小凈距下穿運(yùn)行地鐵站暗挖施工控制技術(shù)

張小林［英泰克工程顧問(wèn)（上海）有限公司， 上海 200122］

1 工程概況

某既有地鐵車(chē)站已經(jīng)運(yùn)營(yíng)15年，新建車(chē)站與既有線換乘。新建線采用盾構(gòu)施工法，新建區(qū)間線始發(fā)站需要下穿既有線車(chē)站，長(zhǎng)度為21.9 m；新建隧道頂面離既有車(chē)站底板最近處為850 mm；既有車(chē)站底板設(shè)置φ1 600 mm抗拔樁，開(kāi)挖面邊線與抗拔樁最近距離100 mm；既有線兩邊原圍護(hù)結(jié)構(gòu)嵌入新建隧道；盾構(gòu)掘進(jìn)受原圍護(hù)結(jié)構(gòu)影響且會(huì)影響到既有線運(yùn)行安全，下穿段初步設(shè)計(jì)采用礦山法初支盾構(gòu)空推施工。

2 施工重難點(diǎn)分析

2.1 小凈距

下穿位置距離既有線隧道最近處只有850 mm，且該部位為礫質(zhì)黏性土，易坍塌。既有線對(duì)下方土體擾動(dòng)的反應(yīng)十分敏感，沉降控制要求十分嚴(yán)格，只有6 mm，如同“在動(dòng)脈血管旁做手術(shù)”，稍有不慎，就會(huì)影響到既有線列車(chē)的運(yùn)行安全。

2.2 管棚施工精度控制

由于暗挖隧道距離車(chē)站底板僅850 mm，施工中應(yīng)避免管棚和超前小導(dǎo)管打入車(chē)站底板內(nèi)；全斷面注漿過(guò)程中要控制好注漿壓力以及注漿量，避免造成車(chē)站底板隆起，影響地鐵運(yùn)營(yíng)。因此，管棚、超前小導(dǎo)管和全斷面注漿的精度控制十分關(guān)鍵。

2.3 防沉降影響

暗挖滲漏水不但會(huì)造成地下水位流失，給周?chē)h(huán)境造成較大影響，還會(huì)引起既有線車(chē)站沉降，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)地鐵存在降速、停車(chē)等安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 減少對(duì)車(chē)站運(yùn)行的影響

既有線車(chē)站側(cè)墻破除時(shí)震動(dòng)較大，會(huì)擾動(dòng)土體，使車(chē)站沉降超限；破除施工的震動(dòng)和噪聲會(huì)對(duì)既有線地鐵正常運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生較大影響，降低舒適度。

3 確定施工方法

該工程地面位置對(duì)應(yīng)城市主干道與次干道交叉路口，地面沒(méi)有施工作業(yè)空間；除對(duì)既有線車(chē)站影響較大以外，與周邊建構(gòu)筑物距離較遠(yuǎn)，影響較小。下穿段隧道穿越的土層為礫質(zhì)黏性土和全風(fēng)化花崗巖；暗挖施工是下穿整個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵。

3.1 超前支護(hù)

采用管棚和超前小導(dǎo)管注漿加固拱部地層。管棚采用φ76 mm×5 mm熱軋無(wú)縫鋼管，環(huán)向間距0.3 m，外插角度1°，暗挖隧道總長(zhǎng)度21.9 m，在既有線車(chē)站南端圍護(hù)結(jié)構(gòu)向北打設(shè)21.9 m到達(dá)北端圍護(hù)結(jié)構(gòu)；采用φ42 mm超前小導(dǎo)管，小導(dǎo)管縱向每2榀鋼架打設(shè)一環(huán)，長(zhǎng)3.5 m，拱部環(huán)向150°布置，環(huán)向間距0.3 m，其與水平面之間的夾角為10°～12°。采用雙液漿：水泥漿∶水玻璃＝1∶0.8（體積比），水泥漿∶水灰＝1∶1（重量比）。注漿壓力0.5 MPa～1.0 MPa。

3.2 全斷面注漿

暗挖段下穿運(yùn)營(yíng)地鐵既有線車(chē)站，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)降水條件，為保證現(xiàn)場(chǎng)施工條件，加固土體以及加強(qiáng)止水效果。該暗挖段采用洞內(nèi)全斷面注漿，注漿范圍為開(kāi)挖面外3 m，注漿管采用φ42 mm鋼管，打設(shè)間距水平0.8 m，環(huán)向1.2 m，沿隧道掘進(jìn)方向5 m/環(huán)，每循環(huán)搭接3 m，采用雙液漿：水泥漿∶水玻璃＝1∶0.8（體積比），水泥漿∶水灰＝1∶1（重量比）。注漿壓力0.5 MPa～1.0 MPa。

3.3 破除既有線車(chē)站側(cè)墻

既有線車(chē)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為人工挖孔咬合方樁，樁厚1 000 mm，采用凹凸樁，樁芯砼強(qiáng)度等級(jí)為C30，迎土面配筋最大為φ28 mm，背土面配筋最大為φ32 mm，樁主筋凈距保護(hù)層厚50 mm，樁長(zhǎng)大部分進(jìn)入隧道范圍。人工挖孔樁外側(cè)采用φ600 mm旋噴樁止水帷幕。暗挖段施工時(shí)須破除隧道范圍內(nèi)部分。

上下臺(tái)階均挖到車(chē)站側(cè)墻后，先施作洞門(mén)環(huán)梁。在墻體上打孔對(duì)墻后土體打設(shè)注漿管進(jìn)行注漿加固，探孔檢驗(yàn)加固質(zhì)量合格后對(duì)上臺(tái)階墻體進(jìn)行破除。為降低對(duì)車(chē)站的影響，采用水鉆＋人工修邊破除的方式分塊進(jìn)行破除。

3.4 土方開(kāi)挖支護(hù)

下穿車(chē)站采用交叉中隔墻法（Cross Diaphragm，CRD）法開(kāi)挖施工，初支采用鋼格柵＋300 mm厚C25噴射混凝土，步距0.5 m。施工步驟具體如下。

第一步：施作拱部超前支護(hù)，注漿加固地層，開(kāi)挖左上方土體。

第二步：開(kāi)挖左下方土體，及時(shí)封閉支護(hù)。

第三步：施作右上方超前支護(hù)，注漿加固地層，開(kāi)挖土體，施作初期支護(hù)。

第四步：開(kāi)挖右下方土體，施作初期支護(hù)。

第五步：初期支護(hù)，封閉成環(huán)后拆除支撐。

3.5 端頭墻施工

隧道上臺(tái)階開(kāi)挖至設(shè)計(jì)里程后，連立3榀格柵，安裝上臺(tái)階玻璃纖維筋封端墻后打設(shè)玻璃纖維錨桿和注漿管，然后噴射混凝土施作端頭墻，封堵掌子面，待封端墻強(qiáng)度滿(mǎn)足要求后對(duì)封端墻后土體進(jìn)行注漿加固，下臺(tái)階封端墻參照上臺(tái)階施工。端頭墻厚度為1 000 mm。

4 施工控制措施

4.1 管棚、超前小導(dǎo)管、全斷面注漿的精度控制

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管棚施工實(shí)際地層和設(shè)計(jì)要求，采用“導(dǎo)向跟管鉆進(jìn)”施工方法，即在管棚鋼管上安裝楔形板導(dǎo)向鉆頭，利用水平鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)和頂推力將鋼管施工至設(shè)計(jì)支護(hù)位置，施工中可依據(jù)鋼管中安裝的測(cè)量?jī)x器對(duì)施工角度測(cè)量和控制糾偏。超前小導(dǎo)管鉆孔前，加強(qiáng)工作面測(cè)量、放線、定孔位，外插角嚴(yán)格控制在10°～12°。全斷面注漿過(guò)程中壓力和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)雙控，堅(jiān)決杜絕因注漿壓力或量過(guò)大而影響車(chē)站等周邊建筑物管線，主要采取的預(yù)防措施為加強(qiáng)監(jiān)測(cè)量控，對(duì)既有線車(chē)站實(shí)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。以注漿壓力不超過(guò)1.0 MPa，每延米注漿量不超過(guò)設(shè)計(jì)值21.41 m3，且既有線車(chē)站不發(fā)生變形為控制標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 破除既有線車(chē)站側(cè)墻

全斷面注漿加固地層，施作超前支護(hù)，先施作洞門(mén)環(huán)梁，環(huán)梁完成后，人工切除部分人工挖孔樁。在側(cè)墻內(nèi)側(cè)密排3榀格柵。上下臺(tái)階均開(kāi)挖到達(dá)側(cè)墻后，在墻體打孔對(duì)墻后土體進(jìn)行注漿加固。注漿加固后對(duì)墻后土體探孔取樣，檢驗(yàn)加固效果，效果合格后方可切割墻體。使用水鉆按先上后下、先中間后兩邊的順序?qū)w進(jìn)行切割，切割完成后用風(fēng)鎬對(duì)墻體進(jìn)行修邊。在墻體范圍內(nèi)安裝格柵，并與上榀格柵和墻體鋼筋焊接。

4.3 土方開(kāi)挖及支護(hù)

嚴(yán)格遵循淺埋暗挖法“管超前，嚴(yán)注漿，短開(kāi)挖，強(qiáng)支護(hù)，早成環(huán)，勤量測(cè)”的施工原則指導(dǎo)施工；做好地質(zhì)核對(duì)工作，如發(fā)現(xiàn)與勘察報(bào)告不符立即向設(shè)計(jì)提出；超前支護(hù)方面，根據(jù)工作面地質(zhì)情況擬定注漿的方案，精心布管，嚴(yán)格注漿工作，控制好注漿壓力，密切關(guān)注注漿量，確保達(dá)到理想的加固效果；嚴(yán)格控制開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺，對(duì)不良地質(zhì)地段適當(dāng)縮短開(kāi)挖進(jìn)尺，環(huán)形開(kāi)挖留核心土，噴混凝土封閉開(kāi)挖工作面，并選用具有足夠剛度和早強(qiáng)的支護(hù)設(shè)計(jì)，如適當(dāng)加厚噴混凝土層，早強(qiáng)噴射混凝土，及早成環(huán)。必要時(shí)增設(shè)臨時(shí)鋼支撐措施，以控制圍巖變形；及時(shí)進(jìn)行初支背后注漿，使沉降可控，確保施工安全；加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)科學(xué)設(shè)定施工參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)作出調(diào)整，確保施工安全；右線下穿時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，如沉降控制控制效果不佳，則不進(jìn)行左線側(cè)墻破除以及下穿車(chē)站部分土體開(kāi)挖，如已進(jìn)行側(cè)墻破除和下穿部分土體開(kāi)挖，則立即封閉掌子面，暫停開(kāi)挖，以此控制沉降。

如經(jīng)過(guò)以上措施后拱頂土體依然松散，應(yīng)適當(dāng)縮短開(kāi)挖進(jìn)尺并立即架立格柵，在網(wǎng)片上鋪塑料布后安裝在格柵背土側(cè)，預(yù)埋注漿孔后立即噴混凝土成環(huán)，封閉掌子面后低壓注漿；對(duì)既有線車(chē)站采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，建立自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、運(yùn)營(yíng)單位聯(lián)動(dòng)機(jī)制，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)適時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)。

4.4 全斷面注漿

由于施工環(huán)境特殊，無(wú)降水條件，隧道開(kāi)挖前需要進(jìn)行全斷面注漿來(lái)止水。全段面注漿效果是控制沉降以及保證施工環(huán)境的關(guān)鍵，超前注漿加固拱部土體可防止坍塌。選擇專(zhuān)業(yè)的施工隊(duì)伍，配備經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)素質(zhì)高的操作機(jī)手。嚴(yán)格控制循環(huán)注漿進(jìn)尺長(zhǎng)度。以設(shè)計(jì)注漿壓力為參考，以低壓注漿，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)適時(shí)調(diào)整注漿量和注漿壓力。注漿過(guò)程中如遇到注漿量持續(xù)上升而壓力無(wú)變化的情況，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整漿液配比，縮短漿液凝固時(shí)間并進(jìn)行間歇式反復(fù)注漿。對(duì)既有地鐵線受影響范圍采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，建立自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、運(yùn)營(yíng)單位聯(lián)動(dòng)機(jī)制，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)適時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)。

后續(xù)可以補(bǔ)充注漿。通過(guò)初支預(yù)留的注漿管對(duì)初支背后進(jìn)行注漿，注漿采用水泥漿，水泥漿的配比為1∶1，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整。在注漿過(guò)程中要注意控制注漿壓力，參考設(shè)計(jì)值，以低壓注漿，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整；應(yīng)隨時(shí)觀察出水點(diǎn)及周邊節(jié)理裂隙的滲漏水情況，如出現(xiàn)串漿、漏漿等現(xiàn)象，應(yīng)采取表面封堵、間歇注漿、加濃漿液等技術(shù)措施及時(shí)進(jìn)行處理。注漿時(shí)若采用間歇注漿方式，間歇時(shí)間應(yīng)視漿液的膠凝時(shí)間而定，稍短于漿液膠凝時(shí)間。對(duì)于經(jīng)過(guò)堵水注漿后仍然有個(gè)別滲水點(diǎn)漏水的情況，采用輔助措施，即使用水不漏進(jìn)行封堵，將滲水點(diǎn)鉆出一個(gè)孔，將和好拌勻的水不漏（水灰比0.35∶1）做成圓錐狀，待凝固半分鐘左右，迅速將其塞入孔中，按壓1 min左右，即可將滲水點(diǎn)堵住。

4.5 暗挖段回填

為防止既有線變形及影響運(yùn)營(yíng)安全且保證盾構(gòu)施工管片安裝質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)采用砂漿回填；小里程處玻璃纖維筋封端墻分3次安裝，每次安裝高度為洞身高度的1/3，即砂漿由底部至頂部分三次回填，每層封端墻安裝好后澆筑回填砂漿，當(dāng)最上面一層砂漿澆筑時(shí)預(yù)埋注漿軟管，對(duì)拱頂混凝土澆筑不密實(shí)部位進(jìn)行注漿，從而保證了車(chē)站沉降和盾構(gòu)掘進(jìn)初始值的收集。

5 施工總結(jié)

對(duì)于新建隧道下穿既有隧道開(kāi)挖支護(hù)，要嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行；注漿加固要求注漿壓力與注漿量雙控管理，確保達(dá)到理想的加固效果；對(duì)既有線采取自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)及開(kāi)挖參數(shù)，防止注漿隆起，以有效地減少對(duì)既有車(chē)站的破壞，保證正常通車(chē)；側(cè)墻既是圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也是車(chē)站主體結(jié)構(gòu)，需要植筋做洞門(mén)環(huán)梁控制沉降，為了不影響運(yùn)營(yíng)、減少噪聲，采用藥劑靜態(tài)破碎，取得不錯(cuò)效果。開(kāi)挖及失水引起沉降，要求監(jiān)控補(bǔ)點(diǎn)及時(shí)跟上，要求及時(shí)掌握監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。總之，下穿既有車(chē)站的施工技術(shù)是能夠得到保證的。

6 結(jié) 語(yǔ)

暗挖下穿車(chē)站施工方法及工藝較多，施工質(zhì)量及施工安全也能得到保證，但要想提高工作效率、保證工期，則需要通過(guò)數(shù)據(jù)分析和對(duì)比論證后選擇最相適應(yīng)的施工方法。