不同上跨地铁城市隧道施工方法对比

赵党旗中国水利水电第十一工程局有限公司（451000）

1 上跨地铁节点概况

郑州 107辅道在里程 K12+088.400～K12+128.100范围上跨穿越郑州轨道交通1号线博学路站至新郑州站站盾构区间，两者平面基本正交。该范围隧道结构设计宽度约为36.4m，底板设计埋深约8.55m，隧道底板与地铁盾构之间竖向最小净距约为5.08m。

郑州市紫荆山路下穿陇海路隧道工程位于郑州市管城区，南起陇海北一街，北至熊耳河桥南侧，工程范围内紫荆山路主线隧道+地面道路全长892.33m。隧道基坑开挖采用明挖法施工，基坑宽约28m，基坑深3.1～11.8m。郑州地铁2号线东陇区间右线在桩号K0+550处小角度斜交下穿市政隧道，两构筑物交叉段长约200m。地铁区间右线在市政隧道桩号K0+550处斜交进入隧道下方后，向北市政隧道纵断逐步抬升，地铁区间纵断下压。两隧道净距逐渐增大，两隧道净距较近段为K0+550～K0+590，基坑底距离区间地铁隧道拱顶净距最近4.8m。

地铁隧道主体为盾构施工，由壁厚0.3m、外径6.2m的C50混凝土预制管片拼装而成。

2 郑州地铁保护隧道监测控制标准

基坑工程于地铁1、2号线上方开挖，本工程施工造成地铁结构设施绝对沉降量及水平位移量（包括各种加载和卸载的最终位移量）≤10mm，报警值为5mm，收敛控制标准为10mm。

3 重点、难点分析

3.1 关键技术分析

由于地铁的重要性，相交段基坑施工必须对地铁盾构采取保护措施，主要考虑的问题是：

直接在盾构上方近距离开挖引起的盾构上浮问题；

地下结构“欠补偿”对下方盾构抗浮的影响。

3.2 施工监测

根据地铁的安全重要性，在地铁上方区域施工，监测是本工程的重中之重。对地铁安全性的监测是一切工作的前提，是施工的“眼睛”，是确保工程顺利、快速施工的依据，只有将现场监测反馈的动态信息与设计、施工相结合，发现不稳定因素及时采取安全补救措施，才能确保地铁的安全。所以该区域施工时，对地铁的监测工作是重点、难点，必须高度重视，并周密组织实施。

3.3 应对策略

建立畅通的沟通渠道和交流平台，保证监测单位及时将监测结果传送到业主、指挥部、设计、监理和施工单位，以便于各单位对数据进行汇总分析，或发现异常立即上报进行处理。

优化地铁上方施工方案，经专家论证后严格按方案执行。

成立地铁保护应急小组，编制合格有效的应急预案。

4 上跨地铁节点施工方案

4.1 正交施工方案

4.1.1 施工方案

上跨节点C30为暗埋段，结构形式为单层双孔箱涵。基坑采用明挖顺作法施工，先施工上跨节点南北两侧基坑，后施工上跨节点基坑。上跨节点基坑长约39.7m，宽约36.4m，深约6.50m。为保护下方地铁盾构区间，基坑采用化大为小的原则，共分为16个小基坑，其中地铁盾构区间两侧共6个（基坑 A1～A3、B1～B3），地铁盾构正上方共 10 个（基坑C1～C5、D1～D5）。 基坑东西两侧支护结构及内部分隔墙均采用φ850SMW工法桩，型钢密插，上跨节点基坑竖向设置一道支撑，基坑内外侧土体均采用φ850@600三轴搅拌桩加固，上跨节点基坑安全等级为一级，要求地面最大沉降≤0.15%H，围护墙最大水平位移≤0.18%H（H为基坑开挖深度）。

4.1.2 主要施工控制措施

基坑开挖正式实施前必须设置试验坑，并在坑内预演开挖、割除工法桩、清理桩头、吊放钢筋笼及浇筑底板等工序，确保基坑开挖及底板浇筑能在规定的时间内完成。

开挖出的土方用自卸车及时外运，若受扬尘治理影响不能及时外运的土方可临时堆放在C29、C31段主体结构上部，但必须距上跨地铁节点段基坑边线15m以外，防止过量荷载对结构下方土体挤压导致C30段地基隆起。

每个基坑开挖第一层土（厚度约2.5m）需根据地基加固的强度及地铁隧道的变形加以调整，若地基加固达到设计强度，方可一次性挖除；否则应结合监测数据分层进行。

现场预备袋装铁砂，上跨节点两侧盾构隧道内预先停放重车，若基坑底板浇筑完毕后盾构区间隆起大于5mm，则底板上采用袋装铁砂压载，压载不超过25KPa，盾构隧道内采用重车压重。

每个小基坑（XX-1～3）从第一次卸载开挖土体到浇筑结构底板，应控制在地铁1号线非运营时间范围内完成，具体控制时间应同地铁运营单位协商确定。施工单位在上跨节点开挖前应设置试验坑，并在坑内预演开挖、拆除工法桩、清理桩头、吊放钢筋笼及浇筑底板等工序，确保基坑开挖及底板浇筑在规定时间内完成，如超过地铁停运时间则停止施工，回填基坑，待下次地铁停运期间复工。

4.2 斜交施工方案

4.2.1 施工方案

市政隧道与地铁区间隧道近接斜交段施工时，随着上覆市政隧道基坑土体的开挖，地铁区间隧道上方土体发生卸载效应，使下卧地铁区间隧道周围土体隆起；施工会对一定范围内的土体产生扰动，随着时间的推移，隧道周围土体将发生固结沉降；由于隧道为长条型结构，其柔性较大，因而隧道结构也会随周围土体位移场的变化而下沉或隆起。

在市政隧道施工过程中，一方面要控制区间隧道局部沉降量，使隧道线形满足曲率变化在1/15 000之内，另一方面要严格控制累计沉降量，使其满足结构设施绝对沉降量及水平位移量≤20mm（包括各种加载和卸载的最终位移量）。

紫荆山路下穿隧道工程应采取合适的设计和施工方案，最大程度减少市政隧道基坑开挖对地铁区间隧道的影响。拟采用的主要施工保护措施有：

土体加固：采用φ850三轴水泥土深层搅拌桩（湿法），加固深度及范围不变。暂定采用42.5级普通硅酸盐水泥，掺量15%，水灰比1∶1，预搅下沉速度 0.5～1m/min、提升喷浆速度≤0.5m/min、搅拌转速16r/min。施工前应进行搅拌桩成桩试验确定最终工艺及参数。

交叉段围护桩施工：交叉段（K0+550～K0+595）东侧市政隧道围护结构宜在地铁施工前施工，以避免围护桩施工土体扰动对地铁区间产生不利影响。

分段施工：在基坑开挖和结构施工阶段，实行分区、分段施工方案。结构施工时，宜先施工非交叉段及交叉段基坑深度较浅段结构，最后施工交叉近接段。

4.2.2 主要施工控制措施

在施工队伍进场后，除确保围护桩施工质量外，首先应着重对挖土、支撑施工等环节进行施工控制，严格按照“分区、分层、分块、对称、平衡、限时”开挖及支撑的原则施工，并在暴露坑底的位置时立即浇捣垫层和底板，做到每块从开挖到铺设垫层和底板完成时间不超过8h，浇筑早强、微膨胀混凝土，并且在底板混凝土初凝4h后，堆积砂包配重压载，然后再开挖下一块土。必要时在地铁区间（未运营）内部压重，防止地铁区间上浮。

在施工过程中，基坑开挖、支撑、结构同时穿插进行中，对各专 业单位进行严格监管、控制：

明确技术要求，根据不同的工序、节点编制具体的施工作业指导书，管理上落实个人的分工及相应的责任，切实有效地将方案落到实处；

当施工中遇到疑难问题或与方案不符之处，及时反馈给技术部门，并对方案进行局部调整，从管理体制上保证市政隧道施工始终处于可控状态。

4.3 危险源分析及应对措施

4.3.1 盾构隧道上浮的应对措施

现场钢筋混凝土压重块备足，存放不少于2000 t。基坑开挖完成后，及时封闭基底，尽快施工主体底板结构。

在基坑及盾构隧道内设置监测点，及时掌握施工过程中基坑及盾构隧道变化情况，做到信息化施工。

4.3.2 支护结构变形过大、整体失稳的应急处理措施

当支护结构变形过大、整体失稳的事故发生时，应立即停止施工作业，根据事故的不同情况，采取有效的处理措施。

基坑开挖过程中，及时架设钢支撑。支撑连接处要可靠，确保支撑体系稳定。

施工时严格控制钢支撑各支点的竖向标高及横向位置，确保钢支撑的轴力方向与轴线方向一致。

4.3.3 基坑周围产生过大的地表沉降的应急处理措施

地表压力造成基坑周围变形过大时，暂停开挖施工。

禁止重型设备通过，发现异常，立即加密支撑轴力、基坑收敛、地面沉降监测频率，24h观察基坑动态，以检测信息确定是否继续向下开挖或开挖多少。

加强对地表的监测频次，对可能引发其他安全隐患进行分析处理。

由于基坑开挖出现基坑附近的建（构）筑物变形时，在建（构）筑物下部采取多道注浆的加固方法，对建（构）筑物进行保护性的处理措施。

5 信息化施工

加强施工监测工作，做好信息化施工。对隧道的沉降变形、径向变形、整体偏移变形、坑外水位、基坑侧向变形、管线变形、周边建筑沉降变形等进行监测。根据监测数据分析隧道、基坑的变形值和变形趋势，及时采用对应措施对区间隧道变形进行调控。

6 结言

市政隧道与地铁区间斜交段：紫荆山路下穿隧道与地铁区间近接 段基坑深度较大，且两隧道净距小，市政隧道开挖及施工对地铁区间 影响较大，须采取合理的设计和施工方案。拟采用土体加固、分区分 段、土体抽条开挖、信息化施工等方法控制市政隧道施工对既有地铁 区间的影响。数值计算结果显示：基坑施工过程中隧道最大上浮量为11.25mm，隧道线形曲率变化≤1/15000。市政隧道基坑开挖及施工，对地铁的影响是可控的，能够保证施工期间既有地铁区间的安全。