新建地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術要點分析

田敬軍

（中鐵十四局集團有限公司，濟南 250014）

1 引言

為了滿足人們的日常通行需要，新建地鐵隧道難免需要下穿既有地鐵線路，造成新舊地鐵線路相互交叉的情況。新建地鐵隧道下穿既有地鐵線路是一項復雜、高難度的工程，在建設過程中需要考慮新建地鐵隧道與既有地鐵隧道的位置關系。除此之外，新建地鐵隧道下穿施工還涉及其他方面的因素，例如，新建地鐵隧道的總體規(guī)模、新建地鐵隧道所在的區(qū)域等。為了提高施工方案的科學性與合理性，需要綜合多方面因素科學設計施工圖紙，采用先進的施工技術，加強施工管理，切實解決新建地鐵下穿施工過程中存在的各種問題。

2 新建地鐵隧道下穿既有地鐵的施工技術分析

在新建地鐵隧道下穿既有地鐵施工過程中，最核心的問題是對既有地鐵結構采用加固措施，增強既有地鐵結構的強度，確保既有地鐵在新建地鐵下穿施工中不發(fā)生變形。加固內(nèi)容重點包括3個方面：加固地鐵鋼軌；塞緊空隙；加固軌道底板。

1）對地鐵鋼軌進行加固，主要采用護軌建設或者軌距拉桿的方式，控制鋼軌出現(xiàn)變形或者位移。

2）塞緊空隙主要是因為新建地鐵軌道會對既有地鐵鋼軌造成影響，有可能導致不均勻沉降，從而使既有軌道的鋼軌與軌道床體的連接位置存在一定空間的縫隙，導致軌道表面凹凸不平，影響地鐵運行。為了阻止這種情況出現(xiàn)，要采取塞緊空隙措施，可以使用木板填滿鋼軌與軌道床體之間的空隙，讓原本鋼軌承受的荷載傳遞到軌道床體，提高軌道運行的平穩(wěn)性。

3）對軌道底板進行加固。由于新建地鐵下穿既有地鐵，容易導致變形縫出現(xiàn)不均勻沉降的情況。為了解決這一問題，要對軌道的底板采取加固措施，通常利用扣軌梁對底板進行加固。

3 新建地鐵隧道下穿既有地鐵的施工技術要點探討

3.1 袖閥管注漿加固技術

袖閥管注漿加固技術的施工按照鉆孔、下管、Ⅰ序注漿孔注漿、Ⅱ序注漿孔注漿、封孔、灌漿的流程依次進行。

3.1.1 鉆孔

袖閥管注漿施工的第一步是鉆孔。鉆孔時需要注意鉆桿的平行度與垂直度，在鉆機到達指定位置后，可以利用垂球與水平尺進行測量，這樣可以避免注漿時出現(xiàn)漿液串孔的情況。

3.1.2 下管

鉆孔完成后，利用鉆機吸漿管將套殼料混合液壓入鉆孔內(nèi)，換掉孔內(nèi)的泥漿。套殼料進入孔內(nèi)時，會將泥漿排入泥漿循環(huán)池中，直到鉆孔內(nèi)充滿套殼料。然后每隔4 m將袖閥管下入孔內(nèi)；在袖閥管上每間隔25 cm設置1個注漿小眼，相鄰兩部分袖閥管用套箍連接起來，同時添加黏合劑，提高連接的緊密度。鉆孔內(nèi)的套殼料混合液達到初凝狀態(tài)時，采用C15細石混凝土并添加速凝劑作為封口料，完成注漿孔封口作業(yè)。

3.1.3 Ⅰ序注漿孔注漿

Ⅰ序注漿孔注漿按照從下至上的順序，步距為50 cm。Ⅰ序注漿孔注漿需要合理把控注漿量，注漿機油的壓力最低為0.8 MPa，最高為2.0 MPa，每50 cm的注漿量為50 L。注漿效果可以通過注漿壓力控制，當注漿量符合設計數(shù)值，可開展下一步距的注漿。如果注漿量不符合設計要求，可以加大注漿壓力，或者在下一步距注漿時加大注漿量。

3.1.4 Ⅱ序注漿孔注漿

Ⅱ序注漿孔注漿施工時間通常是在Ⅰ序注漿孔注漿完成的24 h之后。Ⅱ序注漿孔注漿的過程中，內(nèi)排壓密注漿先采用低壓慢注的方式，壓力設置最高為0.8 MPa，最低為0.5 MPa。然后采用定壓壓注，壓力控制在2.1~2.5 MPa，注漿量應控制在1~2 L/min，確?？變?nèi)注漿密實，不存在漿液空隙。在注漿過程中，還應注意注漿孔有無反水、冒漿以及串漿等情況，如果存在此類情況，應立即停止注漿。

5）封孔

在Ⅱ序注漿孔注漿完成后，采用水泥漿作為封孔材料，慢慢灌入袖閥管內(nèi)進行封孔操作。

6）灌漿

灌漿是袖閥管注漿加固技術的最后一步，灌漿過程中出現(xiàn)冒漿及串漿情況的概率較小，因此，灌漿時可以采用高壓力直接將漿液灌入孔內(nèi)，一個孔內(nèi)還可以灌注多種漿材。

3.2 WSS加固技術

某新建地鐵線路CD區(qū)間，在施工過程中需下穿既有地鐵1號線，CD區(qū)間地鐵通行的間隔時間大約是8 min。新建地鐵隧道結構為馬蹄形復合式襯砌結構，下穿地鐵的結構剖面圖如圖1所示。地鐵1號線隧道二次襯砌為素混凝土結構，外頂部標高與外部標高相差大約1.08 m。在對地鐵1號線隧道開展實地勘察的過程中，發(fā)現(xiàn)周邊墻存在大大小小的裂縫，導致地鐵運行受到影響[1]。

工程首先對既有地鐵1號線進行實際勘察，通過數(shù)值計算，發(fā)現(xiàn)地鐵結構的現(xiàn)有安全度已經(jīng)臨近極限狀態(tài)；由于地鐵1號線承載著巨大的交通流量，新建地鐵線路CD區(qū)段施工時不能影響地鐵1號線的正常運行；同時，既有線路沉降控制容許值為0.5 cm，這些因素導致新建地鐵線路工程施工具有高難度的特征。該新建地鐵線路工程主要采用WSS加固技術，用于增強土體的承載力，保障既有地鐵1號線能夠正常穩(wěn)定運營。

3.3 WSS加固技術的應用

WSS加固施工按照鉆孔、制漿、設置噴漿孔、橫向噴射、噴漿處理、二次橫向噴射的順序依次進行。

3.3.1 施工準備

在加固施工之前，要對隧道掌子面前方的土體進行加固，并對掌子面做密封處理，連接鋼架斷面，在適當?shù)奈恢脪煸O兩層鋼筋網(wǎng)片。為了更好地進行鉆孔施工，隧道內(nèi)部需搭建作業(yè)平臺，作業(yè)平臺的規(guī)模根據(jù)實際施工情況確定。作業(yè)平臺的搭建為鉆機的操作和移動提供了空間，使鉆機操作施工更加方便。本工程將鉆機的放射孔角度設置為30°，通常情況下放射角不得低于8°；鉆桿的高度最高為1.2 m，最低為0.5 m，每步注漿水平深度控制在6~10 m[2]。

3.3.2 鉆孔

完成施工準備后開始鉆孔。鉆孔施工需要注意的是鉆進深度與鉆桿的角度。在實際施工過程中，可以先調(diào)節(jié)鉆桿的角度，以便更好地控制鉆進深度。使用鉆機進行鉆孔的過程中，鉆桿應保持垂直狀態(tài)，允許偏差絕對值不超過1.5%。當鉆孔深度達到設計深度后，進行漿液配置。漿液配置完成后不可立即使用，應當對漿液的凝固時間進行檢查，檢查結果滿足設計標準后才可以開展下一階段的噴射注漿施工。本工程噴射用量控制在15~20 L/min，可在施工推進過程中隨著實際的施工情況適當減少或增加噴射量。

3.3.3 制漿

制漿根據(jù)設計配合比制作。本工程采用的噴入管半徑為2.1 cm，并在噴入管的終端位置安裝混合器，確保漿液能夠在混合器的作用下充分混合。當深度達到設計要求需要進行橫向噴射時，需借助濾網(wǎng)在水平方向進行噴射，使?jié){材順利地浸透到地層當中。

3.3.4 設置噴漿孔

首先要用干凈的清水將噴漿管清洗干凈，將混合室處理好，用清水從噴漿混合室的端點送出，借助鉆孔機將噴入管設置到指定的地表之下。同時，嚴格控制噴入孔的間距，通常情況下，每個噴入孔之間的距離不超過0.5 m，也不低于0.3 m。

3.3.5 橫向噴射

在完成噴漿孔設置之后，封閉端點進行橫向噴射。根據(jù)實際施工情況，該階段的噴射量大約是16 L/min。

3.3.6 噴漿處理

在噴漿處理過程中，重點是控制注漿壓力。本工程注漿壓力設置在0.3~0.5 MPa，可達到水平滲透作業(yè)標準。根據(jù)工程實踐，可以滿足不溢漿、不跑漿的施工要求。

3.3.7 二次橫向噴射

二次噴射主要是進行第一、第二次噴射切換，實行復合噴射。噴射采用的材料通常是漿液材料，這類材料的凝膠時間長、黏性弱、浸透效果好。在噴射過程中只需依據(jù)設定的注漿壓力將材料均勻地噴射在土質(zhì)顆粒之間，這樣不僅可以防止對土體的干擾，還能避免對周圍環(huán)境造成影響。另外，第一次噴射屬于限制噴射，第二次噴射屬于滲透噴射，在施工過程中，漿液無法溢到噴射范圍之外，進而不會對環(huán)境造成污染，可以有效避免地下環(huán)境遭受破壞。

3.3.8 開挖支護及二次襯砌施工

本工程采用鋼架網(wǎng)進行開挖支護。（1）將施工區(qū)域劃分為6個部分，區(qū)域與區(qū)域之間的直線距離為5 m，并進行注漿封閉施工。按照這種區(qū)域劃分進行開挖，可以將大工程分解成多個小工程，化大為小，確保施工能夠順利有序進行，避免不均勻沉降現(xiàn)象的出現(xiàn)。另外，開挖順序是從上往下，從小面積到大面積，可以確保應力釋放量逐漸縮小，不會對施工區(qū)域的地層造成破壞。（2）為了提高工程支護結構的強度，采用的支護鋼架是125A型鋼，漿液噴射厚度控制在30 cm，鋼架的間距約為30 cm，鋼架與鋼架之間通過角鋼焊接。在鋼架的兩端分別設置1根鎖腳錨管，錨管的外徑是4.2 cm。同時，將外徑為1 cm的鋼筋焊接在工字鋼上，以防因為轉換受力而導致地鐵結構變形。（3）施工過程中為了提高初次支護結構與既有線結構貼合的緊密度，設置型鋼鋼架時，將鋼架的位置緊靠既有線結構的初支底板，并用鋼楔子將鋼架與初支底板之間的縫隙塞緊，加強地鐵1號線既有結構的支撐能力，防止下沉，并在下導洞底板處預埋3根外徑為42 mm、長1.5 m的注漿管。然后往導洞中澆筑水泥砂漿，注漿壓力為0.5 MPa，保證鋼架基礎強度能夠滿足實際要求。在鋼架底端位置，采用方木楔子將四周鋪墊牢實，保障鋼架能夠牢固支撐。（4）在施工進行到第3 d時，工程進行回填注漿施工，及時填充背后土體，以增強土體的強度與穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)不均勻沉降。（5）工程在二襯背后注漿之前，將注漿管預埋到頂板、墻邊的位置，以解決泵送混凝土澆筑地鐵隧道拱部時出現(xiàn)的澆筑不滿的情況。

4 結語

綜上，在新建地鐵隧道必須下穿既有地鐵隧道的施工中，必須盡可能地減少施工對既有地鐵運行的影響，以不破壞土層為原則。采用先進的施工技術，完善施工方案，加強質(zhì)量管理，做好加固措施，減少對土層的擾動，保障施工安全，提高地鐵隧道結構的穩(wěn)定性，以推動我國地鐵隧道建設事業(yè)穩(wěn)定有序發(fā)展。