后方可投入使用进行喷射注浆。该工程喷射量为15～20L/min，但是该喷射量不是固定不变的，可以依据实际施工情况进行缩减或增加。

第二，制浆。需要严格按照设计配合比进行制作，保证浆液性能，施工选用的喷入管直径为Φ42mm，为保证浆液能够混合均匀，需在喷入管端点位置安装混合器，保证浆液混合均匀。若达到设计深度，需要改换为横向喷射，通过注浆泵将浆液输送至指定位置，进行内外观的注浆操作。水平方向的浆液喷射需要通过过滤网辅助施工，将过浆液顺利达到指定地层中。

第三，喷浆孔设置。需使用清水对喷浆管进行清洗，并混合浆液，从指定端点输出，通过钻孔机将喷入管置于指定位置，而相邻喷入孔的间距控制在30～50cm之间。

第四，横喷射。当喷入管设置好后需要封闭端点。

第五，喷浆。喷浆操作必须依据施工技术规范和现行行业标准进行，该工程注浆压力为0.3～0.5MPa，可满足水平渗透作业标准。在阶梯回抽喷射过程中，一步距为20～30cm。

第六，二次喷射。在一、二次喷射切换时进行复合喷射。二次喷射选用的材料是低粘性且凝胶时间较长，浸透性较好的浆液材料，按照规定注浆压力将其均匀喷射在土质颗粒之间即可，这样可以避免作业对于土体的扰动，影响了周边结构的稳定。但是因为一次喷射是限制喷射，而二次喷射是渗透喷射，施工后浆液不会溢出规定范围。

3.2.3 开挖支护与二次衬砌施工。该工程开挖施工过程中，按照矩形断面特征将结构划分为6个部分，而每个部分的间隔距离设定为5m。每个部分的小导洞均采用台阶法留核心土，而超前注浆技术的应用可以提升地层强度和负荷能力。该工程采用钢架网进行支护，对不稳定区域，需要通过注浆封闭掌子面，具体施工内容如下：

第一，在开挖施工前，采用分块闭合的方法对施工区域进行分区，这样就保证了地下开挖施工作业的有序进行，保护会出现不均匀沉降或者是群洞重叠等问题。在开挖小面积断面时，需要对应力释放量进行有效控制，从而弱化大断面施工对于作业所在区域地层的扰动。

第二，支护结构强度提升。该工程还是用的临时支撑钢架为125A型钢，浆液喷射的厚度为35cm。相邻钢架焊接时使用的是L70×70连接角钢，而环向的距离需控制在80cm左右。该工程在钢架两侧位置加设了锁脚锚管，数量为1，型号为Φ42，同时需要对Φ10钢筋进行焊接处理，将其加焊在工字钢上，这样可保证即使支护结构出现了较大的应力变化，钢架结构也不会受到影响。

第三，需注意初次支护结构和既有线结构的处理。（1）型钢钢架应该紧靠既有线结构的初支底板进行设置，将钢楔子布设于连接缝隙中，从而提高既有线结构的承载能力。各下导洞的底板需要预埋3根Φ42、长度为1.5mm的注浆管，并在导洞内注满水泥浆，提高钢架基础的强度。为了确保钢架结构的稳定，后期可在底端四角垫方木楔子；（2）初支背后回填注浆。顺着钢架的位置环形布设小导管，当施工作业进行了2～3d时需要进行回填注浆施工，填充背后的土体，提高土体强度；（3）二衬背后注浆。该工程经混凝土泵送至隧道拱部后进行浇筑则会引发混凝土质量问题，在初期支护与二次支护结构间产生较大的缝隙。因此在二衬注浆前，需要在顶板、边墙以及施工缝等位置预埋注浆管，保证注浆塑料管穿过模板时大于10cm。当混凝土强度达标时需完全封闭，先压入水泥砂浆，然后采用水泥浆完成二次浆处理。

4 施工控制措施

隧道穿越既有线的关键在于既有线结构变形量以及变形速度的控制，只有这样才能保证新建隧道和既有线结构的稳定。对此施工控制措施主要如下：（1）结构托换，采用托换技术措施对既有结构进行预支护；（2）减小开挖断面，在满足工程建设条件的情况下缩小隧道断面面积或者是将大断面隧道分解为多个小断面进行施工，这样可以有效控制作业对于周边土体的扰动；（3）隧道开挖，为了及时发现施工安全隐患，隧道开挖工作可以分为多个阶段完成。文中所述工程采用了以上施工控制措施，并对施工过程进行了全面监控。施工结束后对隧道地表以及隧洞进行监测，注浆加固经抽芯检验发现无侧限抗压强度为5MPa，地标的最大点位的沉降为1.5mm，拱顶最大沉降Wie0.5mm，净空收敛的最大收敛为0.6mm，达到了沉降控制标准，如图1所示，由此表明既有线地铁结构稳定。

图1 沉降曲线示意图

5 结语

综上所述，随着我国社会经济的快速发展，人们对于生活品质的要求以及出行的要求不断提高。为了给人们提供更加优质的交通服务，需要加强地铁工程建设。但是因为地铁线路的增加，在地铁建设过程中线路交叉问题十分普遍，在重叠路段需加强工艺控制，在控制施工作业对于周边土体扰动的同时，还需要通过合理的控制的措施提升隧道结构的稳定性，只有这样才能保证地铁隧道下穿既有地铁施工的安全性。

[1]朱正国，余剑涛，朱永全，等．新建隧道超近距离下穿既有地铁施工方案优化[J]．铁道工程学报，2013，（9）.

[2]吴全立，王梦恕，朱磊，等．盾构近始发端头下穿既有地铁线路的综合施工技术研究[J]．现代隧道技术，2016，（4）.

[3]孟乔，杨广武．新建地铁车站近距离穿越既有地铁隧道的变形控制[J]．中国铁道科学，2011，（4）.

（责任编辑：王 波）

U455

1009-2374（2017）12-0177-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.091

彭丹（1983-），男，湖北武汉人，中铁十一局集团城市轨道工程有限公司工程师，研究方向：地铁隧道施工。

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