城市轨道交通重叠隧道外挂式联络通道施工关键技术

王 凯（上海市基础工程集团有限公司，上海 200438）

0 引 言

随着城市地下空间的不断开发，可利用的地下空间变得越来越稀缺，使得城市轨道交通线路选择余地也越来越小，在此情况下，新建城市轨道交通线路难免会以上下重叠的形式布置。为满足城市轨道交通区间应急疏散的需求，需要在区间隧道设置联络通道，且联络通道间距≤600 m。当区间重叠段长度较长时，联络通道可能会设置在区间的重叠段。重叠隧道联络通道的施工案例在国内极为少见，而天津市轨道交通某区间的外挂式重叠联络通道施工更是在国内首次实施，其与常规联络通道施工相比有何难特点，需要采取哪些针对性措施，都亟待分析研究并在实际施工中进行验证。

1 工程简介

1.1 区间工程概况

天津市轨道交通10号线微山路站—财经大学站区间总长1 431 m，线路自微山路站延伸而出，经平行段、过渡段之后右线隧道上扬，左线隧道下压，逐渐形成完全上下重叠的位置关系，重叠约1 065 m后进入财经大学站。区间共设置3处联络通道，其中2号、3号联络通道为外挂式联络通道，上、下洞隧道通过水平冻结暗挖的方式分别与已施工完成的竖井连接，其中2号左、右线联络通道为斜向重叠，3号左、右线联络通道为完全上下重叠，如图1所示。

图1 区间纵断面示意图

1.2 外挂式重叠联络通道工程概况

本文以3号联络通道施工为例进行介绍。3号联络通道施工涉及明挖竖井、左线隧道、右线隧道、左线冻结暗挖通道、右线冻结暗挖通道5个工程结构。3号联络通道平面及周边环境情况，如图2所示。

图2 3号联络通道平面及周边环境示意图

3号联络通道处，左、右线隧道埋深分别为17.1 m、7.3 m，两隧道中心线间距为9.8 m，净间距为3.6 m。左、右线联络通道埋深分别为18.6 m、8.8 m，联络通道最大结构长度为13.8 m、最小结构长度为11.1 m，左、右线联络通道结构垂直净距5.7 m、冻结壁垂直净距1.7 m。右线通道穿越地层主要为⑥9淤泥质粉质黏土、⑥3粉土，左线通道穿越地层主要为⑧2粉质黏土、⑨2粉质黏土、⑨4粉砂。3号竖井围护结构采用1 m厚的地下连续墙，竖井基坑长15.4 m，宽8.7 m，深约23.4 m；主体为现浇混凝土框架结构，高18.7 m，底板厚度1.1 m，左线通道处内衬墙厚度1 m，右线通道处内衬墙厚度0.8 m，如图3所示。

图3 3号联络通道纵断面及地质图

2 外挂式重叠联络通道难特点分析

联络通道作为高风险的地下工程，施工时稍有不慎就可能造成地下水土流失，严重时还会引发涌水、涌砂、地面坍塌、隧道破坏等风险。根据外挂式重叠联络通道与常规联络通道的差异，分析其难特点，能够指导施工的风险管控重点和技术措施的制订。具体分析情况如下。

（1）外挂式重叠联络通道施工涉及竖井、隧道、联络通道多个施工过程。施工时需解决隧道和竖井施工的相互扰动问题，上、下洞联络通道之间的相互影响问题，还考虑空间上各工序的可实施性和风险叠加问题。需采取针对性控制措施以减小各工序之间的相互影响。

（2）重叠联络通道中，下洞联络通道因被上洞联络通道阻隔，无法通过地表的监测情况分析其施工对土体的影响，而且上、下洞联络通道之间冻胀、融沉的相互影响也无法通过地表的监测情况体现，所以重叠联络通道需采取针对性的监测手段及融沉注浆措施。

（3）竖井作为联络通道的一个连接端，因其空间的限制，竖井侧冻结孔需进行针对性布置，以保证冻结帷幕的安全可靠。竖井与隧道2种不同的结构形式，在城市轨道交通运营后可能会产生不协调的沉降位移，联络通道作为中间的连接结构，需处理好差异沉降问题，避免结构损坏。

3 施工关键技术

3.1 多个结构工程的相互影响控制

竖井、隧道、联络通道之间存在施工相互扰动问题，需进行合理的交叉施工控制，将彼此之间的影响降至最低。由于竖井施工可能造成土体位移、地下水土渗漏等问题，对隧道结构影响较大，所以先进行竖井施工。竖井主体结构施工完成后，再进行隧道侧穿竖井施工。工期紧迫时，可在竖井底板施工完成后进行隧道侧穿施工，但穿越期间需加强竖井支护体系监测，且不能进行拆撑施工。上、下洞盾构隧道遵循先下后上的顺序，并且2台盾构机掘进时保持一定的安全距离。隧道贯通后进行本隧道内的联络通道施工，避免盾构掘进与联络通道施工的相互影响，上洞联络通道冻结孔施工应与下洞盾构接收错开，避免风险叠加。综上所述，合理的外挂式重叠联络通道系统总体工序控制，如图4所示。

图4 外挂式重叠联络通道系统施工流程图

3.2 冻结暗挖通道的相互扰动控制

3.2.1 交叉施工控制

冻结暗挖通道主要施工工序为钻孔、冻结、开挖、构筑、融沉注浆等。条件允许的情况下，在下洞通道主体结构施工完成、地层融沉基本稳定之后再进行上洞通道施工，这样上、下2个联络通道相互扰动较小。实际施工时，综合考虑进度、成本等因素，2个联络通道需要进行交叉施工。

上洞通道钻孔、开挖、构筑施工期间，需在竖井内搭设平台。由于竖井内空间狭小，平台搭设完成后，下洞通道无施工空间，所以在下洞通道冻结期间进行上洞通道钻孔施工，钻孔完成后拆除平台再进行下洞通道开挖及构筑。上洞通道钻孔施工可能会对下洞通道已形成的冻结壁造成破坏，所以上洞通道钻孔需在下洞通道积极冻结完成前施工完毕。若下洞通道冻结壁出现损伤，则可以有时间继续冻结修复，并需要加强开挖前的冻结效果验收。

下洞通道开挖与上洞通道冻结的部分时间同时进行，下洞通道开挖造成的上部土体沉降可能会造成上洞通道冻结壁受损，同时上、下洞通道冻结产生的冻胀力可能会对下洞开挖的通道产生挤压，给开挖施工带来风险。因此，上洞通道冻结在下洞通道开挖后进行，下洞通道在上洞通道冻结壁交圈前完成构筑施工。若上洞通道冻结时间过早，上、下洞通道冻结体经过长时间发展，地层冻胀力过大，可能造成下洞通道冻结帷幕破坏，严重时造成开挖通道坍塌。

综上所述，合理的重叠联络通道工序控制流程，如图5所示。

图5 重叠联络通道施工流程图

3.2.2 暗挖施工控制

为保证通道开挖安全同时减小开挖施工对重叠联络通道的扰动，本工程采取缩小开挖步距的方式，每开挖进尺0.5 m，立即架设钢格栅进行初衬混凝土喷射，做好工序衔接，并采用超早强快硬混凝土，尽早形成初支强度。

3.2.3 多点位深层土体监测

下洞联络通道因被上洞联络通道阻隔，无法通过地表的监测情况分析其施工对土体的影响，所以除常规的地表、隧道、通道监测外，还需在上、下洞通道之间进行土体沉降监测。

本工程采用振弦式多点位移计进行自动化监测，每点变形量量程选用100 mm。振弦式多点位移计安装在地面垂直钻孔里，由锚头、测杆、PVC保护管、过渡管、安装基座等部分组成。位移计安装到位后，对垂直孔进行灌浆回填，之后通过液压泵控制，液压锚头的3个爪弹开，固定于周边土体，后续周边土体的位移将通过锚头传递给测杆，测杆与基座连接。测量是在基座进行的，该基座是带有传感器的电测基座。

在联络通道东西两侧分别布设2个测孔，测孔位置避开地下管线，如图6所示。每孔竖向布设3个测点，深度分别为10.4 m、15.5 m、20.2 m，如图7所示。

图6 测点平面布设位置

3.2.4 融沉注浆控制

下洞通道融沉注浆前期，上洞通道先后进行冻结、开挖、构筑施工。若注浆量、注浆压力控制不良，造成上洞通道下部土体沉降或隆起过大，可能会对上洞通道冻结壁造成损伤，严重时造成冻结管断裂、开挖面失稳、结构开裂等风险，所以需采取针对性的融沉注浆控制措施。

本工程下洞通道开挖期间，在下洞通道上方布设了土压传感器，用以监测冻胀、融沉注浆等对土体的挤压情况。融沉注浆时根据上、下洞通道之间土体沉降情况、地层压力变化进行多点位分层次的微扰动融沉注浆，补偿冻土融沉的同时减小对周边地层的扰动。

3.3 冻结孔布置

由于竖井两侧结构限制，竖井侧冻结孔呈发散型向隧道侧布置，且竖井侧冻结孔布设应尽量避开结构梁柱位置。右线通道竖井侧为主侧孔，隧道侧顶部和底部各设置1排短孔和竖井侧冻结孔交叉，加强喇叭口位置冻结壁。左线通道由于竖井侧底板限制，下部孔布设位置也受限，选择隧道侧作为主侧孔，竖井侧顶部和底部各设置1排长孔和隧道侧冻结孔交叉，加强喇叭口位置冻结壁，如图8所示。左、右线联络通道各设置若干穿透孔，供隧道侧冻结孔和冷冻排管需冷用。另在隧道侧沿管片内弧面敷设5排冷冻排管，以加强对管片处的保温效果。

图8 左、右线联络通道冻结孔立面布置图

需注意，竖井侧边墙孔开孔位置距离竖井内衬墙仅为0.15～0.25 m，实际施工时钻孔比较困难，后续类似工程在设计竖井尺寸时需考虑到开孔钻机施工的空间，一般开孔位置距结构侧墙需大于0.4 m。左线通道之所以将主侧孔布置于隧道侧，是由于竖井底板与联络通道地板高度一致，底部无法布置小角度的长孔。后续类似工程可将竖井底板低于联络通道底板2 m左右，这样可以将主侧孔布置于冻结站及开挖面一侧，更为科学合理。

3.4 联络通道与竖井连接部位处理方式

联络通道初衬钢筋与竖井地连墙钢筋通过地墙上预留的接驳器连接，联络通道二衬钢筋与竖井内衬墙钢筋通过内衬上预留的接驳器连接，联络通道二衬在地连墙的位置设有一圈垂直变形缝，变形缝位置从联络通道二衬的纵向主筋断开，两侧用M型钢筋在中间设置钢边止水带。联络通道与竖井连接部位设置变形缝，主要应对因竖井和隧道沉降变形不协调而引起联络通道结构开裂的隐患问题。给联络通道留有一处释放应力和变形的位置，变形设置于地墙范围内又可以使变形量有一定的约束，不至于变形过大造成联络通道结构损坏。联络通道与竖井连接部位结构形式，如图9所示。

图9 联络通道与竖井连接部位结构形式

4 结 语

通过对外挂式重叠联络通道施工关键技术的研究和实施，外挂式重叠联络通道已顺利完工，上、下洞联络通道结构渗漏较少，地表、隧道、联络通道沉降未超过设计及规范要求，具体情况如图10所示。

图10 各项监测数据最大累计值

通过对同一投影位置的地表监测点和上、下洞联络通道之间的深层监测点（如图7所示的测点1-2）进行历时沉降数据曲线对比分析，发现：上洞钻孔施工对下部土体影响较小；下洞开挖阶段上部土体有一定的沉降发生，但变化量较小，对上洞冻结壁的影响可控；下洞融沉注浆期间，由于采取了微扰动注浆措施，上、下洞之间的土体沉降较稳定，未对上洞通道施工造成明显影响。具体情况如图11所示。

图11 地表与深层监测点历时数据曲线对比

本工程由于周边环境限制，未采用全冻结暗挖或盾构穿越竖井方案进行重叠隧道联络通道施工，但外挂式重叠联络通道的成功实施为将来城市轨道交通联络通道施工提供了更多选择，后续类似工程施工需进一步做好重叠隧道间距布置、竖井的空间布置，并做好钻孔施工水土流失、冻结期间地层泄压、开挖支护、微扰动融沉注浆等方面的控制。