小净距下穿运行地铁站暗挖施工控制技术

张小林［英泰克工程顾问（上海）有限公司， 上海 200122］

1 工程概况

某既有地铁车站已经运营15年，新建车站与既有线换乘。新建线采用盾构施工法，新建区间线始发站需要下穿既有线车站，长度为21.9 m；新建隧道顶面离既有车站底板最近处为850 mm；既有车站底板设置φ1 600 mm抗拔桩，开挖面边线与抗拔桩最近距离100 mm；既有线两边原围护结构嵌入新建隧道；盾构掘进受原围护结构影响且会影响到既有线运行安全，下穿段初步设计采用矿山法初支盾构空推施工。

2 施工重难点分析

2.1 小净距

下穿位置距离既有线隧道最近处只有850 mm，且该部位为砾质黏性土，易坍塌。既有线对下方土体扰动的反应十分敏感，沉降控制要求十分严格，只有6 mm，如同“在动脉血管旁做手术”，稍有不慎，就会影响到既有线列车的运行安全。

2.2 管棚施工精度控制

由于暗挖隧道距离车站底板仅850 mm，施工中应避免管棚和超前小导管打入车站底板内；全断面注浆过程中要控制好注浆压力以及注浆量，避免造成车站底板隆起，影响地铁运营。因此，管棚、超前小导管和全断面注浆的精度控制十分关键。

2.3 防沉降影响

暗挖渗漏水不但会造成地下水位流失，给周围环境造成较大影响，还会引起既有线车站沉降，导致运营地铁存在降速、停车等安全风险。

2.4 减少对车站运行的影响

既有线车站侧墙破除时震动较大，会扰动土体，使车站沉降超限；破除施工的震动和噪声会对既有线地铁正常运营产生较大影响，降低舒适度。

3 确定施工方法

该工程地面位置对应城市主干道与次干道交叉路口，地面没有施工作业空间；除对既有线车站影响较大以外，与周边建构筑物距离较远，影响较小。下穿段隧道穿越的土层为砾质黏性土和全风化花岗岩；暗挖施工是下穿整个过程的关键。

3.1 超前支护

采用管棚和超前小导管注浆加固拱部地层。管棚采用φ76 mm×5 mm热轧无缝钢管，环向间距0.3 m，外插角度1°，暗挖隧道总长度21.9 m，在既有线车站南端围护结构向北打设21.9 m到达北端围护结构；采用φ42 mm超前小导管，小导管纵向每2榀钢架打设一环，长3.5 m，拱部环向150°布置，环向间距0.3 m，其与水平面之间的夹角为10°～12°。采用双液浆：水泥浆∶水玻璃＝1∶0.8（体积比），水泥浆∶水灰＝1∶1（重量比）。注浆压力0.5 MPa～1.0 MPa。

3.2 全断面注浆

暗挖段下穿运营地铁既有线车站，现场无降水条件，为保证现场施工条件，加固土体以及加强止水效果。该暗挖段采用洞内全断面注浆，注浆范围为开挖面外3 m，注浆管采用φ42 mm钢管，打设间距水平0.8 m，环向1.2 m，沿隧道掘进方向5 m/环，每循环搭接3 m，采用双液浆：水泥浆∶水玻璃＝1∶0.8（体积比），水泥浆∶水灰＝1∶1（重量比）。注浆压力0.5 MPa～1.0 MPa。

3.3 破除既有线车站侧墙

既有线车站围护结构设计为人工挖孔咬合方桩，桩厚1 000 mm，采用凹凸桩，桩芯砼强度等级为C30，迎土面配筋最大为φ28 mm，背土面配筋最大为φ32 mm，桩主筋净距保护层厚50 mm，桩长大部分进入隧道范围。人工挖孔桩外侧采用φ600 mm旋喷桩止水帷幕。暗挖段施工时须破除隧道范围内部分。

上下台阶均挖到车站侧墙后，先施作洞门环梁。在墙体上打孔对墙后土体打设注浆管进行注浆加固，探孔检验加固质量合格后对上台阶墙体进行破除。为降低对车站的影响，采用水钻＋人工修边破除的方式分块进行破除。

3.4 土方开挖支护

下穿车站采用交叉中隔墙法（Cross Diaphragm，CRD）法开挖施工，初支采用钢格栅＋300 mm厚C25喷射混凝土，步距0.5 m。施工步骤具体如下。

第一步：施作拱部超前支护，注浆加固地层，开挖左上方土体。

第二步：开挖左下方土体，及时封闭支护。

第三步：施作右上方超前支护，注浆加固地层，开挖土体，施作初期支护。

第四步：开挖右下方土体，施作初期支护。

第五步：初期支护，封闭成环后拆除支撑。

3.5 端头墙施工

隧道上台阶开挖至设计里程后，连立3榀格栅，安装上台阶玻璃纤维筋封端墙后打设玻璃纤维锚杆和注浆管，然后喷射混凝土施作端头墙，封堵掌子面，待封端墙强度满足要求后对封端墙后土体进行注浆加固，下台阶封端墙参照上台阶施工。端头墙厚度为1 000 mm。

4 施工控制措施

4.1 管棚、超前小导管、全断面注浆的精度控制

根据现场管棚施工实际地层和设计要求，采用“导向跟管钻进”施工方法，即在管棚钢管上安装楔形板导向钻头，利用水平钻机的旋转和顶推力将钢管施工至设计支护位置，施工中可依据钢管中安装的测量仪器对施工角度测量和控制纠偏。超前小导管钻孔前，加强工作面测量、放线、定孔位，外插角严格控制在10°～12°。全断面注浆过程中压力和动态监测数据双控，坚决杜绝因注浆压力或量过大而影响车站等周边建筑物管线，主要采取的预防措施为加强监测量控，对既有线车站实行自动化监测。以注浆压力不超过1.0 MPa，每延米注浆量不超过设计值21.41 m³，且既有线车站不发生变形为控制标准。

4.2 破除既有线车站侧墙

全断面注浆加固地层，施作超前支护，先施作洞门环梁，环梁完成后，人工切除部分人工挖孔桩。在侧墙内侧密排3榀格栅。上下台阶均开挖到达侧墙后，在墙体打孔对墙后土体进行注浆加固。注浆加固后对墙后土体探孔取样，检验加固效果，效果合格后方可切割墙体。使用水钻按先上后下、先中间后两边的顺序对墙体进行切割，切割完成后用风镐对墙体进行修边。在墙体范围内安装格栅，并与上榀格栅和墙体钢筋焊接。

4.3 土方开挖及支护

严格遵循浅埋暗挖法“管超前，严注浆，短开挖，强支护，早成环，勤量测”的施工原则指导施工；做好地质核对工作，如发现与勘察报告不符立即向设计提出；超前支护方面，根据工作面地质情况拟定注浆的方案，精心布管，严格注浆工作，控制好注浆压力，密切关注注浆量，确保达到理想的加固效果；严格控制开挖循环进尺，对不良地质地段适当缩短开挖进尺，环形开挖留核心土，喷混凝土封闭开挖工作面，并选用具有足够刚度和早强的支护设计，如适当加厚喷混凝土层，早强喷射混凝土，及早成环。必要时增设临时钢支撑措施，以控制围岩变形；及时进行初支背后注浆，使沉降可控，确保施工安全；加强监控量测，根据监测数据科学设定施工参数，并根据实际情况随时作出调整，确保施工安全；右线下穿时加强监测，如沉降控制控制效果不佳，则不进行左线侧墙破除以及下穿车站部分土体开挖，如已进行侧墙破除和下穿部分土体开挖，则立即封闭掌子面，暂停开挖，以此控制沉降。

如经过以上措施后拱顶土体依然松散，应适当缩短开挖进尺并立即架立格栅，在网片上铺塑料布后安装在格栅背土侧，预埋注浆孔后立即喷混凝土成环，封闭掌子面后低压注浆；对既有线车站采用自动化监测，建立自动化监测、运营单位联动机制，并根据监测数据适时调整注浆参数。

4.4 全断面注浆

由于施工环境特殊，无降水条件，隧道开挖前需要进行全断面注浆来止水。全段面注浆效果是控制沉降以及保证施工环境的关键，超前注浆加固拱部土体可防止坍塌。选择专业的施工队伍，配备经验丰富、技术素质高的操作机手。严格控制循环注浆进尺长度。以设计注浆压力为参考，以低压注浆，根据监测数据适时调整注浆量和注浆压力。注浆过程中如遇到注浆量持续上升而压力无变化的情况，应适当调整浆液配比，缩短浆液凝固时间并进行间歇式反复注浆。对既有地铁线受影响范围采用自动化监测，建立自动化监测、运营单位联动机制，并根据监测数据适时调整注浆参数。

后续可以补充注浆。通过初支预留的注浆管对初支背后进行注浆，注浆采用水泥浆，水泥浆的配比为1∶1，可根据现场情况适当调整。在注浆过程中要注意控制注浆压力，参考设计值，以低压注浆，并根据监测数据实时调整；应随时观察出水点及周边节理裂隙的渗漏水情况，如出现串浆、漏浆等现象，应采取表面封堵、间歇注浆、加浓浆液等技术措施及时进行处理。注浆时若采用间歇注浆方式，间歇时间应视浆液的胶凝时间而定，稍短于浆液胶凝时间。对于经过堵水注浆后仍然有个别渗水点漏水的情况，采用辅助措施，即使用水不漏进行封堵，将渗水点钻出一个孔，将和好拌匀的水不漏（水灰比0.35∶1）做成圆锥状，待凝固半分钟左右，迅速将其塞入孔中，按压1 min左右，即可将渗水点堵住。

4.5 暗挖段回填

为防止既有线变形及影响运营安全且保证盾构施工管片安装质量，现场采用砂浆回填；小里程处玻璃纤维筋封端墙分3次安装，每次安装高度为洞身高度的1/3，即砂浆由底部至顶部分三次回填，每层封端墙安装好后浇筑回填砂浆，当最上面一层砂浆浇筑时预埋注浆软管，对拱顶混凝土浇筑不密实部位进行注浆，从而保证了车站沉降和盾构掘进初始值的收集。

5 施工总结

对于新建隧道下穿既有隧道开挖支护，要严格按照施工方案进行；注浆加固要求注浆压力与注浆量双控管理，确保达到理想的加固效果；对既有线采取自动化监测，随时掌握监测数据，及时调整注浆参数及开挖参数，防止注浆隆起，以有效地减少对既有车站的破坏，保证正常通车；侧墙既是围护结构，也是车站主体结构，需要植筋做洞门环梁控制沉降，为了不影响运营、减少噪声，采用药剂静态破碎，取得不错效果。开挖及失水引起沉降，要求监控补点及时跟上，要求及时掌握监测准确数据。总之，下穿既有车站的施工技术是能够得到保证的。

6 结 语

暗挖下穿车站施工方法及工艺较多，施工质量及施工安全也能得到保证，但要想提高工作效率、保证工期，则需要通过数据分析和对比论证后选择最相适应的施工方法。