张军荣



砂卵石地层暗挖隧道近距离下穿既有线施工技术

张军荣

（中铁三局集团桥隧工程有限公司，四川 成都 610083）

针对成都轨道交通8号线下穿成都轨道交通7号线运营线，两者之间的垂直距离仅2.5 m，并且处于富水砂卵石地层中，施工难度大。通过采取相关措施可确保既有隧道及暗挖隧道的安全，即通过管片注浆对既有7号线进行注浆加固，稳定地层；在8号线暗挖隧道施工前，对所处砂卵石地层进行降水施工，以增加卵石地层的稳定性；暗挖隧道施工过程中，采用大管棚结合超前小导管进行超前地质加固，同时，采用交叉中隔壁法进行隧道开挖，以控制围岩变形及既有线、地表沉降。同时，施工过程中对既有线断面及暗挖隧道拱顶沉降及水平收敛情况进行了监测。监测数据表明，采用既有线预加固、降水施工、超前地层支护等措施可以提高地层的稳定性，在确保暗挖隧道施工安全的同时保证了既有线的安全。

砂卵石地层；地层加固；CRD工法；拱顶沉降

随着地铁飞速发展，新建地铁线路与既有线交叉频率也日渐提升，交叉段施工安全控制尤为重要。成都轨道交通8号线下穿成都轨道交通7号线运营线，两者之间的垂直距离仅有2.5 m，并且处于富水砂卵石地层中，施工难度大。本文结合其位置关系及水文地质情况，详细介绍了暗挖隧道施工的整体部署及施工技术措施，确保了暗挖隧道穿越施工期间轨道交通7号线的安全。

1 工程概括及水文地质条件

成都市成都轨道交通8号线殷家林站—高朋大道站区间隧道下穿7号线，穿越段采用暗挖施工，暗挖段位于神仙树1号风亭组活塞风井与高朋大道站南端头之间，暗挖段与7号线平面呈正交，暗挖段隧道长约42.795 m，拱顶埋深约20 m，隧道顶部距离既有7号线区间隧道仅有2.5 m。隧道采用圆形断面，左线开挖宽度为8.34 m，右线开挖宽度为7.74 m。隧道拱顶穿越岩层主要有中密卵石层、密实卵石层，围岩等级为Ⅵ级。本暗挖段在钻孔中测得区间场地地下水位埋深为12.80～15.70 m，高程482.93～486.13 m。暗挖隧道穿越7号线剖面示意图如图1所示。

2 总体施工方案

为了确保成都轨道交通7号线的安全，根据8号线与7号线的位置关系、水文地质条件，对施工安全、进度、成本等方面分析后，最终确定暗挖隧道总体施工方案为：通过管片注浆孔对正在铺设轨道的7号线进行注浆加固，稳定地层；富水砂卵石地层自稳性差，因此通过降水以增加砂卵石地层的稳定性，暗挖隧道通过管井降水施工方法，再次稳固地层；暗挖施工中采用大管棚结合超前小导管超前地质加固，从而彻底稳固地层。隧道施工中采用交叉中隔壁法（CRD工法）开挖，将大断面隧道分为4个相对独立的小洞室分部施工，严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的方针进行施工，控制围岩变形及既有线、地表沉降。

图1 暗挖隧道穿越7号线剖面示意图

3 具体施工措施

3.1 既有线加固

暗挖隧道穿越段范围内既有7号线彼时正准备铺轨施工，因此，通过注浆孔对穿越段范围内7号线管片下半部分进行深孔径向注浆加固。注浆加固采用长3.4 m、Ф50 mm、壁厚4 mm的无缝钢管，采用双浆液（水泥∶水∶水玻璃为1∶1∶1；水玻璃波美度为40），注浆压力为0.5～0.8 MPa，在暗挖施工前5 d完成注浆加固作业。既有线加固断面如图2所示。

图2 既有线加固断面图

3.2 降水施工

3.2.1 降水井布置

砂卵石地层中降水容易带走细颗粒，造成地层形成孔洞，可能造成既有线7号线沉降异常。因此，降水井的位置、深度、构造、施工方法及过滤效果必须既能保证降水的效果，也要减少降水施工对本身地层的影响。通过降水理论计算，暗挖隧道段共计布置降水井9口。根据地质情况，泥岩处于在地下32 m左右，降水井深度按照中风化岩层以下2.5 m考虑，降水井深度为35 m，管井选用500混凝土管。成井施工选用成井时间短、过滤效果好的旋挖钻进行施工。降水井的布置如图3所示。

3.2.2 降水施工及其效果检测

降水井成井后，井管采用优质滤料，滤水段控制在暗挖范围上下3 m，同时采用2层10目滤水网，保证在降水过程中尽量少地带走细颗粒，同时在施工过程中，加强降水井的水位监测，对抽排水的含沙率进行测量。在本次降水施工过程中，降水井中水位一直在隧道底部以下范围内，同时含砂率测量结果小于1/100 000，降水效果得到了良好的保证。

图3 降水井位置布置示意图

3.3 超前地层加固

为了保证掌子面开挖稳定，采用分段自进式大管棚结合超前小导管施工工艺进行暗挖隧道超前地层加固。暗挖隧道拱顶120°，范围内采用12 m大管棚及管棚之间插入2 m小导管方式加固。洞口段大管棚水平布置，超前小导管外插角控制在15°～30°，中间段大管棚外插角控制在5°～10°，小导管外插角布置为15°～30°，管棚每隔10 m施作1次，环向间距0.4 m，超前小导管环向间距0.4 m，径向间距0.5 m。超前地质加固布置如图4所示。

图4 地层加固图

超前地层加固施工过程中，先施作大管棚，后施作超前小导管。注浆顺序为由下至上，左右交替。超前支护严格按照开挖进尺进行布设，保证支护效果。

3.4 暗挖施工

暗挖隧道施工采用上、下台阶法开挖，主要采用人工结合小型机械开挖的方式。每部开挖完成后及时施作初期支护和临时支护。上台阶采用人工风镐开挖翻渣至下台阶，下台阶按设计要求步距跟进施工，主要采用小型机械进行开挖。开挖施工工序如下所示。

第一步：洞室①开挖及支护，包括洞室开挖、拱部超前注浆管打设并注浆、立钢架、喷射混凝土（封闭成环）、拱背回填注水泥浆、打锁脚锚管。具体如图5所示。

第二步：洞室②开挖及支护，包括洞室开挖、立钢拱架、喷射混凝土（封闭成环），洞室①超前洞室②5～7 m。具体如图6所示。

第三步：洞室③开挖及支护，包括洞室开挖、拱部超前小导管打设并注浆、立钢拱架、喷射混凝土（封闭成环）、拱背回填注水泥浆、打锁脚锚管，洞室②超前洞室③5～7 m。具体如图7所示。

图5 洞室①开挖

图6 洞室②开挖

图7 洞室③开挖

第四步：洞室④开挖及支护，包括洞室开挖、立钢拱架、喷射混凝土（封闭成环），洞室③超前洞室④5～7 m。具体如图8所示。

第五步：分段拆除临时仰拱，不拆除中隔壁施作防水层（防水保护层）及二次衬砌。

4 监测技术措施

4.1 监测目的

为及时了解暗挖隧道施工对既有地铁7号线的影响，判断既有线的安全、稳定。根据监测情况，预测对后续施工的影响，及时采取有效措施，确保既有线的安全。及时掌控暗挖隧道周围围岩和围护结构的变形情况，根据监测结果判断暗挖隧道施工的风险性，必要时及时优化施工工艺及方法，确保暗挖隧道安全。

4.2 对既有线的监测

4.2.1 监测点布置

施工期间严格落实控制措施，对既有线进行断面监测。监测点平面图和剖面图如图9和图10所示。

图8 洞室④开挖

图9 既有线监测点平图

4.2.2 监测项目及控制值

既有线监测项目及控制值表如表1所示。

表1 既有线监测项目及控制值表

序号监测项目监测点布置间距控制值/mm速率/（mm/D） 1道床竖向位移、结构竖向位移断面间距10 m沉降10，上浮5沉降2，上浮1 2结构水平位移断面间距10 m102 3道床左右差异沉降断面间距10 m41 4道床纵向差异沉降断面间距10 m4/ 5隧道内巡视———

4.2.3 监测结果

监测数据表明暗挖隧道施工中既有7号线结构竖向位移最大沉降为5.86 mm，水平位移最大为2.21 mm，道床左右差异沉降最大为0.52 mm，纵向差异沉降最大为0.37 mm，均远小于设计允许范围内，本次暗挖隧道施工，确保了既有线的安全、稳定。

4.3 对暗挖隧道的监测

暗挖隧道内主要通过拱顶沉降及水平收敛监测，每5 m布置1个断面，每个断面共计7个监测点（其中3个拱顶沉降监测点，4个水平收敛监测点），正常情况下每天监测2次，监测数据异常时，加大监测频率。根据隧道内监测情况，隧道内拱顶沉降最大值为4.6 mm，水平收敛最大值为2.95 mm，均在设计允许值（30 mm）范围内。

图10 既有线监测剖面图

5 结论

本次砂卵石地层暗挖隧道近距离下穿既有线工程施工中，采用既有线预加固、降水施工、超前地层支护等措施加强地层的稳定性。施工中施工组织得当，施工技术措施安排合理，成功地完成了成都轨道交通8号线下穿7号线施工，保证了在建隧道施工及既有7号线的安全，加快了施工进度，降低了本工程施工风险，为后续的类似情况工程提供了有效的参考。主要体会如下：①在砂卵石等软弱地层暗挖隧道穿越既有线施工过程中，保证掌子面的稳定是确保施工安全的核心。本工程通过既有线的预加固、降水施工及超前支护等多种施工工艺加固地层，有效保证了暗挖隧道施工及既有线安全稳定。②本工程根据现场实际水文地质条件、周围环境因素等复杂情况及施工风险，提出了符合现场实际情况的施工技术措施，施工技术灵活多样，确保了工程的施工安全。③坚持信息化施工的先进理念，通过降水效果监测、地面监测、隧道内监测及既有线监测等手段，有效确保了成都轨道交通8号线及7号线既有线的结构安全、稳定。

［1］中华人民共各国住房和城乡建设部.JGJ8—2016建筑变形测量规程［S］.北京：中国建筑工业出版社，2016.

［2］北京市城乡建设委员会.GB 50299—1999地下铁道工程施工及验收规范（2003版）［S］.北京：中国计划出版社，1999.

［3］中华人民共各国住房和城乡建设部.GB 50308—2017城市轨道交通工程测量规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2017.

［4］黄祚琼.地铁车站暗挖隧道穿越既有线的施工技术研究［J］.现代隧道技术，2014，51（02）：133-139.

2095－6835（2019）01－0048－04

U231.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.048

张军荣（1972—），男，山西襄汾人，1994年毕业于太原重型机械学院起重运输与工程机械专业，本科，高级工程师，现从事地铁项目施工技术与管理工作。

〔编辑：张思楠〕