北京地铁十号线二期公主坟站下穿既有车站施工方案研究

付雷

摘要：随着城市地下轨道交通及市政管线等建设，新建线路下穿既有线路愈发常见。本文依托北京地铁十号线二期公主坟站下穿既有一号线车站工程，从施工角度，探讨大断面暗挖隧道“零距离”下穿既有车站施工中，根据施工现场动态完善方案，有效控制既有站沉降的相关技术措施。

关键词：暗挖隧道、下穿、既有车站

中图分类号：U45文献标识码： A

1、工程概况

1.1新建站简介

新建的10号线二期公主坟车站，位于复兴路与西三环中路交汇的新兴桥桥区绿地内，采用“分离岛”站台形式与既有1号线十字交叉换乘。

车站全长193.65m，为两端双层、中间单层车站。其中中间下穿既有1号线段长26.1m，结构净宽11.75m，高6.32m，顶板覆土约12.5m，为单层双跨平顶直墙矩形结构，采用“CRD+千斤顶”暗挖法施工。

1.2既有站简介

既有站为钢筋混凝土矩形框架结构，长169.69m、宽20.3m、高7.95m；底板厚0.8m、侧墙厚1m，顶板厚1.3m。自投入运营已近40年，在下穿施工前，由业主委托有资质的第三方对既有线结构现状进行全面的调查评估，根据评估结论，业主组织各方据以制定保证既有线运营安全的施工技术措施。

1.3新建站与既有站位置关系

新建站的车站主体单层段为两个分离式双跨矩形断面，单个矩形断面的开挖尺寸为宽×高=14.5m×9.32m，两矩形断面之间净距49.2m，采取十号线顶板紧贴一号线底板的“零距离”刚性接触下穿既有站。下穿横断面如图1.1新建站与既有站位置关系横断面图。

新建站单层段下穿施工影响范围内存在既有1号线车站四条变形缝，左线左侧距变形缝1.271m，右线右侧距变形缝2.409m。

图1.01 新建站与既有站位置关系横断面图（单位：mm）

1.4工程水文地质情况

据揭示的地层情况，既有车站底板以下为砾岩层。

场区地下水类型为上层滞水（一）、松散岩类孔隙潜水（二）和风化岩裂隙水。单层段拱顶以下0-4米存在岩裂隙水，施工期间采取注浆止水措施。

1.5既有站沉降控制指标

既有车站结构沉降≯3mm，轨面下沉≯3mm，结构变形缝两端沉降差异≯2mm。

2、施工顺序

2.1总体施工顺序

先施工远离既有线沉降缝侧边洞的初支和二衬，再施工靠近既有线沉降缝侧的边洞初支和二衬，最后施工中洞的初支和二衬。

2.2下穿既有线施工

下穿既有线单层段初支采取南、北侧相向施工。待每条洞室贯通前3米时，暂停一侧施工，采取单面施工方法实现贯通。

图3.01 结构横断面及步序示意图（单位：mm）

3、初定基本方案

3.1方案原则

下穿既有站施工，参照设计意图及以前相关下穿地铁线的施工经验，开工前一周确定初步施工方案。方案以常规浅埋暗挖施工原则为基础，严格遵循 “快封闭，早加顶；密监测，勤调整；不卸力，重转换；慎拆顶，高注浆”的设计原则。

3.2 初定实施方案

3.2.1超前深孔注浆

对上部导洞(1、3、5号)拱顶下4m范围内打设4排φ25小导管进行超前深孔注浆加固地层。浆液为水灰比 0.8:1的水泥浆，注浆压力1～1.3MPa。

纵向注浆在1部导洞拱部上半断面范围内进行，管长10m，从南北两侧相向施工，中间剩余部分当初支施工至该部位后再从南向北进行施工；3号及5号导洞范围内深孔注浆在1号导洞初支完成之后从侧面打入，管长11.25m。

3.2.2超前小导管注浆

开挖前，在1、3部导洞仰拱拱脚斜向下45°打设环向间距0.3m、L=1.8m小导管超前支护，注水泥浆加固地层，注浆压力0.8～1MPa。

3.2.3土方开挖

采用CRD法分两层三列共6部导洞开挖，上部导洞分上中下三级、下部导洞分上下台阶开挖。台阶长度2～3m，部与部之间保持4-6m安全距离。

3.2.4格栅架立

由钢格栅（间距0.5m）/型钢支撑（间距1.5m）+千斤顶和喷射混凝土联合组成初期支护体系。初期支护的施作主要包括钢格栅/型钢+纵向连接筋+钢筋网和喷射混凝土作业两大部分。

3.2.5锁脚锚管

在1、3部导洞每榀格栅仰拱拱脚处打设φ32、L=1.8m锁脚锚管，锚管与格栅焊接牢固；注水泥浆以稳定侧墙格栅，注浆压力0.8～1MPa。

3.2.6喷射混凝土

采用300mm厚C25喷射混凝土，严格按照配合比进行配置，混凝土必须外光内实，不用回弹料。喷砼时以塑料薄膜包裹保护千斤顶。

3.2.7回填注浆

每部导洞初支封闭成环3m后，即进行全断面回填注浆，每3m一循环。注浆压力0.3～0.5MPa，注浆深度为初支背后0.5m。注浆前把千斤顶包好并喷混以确保初支连续无孔洞。

3.2.8千斤顶施工

千斤顶采用120t级液压自锁式千斤顶，位于型钢格栅侧墙顶部，纵向间距1.5m，每断面4个。二衬施工时，1、3部外侧墙上的千斤顶直接浇入结构砼内、内侧的千斤顶进行拆除。

在型钢支撑仰拱封闭成环后，施加30-70t的顶力，初支结构强度达到一定要求后，施加70-90t的顶力。5、6部初支施工阶段，可施加90-110t的顶力，并根据监测结果，动态调整千斤顶顶力大小。

3.2.9临时支撑施工

5部二衬开始施工时，纵向间距3m同步架设竖向φ609钢管撑临时支撑，以确保临时初支中隔墙拆除时既有结构的安全。每根支撑顶端设置一台70t液压自锁千斤顶，施加顶力并根据监测数据情况，拆除两侧临时中隔墙。随着5部的开挖，在拱顶与仰拱上架设工35B型临时横向钢支撑，确保结构的安全。

二衬施工及背后注浆完成后，在混凝土达设计强度后，根据监测数据适时拆除临时竖向钢支撑。

3.2.10分段破除初支结构

根据二衬施工顺序，分段拆除，且前一段浇筑二衬后方可拆除下一段。

3.2.11结构施工

二衬随开挖分阶段分段分幅对称施作，先施工两侧洞口段，再施工中间，最后施工剩余部分，以尽早为既有车站结构提供刚性支撑。衬砌顺序如图。

防水层按照二衬施工的分段进行铺设，在结构顶部的型钢横撑处，防水层按照穿墙管处理的办法进行施工。

侧墙、顶板采用组合钢模＋碗扣式满堂红脚手架，中柱采用对拼式定型柱模。

4、动态完善实施方案

随施工的进行，技术人员根据现场施工状况及时总结经验，不定期召开业主、设计、监理、施工、第三方监测单位五方会议，对应沉降数据进行分析，完善实施方案，确保成功达到既有站沉降控制目标。

4.1 深孔注浆、超前小导管注浆和锁脚锚杆注浆改进措施

⑴因千斤顶顶升压力较大，为保证地基密实，增加临时仰拱超前注浆加固，侧墙每个节点部位设置2根锁脚锚杆；均每榀一打。

⑵采用超细水泥浆注浆以保证注浆效果，浆液水灰比1:1，注浆压力1～1.2MPa。

4.2 土方开挖

为实现快速封闭，将上部导洞上台阶长度减少到1.5m，下台阶长度0.5m。为保证安全，台阶放坡坡度不大于80°。侧墙土方开挖时必须左右交错开挖，使上部千斤顶交错卸力，并快速安装格栅和喷砼，以防止千斤顶同时卸力。

4.3 初支背后回填注浆

前期注浆量较大，普通水泥浆已无法注入，故后续注浆时采取多台注浆机从不同部位同时注入超细水泥浆。浆液水灰比≤0.8，另掺适量添加剂。注浆压力严格控制在0.3～0.5MPa，压力有明显上升或者注浆量持续较大时密切注意周围环境的变化。

注浆时观察既有线内部沉降缝处、站台板下结构的变化，若发现浆液渗入，则立即停止，并召开专题会议进行处理，然后根据处理情况进行后续注浆作业。

4.3 增加临时立柱

每个导洞的跨度较大，为减小列车通过时跨中挠度变形，在每个导洞的型钢格栅跨中位置处增加一根双[32b临时型钢立柱。立柱对应顶部的型钢内侧焊钢肋板，型钢上放置150t千斤顶，最终千斤顶数量增加至每断面7个。临时立柱和千斤顶在二衬施工过程中不予拆除。

4.4 控制千斤顶顶力

为控制既有线结构过量沉降，采取多台千斤顶同时加力整体顶升方式对既有线进行顶升，顶升过程中严格控制千斤顶顶力值（135t以内），并在监测数据据指导下作业，以防止破坏既有线结构。

4.5工序转换时沉降控制措施

严格执行“不卸力，重转换”原则，减少换撑、杜绝卸力，二衬结构工达到强度前，所有型钢、立柱节点及千斤顶均保持不变，以有效控制沉降。

5.结语

对于大城市地下工程中，下穿既有线路越来越常见的现象，施工中为达到有效控制沉降，笔者总结经验为，应以浅埋暗挖工法为基础进行标准化施工，同时施工与设计密切配合，结合现场地质和施工条件，一方面通过注浆来加固地层承载力并起一定顶升作用，另一方面充分运用顶撑手段并须特别注意，保持施工全程不卸力。

参考文献

[1] 国家质量技术监督局，中华人民共和国建设部. 中华人民共和国国家标准（GB 50299-1999）：地下铁道工程施工及验收规范（2003年版）.北京：中国计划出版社，2004年4月

[2] 王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论.安徽教育出版社，2004年12月

[3] 北京地铁10号线二期工程公主坟站车站单层段暗挖下穿既有站风险专项设计图. 北京城建设计研究总院，2010年9月