地铁隧道下穿既有地铁施工技术研究

马锋

中铁三局集团第四工程有限公司

地铁隧道下穿既有地铁施工技术研究

马锋

中铁三局集团第四工程有限公司

目前我国的经济发展速度非常迅速，随着我国经济发展速度的加快我国的一些基础建设正在变得越来越完善。我国的公共交通建设是我国经济发展中重要的一环，我国的经济中心早就在开始不断向城市转移，城市人口也变得越来越多，特别是一些大城市，随着人口的增多城市交通的压力也逐渐变大，在这时为了提高人们的出行效率，也为了缓解城市的交通压力城市中地铁建设是必不可少的。虽然地铁能够大大提高人们出行的效率和速度，但是地铁工程的建设需要很大的人力和物力以及技术的支撑，施工上具有一定的难度，而且一些城市的地铁建设都慢慢开发了比较复杂的地铁网，刚开始建设地铁的时候往往线路比较单一，然后再发展建设中慢慢建设成为多个线路的地铁网之后需要考虑的情况变得更加复杂起来，比如一些新建的地铁隧道如果线路和另外一条有交叉该如何施工，所以从很多方面上来讲地铁隧道下穿既有地铁施工技术的研究对于我国城市的地铁建设来说是非常必要的，所以本文就我国目前的地铁隧道下穿既有地铁施工技术进行了介绍，通过实际的地铁工程建设的案例来具体介绍该技术的发展状况和作用，并且就一些地铁隧道技术的施工要点给出了一些建议，希望能够对于我国的地铁建设有一些帮助。

地铁；隧道；下穿地铁施工技术

1 引言

再现如今这个时代地铁工程是一些大城市的标准配置，因为我国的城市人口正在不断变得越来越多，在交通压力变得越来越大的时候地铁工程建设就显得尤为重要，虽然地铁是一项非常便利的出行交通方式，但是地铁工程的施工建设并不是一项简单的工作，因为城市的需求地铁往往会修建多条线路贯通整个城市，很多地铁线路很可能会重叠或者交叉，这些问题使得地铁的建设需要考虑的情况更加复杂，而且地铁的施工建设难度也变得更大，所以很多时候一些大城市的铁路都是采用修建穿越式的地铁路线的方法类解决这一问题。现阶段的穿越式地铁线路修建技术有上穿、侧穿以及下穿三种修建方式，其中下穿既有地铁施工技术的难度最大，所以本文就地铁孙道的下穿既有地铁施工技术进行了介绍和分析。

2 地铁隧道下穿既有地铁的施工技术

在地铁隧道下穿的施工过程中，利用下穿既有地铁施工技术对于地铁隧道各方面进行加固是非常重要的工序，因为整个地铁工程的安全性大部分是由地铁铁轨的稳固性和质量来决定的，所以为了避免地铁的轨道因为质量和工序问题来产生安全隐患必须对于地铁轨道进行全面的加固处理，对于轨道而言，比较常见的轨道问题就是在施工过程中轨道变形，所以在施工过程中可以采用护轨和规矩拉杆的方式来加固轨道，来保证钢轨的安全。还有一种情况是在施工过程中地铁轨道由于出现缝隙而导致轨道不平整，这种缝隙一般是出出现在钢轨和轨道上的床体之间的，所以在施工中一旦出现这种情况要在第一时间填补缝隙，并且反复检查保证地铁钢轨轨道的平整性和安全性。在地铁工程中下穿轨道的施工非常重要，下穿轨道施工建设过程中有可能轨道下方出现不均匀沉降的问题从而导致轨道变形，产生安全隐患，所以在这时也要对于轨道的底部进行加固处理，扣轨梁是一种非常好的轨道底板加固方式，所以通过扣轨梁能够对轨道进行有效加固从而保证轨道的平整性。在地铁轨道加固处理中，不能仅仅停留在各个位置的零部件方面的加固，地铁的整个结构上的加固处理也是非常重要的，目前地铁结构加固比较有效的方法是袖阀管止浆墙和WSS加固这两种技术。袖阀管止浆墙技术的加固方式主要是钻孔后下管，然后依次对各个注浆孔进行注浆，最后封孔灌浆结束加固程序；而WSS加固开始的步骤和前者是一样的钻孔，后面则是利用喷浆孔进行横向喷射，喷浆处理过后最后进行二次喷射程序就结束了。

3 工程实例具体施工技术运用

3.1 工程概况

我国某个城市进行施工的新建的地铁线路是下穿既有地铁施工，该城市的地铁一号线没六分钟会有一辆地铁通过，在这个频率下该地铁线路的施工还是具有相当大的压力和难度的。该地铁线路采用了矿山开挖施工的方式，地铁隧道的外顶部的标高和外底部标高只有一米左右的距离，采用了复合式的衬砌结构，而它的二衬则是采用了混凝土结构。该线路的建设很多数据和方式都参考和结合了一号线地铁的建设数据和方式，而且国家地铁对于修建的要求是在其他线路正常运行下进行地铁新的线路的建设施工，具体情况是要求有线沉降的情况最多控制在五毫米之内，这个要求无疑大大提升了新的地铁线路施工建设的难度和要求，对于其安全性也是非常重大的考验。

3.2 施工方案的对比和选择

从上述的工程概况来看可以知道上述工程中两条地铁线路之间的间距不大，特别是线路之间的土层不是很厚，而且该工程要在另一条线路正常运行的情况下施工，所以要考虑到一号线地铁对于土层的压力，所以在这种情况下城规的地层加固方法是难以对于既有地铁线路进行有效的支撑和加固。施工人员通过计算机和实际测量工程数据对于该施工进行了模拟施工，然后在施工高层的会议和讨论研究中决定了采用“零距离、钢对钢”的方式，具体来说就是对于新修建的线路的储制定不和既有线路的处置仰拱贴在一起，除去两条隧道之间的土层，从而形成了刚性支护紧贴既有线路的底板，利用这种方式来支撑新线路隧道的正常施工安全。在进行开挖支护之前需要对于既有结构进行全面的加固，在该工程建设上采用了袖阀管注浆的技术，与此同时WSS加固技术为该工程的加固预案，隧道施工面的土体承载力进行了全面加强，加固了局部和整体的结构，加强了一号线地铁正常运行的安全性。

3.3 施工技术的运用

3.3.1 利用WSS加固的方法进行轨道结构加固

通过对该工程施工场地和众多实际情况的了解和进行分析探讨后，选用WSS加固技术对于该工程底层进行加固是最适合也是最好的加固方式，WSS主要是提高了施工场地土体的承载能力，在该地铁施工之前要连接好钢架的全断面，并且要用双层钢筋网对其进行覆盖，最后利用混凝土来封堵掌子面。在隧道施工中很多地方需要进行钻孔作业，所以需要建立一个钻机平台来方便钻机的移动和运作，隧道施工中对于钻机的位置和使用都有严格的规范，比如说钻杆和拱顶的距离必须控制在50公分到200公分之间，其角度也需要根据实际情况而定进行调整和控制，利用WSS做好了隧道的机构加固之后就可以进行下一步施工了。

3.3.2 开挖支护及二衬施工

在地铁隧道的支护开挖工作中首先是要将长方形断面进行分层，一般的话是分为六个部分，并且要注意要将每个部分之间的间距严格控制好，最好也是最适合的间距大约在5米左右。小导孔施工中一般采用台阶法，就是保留其核心土层，在这个基础上再对其进行超前注浆加固，对于隧道支护则是采用钢架网进行支护，在一些局部不是非常稳定的地方可以对其掌子面进行注浆封闭的方法来处理。开挖过程中为了有效避免沉降问题最好采用分块闭合的施工方式，而在进行二衬施工的时候要注意注浆浇筑不完全的问题，如果处理不当很可能在支护中形成空隙造成安全隐患。

4 施工过程中应当注意的施工技术要点

4.1 WSS加固技术要点

（1）利用WSS技术对于轨道加固的钻孔过程中，要严格而谨慎地把握好钻孔的深度和钻杆钻孔的角度；另外注浆的配置也很有讲究，需要严格按照施工规定来处理，而且在凝固过程中要严格把控好时间。

（2）喷浆的时候，要选取合适的喷入管，一般规定的直径是42毫米，喷入管末端的配浆处理一般采用安装混合器的方式来处理，配浆达到规定深度之后就可以进行下一步的喷射流程了，喷射过程一定要保证浆能够深入所以一定要横向喷射，密切主要喷射方向。

（3）在喷射过程中除了要保证横向之外还要严格控制好时间和速度，喷射时间最好在十分钟以内，而且每分钟喷射速度最好是15-50升之间，根据不同工程实际情况可以稍作调整。

4.2 支护开挖工作的技术要点

（1）地铁隧道结构的安全性离不开支护开挖工作，开挖支护工作首先要注意的就是分块闭合施工技术的应用，在小端面挖掘施工的时候要有效控制和调整应力。

（2）为了保证结构上的安全性必须要采用高强度的支护钢架，除了选用高强度的钢架支护之外在钢架焊接可以进行连接角钢焊接连接，其环向距离最好在80公分左右，还需要注意的一点是钢架两侧最好安装锁脚锚管以良好地控制结构形状。

（3）为了保证初支结构能够有效支撑好有线结构，必须确保有线结构和初支结构之间能够密切贴合在一起，而且利用刚楔子来填充它们之间的缝隙以保证结构的紧密性并且防止结构下沉的问题出现。

（4）在短进尺开挖工作的时候可以暂时封闭掌子面，掌子面具有很好的稳定性，开挖工作每前进30公分就需要对短进尺进行挂网混凝土处理并且封闭掌子面。

4.3 开挖和二衬施工注意事项

采用由上而下的分区开挖施工，化大为小，利用分块闭合的方法，有效的防止对下洞开挖时产生的沉降以及群洞发生变为叠加的现象。小断面的开挖工作，对应力释放量进行有效的控制，以此降低大断面开挖对地层造成的影响。

4.3.1 确保支护结构强度

临时支撑钢架应采用Ⅰ25a型钢，喷射的厚度为35厘米。相邻钢架焊接双排L70×70的连接角钢，环向距离为80cm；钢架两侧各打设1根Ф42的锁脚锚管，并用Ф10钢筋焊在工字钢上；二衬施工时采用分段跳格破除，每段5m左右，以此有效的防止因受力转换而造成结构变形的现象发生。

4.3.2 确保初支结构与既有线结构密贴

型钢钢架紧贴既有线的初支底板，二者之间的空隙用钢楔子顶紧，加大对既有线结构的支撑力，防止下沉；每个下导洞底板各预埋3根Ф42、长1.5m的注浆管，内注水泥浆以硬化钢架基础，使注浆压力达0.5MPa，肉眼观察底板及其他注浆管冒浆方可。钢架底下用方木锲子垫实，通过顶紧初支结构将1号线结构支撑起来。

4.3.3 密排钢

为保证暗挖隧道过既有地铁段减少沉降，应对将过既有地铁正下方的初支型钢钢架无间隙密排，并且采用全断面纵向角钢连接钢架，角钢环向间距80cm。

4.3.4 确保掌子面的稳定

短进尺开挖及时封闭掌子面，每开挖进尺30cm立即挂网凝土，对掌子面进行封闭，锚喷厚度10cm，C25早强混凝土。及时进行初支背后回填注浆。沿钢架环向布置小导管进行初支施工，结束后的2到3天就可以进行回填注浆工作，对背后土体进行填充，以此有效的提高土体的稳定性，降低土体的沉降度。

4.3.5 二衬背后注浆

通常情况下，在采用泵送混凝土对隧道拱部进行浇筑工作时，混凝土浇注通常会出现不满的现象，从而导致较大的空隙与初期支护之间存在。因此，二衬注浆圆盘与防水板之间留有空隙通过注浆圆盘引出混凝土浇注之前，在顶板、边墙及施工缝处的预埋注浆管，注浆管采用的注浆圆盘上端与防水板焊接，注浆塑料管穿过模板不小于10cm。当混凝土达到设计强度并形成完全封闭圈后即可进行，先压水泥砂浆，后采用水泥浆进行二次注浆处理。

5 结语

综上所述我国城市地铁工程的建设和发展是我国城市和社会进步的体现，地铁这种交通方式也能够最大程度上提升人们的出行效率和速度，从而缓解城市其他方面的交通压力，但是地铁线路增多等情况导致地铁施工的难度增大，所以对于地铁的施工技术和施工工艺的发展和完善是必要的，希望我国地铁施工技术不断进步和发展以保证我国的地铁工程的质量和稳定，为我国人民提供便利也为我国经济发展做出贡献。

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10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.086