新建地铁隧道下穿既有地铁施工技术要点分析

田敬军

（中铁十四局集团有限公司，济南 250014）

1 引言

为了满足人们的日常通行需要，新建地铁隧道难免需要下穿既有地铁线路，造成新旧地铁线路相互交叉的情况。新建地铁隧道下穿既有地铁线路是一项复杂、高难度的工程，在建设过程中需要考虑新建地铁隧道与既有地铁隧道的位置关系。除此之外，新建地铁隧道下穿施工还涉及其他方面的因素，例如，新建地铁隧道的总体规模、新建地铁隧道所在的区域等。为了提高施工方案的科学性与合理性，需要综合多方面因素科学设计施工图纸，采用先进的施工技术，加强施工管理，切实解决新建地铁下穿施工过程中存在的各种问题。

2 新建地铁隧道下穿既有地铁的施工技术分析

在新建地铁隧道下穿既有地铁施工过程中，最核心的问题是对既有地铁结构采用加固措施，增强既有地铁结构的强度，确保既有地铁在新建地铁下穿施工中不发生变形。加固内容重点包括3个方面：加固地铁钢轨；塞紧空隙；加固轨道底板。

1）对地铁钢轨进行加固，主要采用护轨建设或者轨距拉杆的方式，控制钢轨出现变形或者位移。

2）塞紧空隙主要是因为新建地铁轨道会对既有地铁钢轨造成影响，有可能导致不均匀沉降，从而使既有轨道的钢轨与轨道床体的连接位置存在一定空间的缝隙，导致轨道表面凹凸不平，影响地铁运行。为了阻止这种情况出现，要采取塞紧空隙措施，可以使用木板填满钢轨与轨道床体之间的空隙，让原本钢轨承受的荷载传递到轨道床体，提高轨道运行的平稳性。

3）对轨道底板进行加固。由于新建地铁下穿既有地铁，容易导致变形缝出现不均匀沉降的情况。为了解决这一问题，要对轨道的底板采取加固措施，通常利用扣轨梁对底板进行加固。

3 新建地铁隧道下穿既有地铁的施工技术要点探讨

3.1 袖阀管注浆加固技术

袖阀管注浆加固技术的施工按照钻孔、下管、Ⅰ序注浆孔注浆、Ⅱ序注浆孔注浆、封孔、灌浆的流程依次进行。

3.1.1 钻孔

袖阀管注浆施工的第一步是钻孔。钻孔时需要注意钻杆的平行度与垂直度，在钻机到达指定位置后，可以利用垂球与水平尺进行测量，这样可以避免注浆时出现浆液串孔的情况。

3.1.2 下管

钻孔完成后，利用钻机吸浆管将套壳料混合液压入钻孔内，换掉孔内的泥浆。套壳料进入孔内时，会将泥浆排入泥浆循环池中，直到钻孔内充满套壳料。然后每隔4 m将袖阀管下入孔内；在袖阀管上每间隔25 cm设置1个注浆小眼，相邻两部分袖阀管用套箍连接起来，同时添加黏合剂，提高连接的紧密度。钻孔内的套壳料混合液达到初凝状态时，采用C15细石混凝土并添加速凝剂作为封口料，完成注浆孔封口作业。

3.1.3 Ⅰ序注浆孔注浆

Ⅰ序注浆孔注浆按照从下至上的顺序，步距为50 cm。Ⅰ序注浆孔注浆需要合理把控注浆量，注浆机油的压力最低为0.8 MPa，最高为2.0 MPa，每50 cm的注浆量为50 L。注浆效果可以通过注浆压力控制，当注浆量符合设计数值，可开展下一步距的注浆。如果注浆量不符合设计要求，可以加大注浆压力，或者在下一步距注浆时加大注浆量。

3.1.4 Ⅱ序注浆孔注浆

Ⅱ序注浆孔注浆施工时间通常是在Ⅰ序注浆孔注浆完成的24 h之后。Ⅱ序注浆孔注浆的过程中，内排压密注浆先采用低压慢注的方式，压力设置最高为0.8 MPa，最低为0.5 MPa。然后采用定压压注，压力控制在2.1~2.5 MPa，注浆量应控制在1~2 L/min，确保孔内注浆密实，不存在浆液空隙。在注浆过程中，还应注意注浆孔有无反水、冒浆以及串浆等情况，如果存在此类情况，应立即停止注浆。

5）封孔

在Ⅱ序注浆孔注浆完成后，采用水泥浆作为封孔材料，慢慢灌入袖阀管内进行封孔操作。

6）灌浆

灌浆是袖阀管注浆加固技术的最后一步，灌浆过程中出现冒浆及串浆情况的概率较小，因此，灌浆时可以采用高压力直接将浆液灌入孔内，一个孔内还可以灌注多种浆材。

3.2 WSS加固技术

某新建地铁线路CD区间，在施工过程中需下穿既有地铁1号线，CD区间地铁通行的间隔时间大约是8 min。新建地铁隧道结构为马蹄形复合式衬砌结构，下穿地铁的结构剖面图如图1所示。地铁1号线隧道二次衬砌为素混凝土结构，外顶部标高与外部标高相差大约1.08 m。在对地铁1号线隧道开展实地勘察的过程中，发现周边墙存在大大小小的裂缝，导致地铁运行受到影响[1]。

工程首先对既有地铁1号线进行实际勘察，通过数值计算，发现地铁结构的现有安全度已经临近极限状态；由于地铁1号线承载着巨大的交通流量，新建地铁线路CD区段施工时不能影响地铁1号线的正常运行；同时，既有线路沉降控制容许值为0.5 cm，这些因素导致新建地铁线路工程施工具有高难度的特征。该新建地铁线路工程主要采用WSS加固技术，用于增强土体的承载力，保障既有地铁1号线能够正常稳定运营。

3.3 WSS加固技术的应用

WSS加固施工按照钻孔、制浆、设置喷浆孔、横向喷射、喷浆处理、二次横向喷射的顺序依次进行。

3.3.1 施工准备

在加固施工之前，要对隧道掌子面前方的土体进行加固，并对掌子面做密封处理，连接钢架断面，在适当的位置挂设两层钢筋网片。为了更好地进行钻孔施工，隧道内部需搭建作业平台，作业平台的规模根据实际施工情况确定。作业平台的搭建为钻机的操作和移动提供了空间，使钻机操作施工更加方便。本工程将钻机的放射孔角度设置为30°，通常情况下放射角不得低于8°；钻杆的高度最高为1.2 m，最低为0.5 m，每步注浆水平深度控制在6~10 m[2]。

3.3.2 钻孔

完成施工准备后开始钻孔。钻孔施工需要注意的是钻进深度与钻杆的角度。在实际施工过程中，可以先调节钻杆的角度，以便更好地控制钻进深度。使用钻机进行钻孔的过程中，钻杆应保持垂直状态，允许偏差绝对值不超过1.5%。当钻孔深度达到设计深度后，进行浆液配置。浆液配置完成后不可立即使用，应当对浆液的凝固时间进行检查，检查结果满足设计标准后才可以开展下一阶段的喷射注浆施工。本工程喷射用量控制在15~20 L/min，可在施工推进过程中随着实际的施工情况适当减少或增加喷射量。

3.3.3 制浆

制浆根据设计配合比制作。本工程采用的喷入管半径为2.1 cm，并在喷入管的终端位置安装混合器，确保浆液能够在混合器的作用下充分混合。当深度达到设计要求需要进行横向喷射时，需借助滤网在水平方向进行喷射，使浆材顺利地浸透到地层当中。

3.3.4 设置喷浆孔

首先要用干净的清水将喷浆管清洗干净，将混合室处理好，用清水从喷浆混合室的端点送出，借助钻孔机将喷入管设置到指定的地表之下。同时，严格控制喷入孔的间距，通常情况下，每个喷入孔之间的距离不超过0.5 m，也不低于0.3 m。

3.3.5 横向喷射

在完成喷浆孔设置之后，封闭端点进行横向喷射。根据实际施工情况，该阶段的喷射量大约是16 L/min。

3.3.6 喷浆处理

在喷浆处理过程中，重点是控制注浆压力。本工程注浆压力设置在0.3~0.5 MPa，可达到水平渗透作业标准。根据工程实践，可以满足不溢浆、不跑浆的施工要求。

3.3.7 二次横向喷射

二次喷射主要是进行第一、第二次喷射切换，实行复合喷射。喷射采用的材料通常是浆液材料，这类材料的凝胶时间长、黏性弱、浸透效果好。在喷射过程中只需依据设定的注浆压力将材料均匀地喷射在土质颗粒之间，这样不仅可以防止对土体的干扰，还能避免对周围环境造成影响。另外，第一次喷射属于限制喷射，第二次喷射属于渗透喷射，在施工过程中，浆液无法溢到喷射范围之外，进而不会对环境造成污染，可以有效避免地下环境遭受破坏。

3.3.8 开挖支护及二次衬砌施工

本工程采用钢架网进行开挖支护。（1）将施工区域划分为6个部分，区域与区域之间的直线距离为5 m，并进行注浆封闭施工。按照这种区域划分进行开挖，可以将大工程分解成多个小工程，化大为小，确保施工能够顺利有序进行，避免不均匀沉降现象的出现。另外，开挖顺序是从上往下，从小面积到大面积，可以确保应力释放量逐渐缩小，不会对施工区域的地层造成破坏。（2）为了提高工程支护结构的强度，采用的支护钢架是125A型钢，浆液喷射厚度控制在30 cm，钢架的间距约为30 cm，钢架与钢架之间通过角钢焊接。在钢架的两端分别设置1根锁脚锚管，锚管的外径是4.2 cm。同时，将外径为1 cm的钢筋焊接在工字钢上，以防因为转换受力而导致地铁结构变形。（3）施工过程中为了提高初次支护结构与既有线结构贴合的紧密度，设置型钢钢架时，将钢架的位置紧靠既有线结构的初支底板，并用钢楔子将钢架与初支底板之间的缝隙塞紧，加强地铁1号线既有结构的支撑能力，防止下沉，并在下导洞底板处预埋3根外径为42 mm、长1.5 m的注浆管。然后往导洞中浇筑水泥砂浆，注浆压力为0.5 MPa，保证钢架基础强度能够满足实际要求。在钢架底端位置，采用方木楔子将四周铺垫牢实，保障钢架能够牢固支撑。（4）在施工进行到第3 d时，工程进行回填注浆施工，及时填充背后土体，以增强土体的强度与稳定性，避免出现不均匀沉降。（5）工程在二衬背后注浆之前，将注浆管预埋到顶板、墙边的位置，以解决泵送混凝土浇筑地铁隧道拱部时出现的浇筑不满的情况。

4 结语

综上，在新建地铁隧道必须下穿既有地铁隧道的施工中，必须尽可能地减少施工对既有地铁运行的影响，以不破坏土层为原则。采用先进的施工技术，完善施工方案，加强质量管理，做好加固措施，减少对土层的扰动，保障施工安全，提高地铁隧道结构的稳定性，以推动我国地铁隧道建设事业稳定有序发展。