新建隧道對下穿既有地鐵的施工保護措施

肖 洪

中鐵隧道集團三處有限公司，廣東深圳市

新建隧道對下穿既有地鐵的施工保護措施

肖 洪

中鐵隧道集團三處有限公司，廣東深圳市

以廣州花城大道隧道上跨廣州地鐵五號線和地下電力管廊為工程背景,在簡要說明了新建隧道跨越既有地鐵區段的施工設計后闡述了其施工過程。隨后，詳細介紹了施工過程中采取的一系列施工保護措施，可供今后類似工程參考借鑒。

新建隧道；既有地鐵；施工過程；施工保護措施

隨著城市地鐵及其它市政地下工程的大量建設，新建隧道上跨既有地鐵隧道的情況越來越多。新建隧道的施工必然會對周圍地層產生擾動，從而可能引起既有地鐵隧道結構產生附加內力和變形。為了保證既有地鐵隧道的安全，防止地鐵隧道發生上浮，必須采取一系列施工保護措施。本文以廣州花城大道隧道上跨廣州地鐵五號線和地下電力管廊為工程背景，詳細介紹了施工過程中采用的施工保護措施。

1 工程概況

花城大道隧道工程是廣州市獵德大橋系統工程的重要組成部分，位于獵德大道與花城大道交叉口。隧道下穿花城大道，設計為雙向6車道的明挖暗埋隧道，全長465m，由三段組成。中間段為暗埋段，長140m；南北兩段為敞開段，分別長173m和152m。在獵德大道與花城大道交叉路口段分別跨越沿東西走向的地下電力管廊和地鐵五號線。

工程施工場地的地貌為珠江三角洲沖積平原，地勢平坦，地面標高約為7.64m～7.92m。隧道結構底板主要位于亞黏土層；鉆孔圍護樁樁底主要位于全風化粉砂巖層中，部分進入中風化巖層內，局部位于亞黏土層內；地鐵隧道結構底板主要位于強～中風化砂礫巖中，頂板亞黏土層中，洞身穿越亞黏土、全～中風化砂礫巖。場區混合地下水位埋深1.0m～4.3m，地下水位標高4.4m～6.7m。

2 施工保護設計概況

整個隧道可分為三個區段，即A區、B區、C區。其中B區為跨越地鐵隧道區段，其設計起訖里程為K0+477.805～K0+526.553，A區和C區為B區兩側的隧道區段。B區隧道屬暗埋段，其主體結構設計采用單箱雙室箱形結構，洞內凈高5.2m，每個箱凈寬13.05m。上跨正在建設的地鐵五號線，地鐵隧道采用盾構法施工，其隧道直徑為6m，左右線間距為13m，隧道頂標高為-2.68m，距花城大道隧道底板3.07m。

B區基坑深度在0～8m之間，圍護結構沿隧道橫向采用φ1200mm鉆孔樁及樁間φ600mm旋噴樁支護，樁芯采用C25鋼筋混凝土，中心間距140cm，基坑較深時采用空間桁架內支撐支護；沿花城大道方向采用分臺階放坡開挖支護，放坡開挖端采用雙排φ600mm旋噴樁帷幕止水，放坡開挖坡度為1:1.5，坡面采用10cm厚C20噴射混凝土和φ6mm@300mm×300mm鋼筋網支護。

為防止B區基坑開挖后，由于地下水的浮力和上部土體卸載的影響，使地鐵隧道發生上浮，設計采取在B區隧道結構邊線外6m以內、地鐵隧道左右線外5m以內的范圍對地鐵隧道進行全斷面注漿加固處理，同時在B區該段隧道基底設置φ32mm抗浮錨桿和C30鋼筋混凝土壓板來限制地鐵隧道結構變形。

3 施工過程

花城大道隧道施工采取B區基坑為先導，兩端基坑相適時接應，盡可能實現相同工序平行展開，不同部位流水作業。為嚴格控制地鐵隧道結構變形，徹底解決地鐵隧道上浮的問題，更好地保護地鐵隧道，基層加固采取從地面直接施工，花城大道隧道B區基坑采取控制性拉槽分段放坡開挖、預留2m厚人工清底并及時施作地鐵隧道抗浮結構體系的方法進行施工。基坑開挖完成后，及時施工隧道主體結構并回填，施工全程進行嚴密監測并及時反饋指導施工，同時定期向地保辦上報隧道變形情況。具體施工步驟為：

（1）首先在電力管廊及地鐵五號線隧道兩側沿地鐵五號線隧道方向K0+477.805和K0+526.553處施作兩排鉆孔灌注樁。然后施作兩端雙排咬合旋噴樁，完全封閉基坑。并對電力管廊、地鐵五號線隧道區間范圍全斷面注漿。

（2）從第二塊混凝土板中線開始，沿花城大道方向對稱分段向兩邊分臺階放坡開挖。當開挖到底后，及時進行抗浮錨桿與鋼筋混凝土壓板的施工，架設空間桁架支撐結構。并對邊坡進行噴錨支護，施作護坡平臺段抗浮結構。

圖1 施工步驟圖

圖2 抗浮錨桿與鋼筋混凝土壓板縱剖面圖

（3）施作隧道主體結構及防水施工。最后隧道頂板范圍內堆載預壓，回填至設計路面。

4 施工保護措施

4.1 采用回旋鉆機施工鉆孔樁

花城大道隧道B區圍護結構采用φ120cm的灌注樁，由于地鐵隧道結構對震動比較敏感，如采用傳統的沖孔樁機施工方法會產生沖擊震動，勢必引起隧道結構開裂，導致安全隱患。針對本隧道近距離跨越地鐵五號線的工程特點，為保證地鐵結構安全，采用回旋鉆機進行鉆孔灌注樁的施工。該方法采用鉆機旋轉切削土巖，泥漿循環排渣，不會產生沖擊震動，成樁施工質量有保證，滿足對地鐵隧道的安全保護要求。

4.2 袖閥管全斷面注漿

為防止基坑開挖后軟弱地基對地鐵隧道的影響，采取在B區地鐵隧道結構邊線外對地鐵隧道進行全斷面注漿加固處理，注漿范圍：平面范圍為距地鐵隧道左（右）線之間結構邊線外1.5m全部土體，地鐵隧道結構邊線外側1.5～5m以內的土體；立面范圍為花城大道隧道基底至基底下12m。注漿施工在地面進行，采用袖閥管注漿，單根管長16m，注漿管間距為100cm×100cm，梅花形布置，采用分段后退式注漿方式。

4.3 基坑開挖與鋼桁架支撐施工

基坑開挖在地表注漿加固施工完后進行，采用沿隧道中線拉槽開挖，沿花城大道對稱分段刷坡方式進行施工，減少每次開挖量，防止因大面積開挖地鐵五號線隧道上覆土體而引起地基反彈，造成地鐵隧道變形。

采用兩臺挖掘機沿隧道中線放坡拉槽開挖，采用分層分段開挖，底槽開挖寬度控制在8m以內，放坡開挖坡度為1:1.5，開挖盡量采用輕型挖掘機，必要時采用人工開挖，防止重型設備集中荷載壓壞地鐵隧道。隨著開挖到底后及時組織地鐵隧道抗浮結構壓頂保護施工，壓頂保護施工完成后繼續沿隧道橫向對稱分段刷坡，基坑開挖時加強對地鐵隧道的監控量測，及時進行監控量測數據分析，反饋指導施工，確保處于可控狀態。

由于花城大道隧道B區基坑受電力管廊和地鐵五號線的影響，無法設置中立柱，鑒于該基坑跨度較大，設計采用鋼管支撐、鋼桁架支撐體系。支撐體系施工時，先將鋼托盤焊裝在提前預埋于冠梁內的鋼板上，然后采用2臺80T履帶吊車將組裝好的單根φ600mm，t=14mm的鋼管支撐吊裝就位，再采用φ299mm，t=6mm鋼管將相臨的兩根鋼支撐焊接為一組。每組鋼支撐和它們之間連接的φ299mm鋼管共同組成空間桁架。

由于花城大道隧道B區基坑受電力管廊和地鐵五號線的影響，無法設置中立柱，鑒于該基坑跨度較大，設計采用鋼管支撐、鋼桁架支撐體系。支撐體系施工時，先將鋼托盤焊裝在提前預埋于冠梁內的鋼板上，然后采用2臺80T履帶吊車將組裝好的單根φ600mm，t=14mm的鋼管支撐吊裝就位，再采用φ299mm，t=6mm鋼管將相臨的兩根鋼支撐焊接為一組。每組鋼支撐和它們之間連接的φ299mm鋼管共同組成空間桁架，如圖3所示。

4.4 抗浮錨桿與鋼筋混凝土壓板施工

為解決地鐵隧道抗浮問題，在花城大道隧道該節段基底設置抗浮錨桿和鋼筋混凝土壓板，對地鐵形成保護框架，限制其變形。

錨桿采用直徑Φ32mm@100cm，單根長度均為12米，整個基坑底共設4塊壓頂鋼筋混凝土板，每塊板兩端各設5根錨桿，共40根。錨桿成孔直徑為φ80mm，注漿材料采用42.5R普通硅酸水泥，水泥漿的水灰比不大于0.45。

抗浮錨桿施工完成并檢測合格后，在基底設置鋼筋混凝土壓板，將地鐵隧道兩側的錨桿與壓板聯為一體，防止基底土體回彈造成地鐵隧道上浮。鋼筋混凝土壓板設計為11500mm（長）×5000mm（寬）×500mm（厚），橫縱面鋼筋均采用Φ25mm@100mm布置，拉筋采用Φ14mm@300mm×300mm布置，板混凝土設計為C30普通混凝土，采用現澆法施工。

4.5 主體結構施工

花城大道隧道B區主體結構待土方開挖及鋼筋混凝土壓板施工完成后，在混凝土壓板上重新鋪設墊層混凝土再進行施工，隧道結構與混凝土壓板為即獨立又相互作用的聯合受力體。

隧道B區主體結構分為二段，即跨電力管廊段和跨地鐵隧道段，按“水平分段、豎向分層、逐層由下往上平行順筑”施工。結構按先底板、后側墻、再換撐及頂板的順序進行組織。采用人工現場綁扎鋼筋，大塊定形鋼模和滿堂支架立模，商品混凝土泵送入模。防水施工、鋼筋制安、模板腳手架架設、混凝土澆筑等施工項目按工序施工的先后順序配合結構施工平行進行。

4.6 監測措施

由于花城大道隧道基坑距地鐵既有線隧道較近，在基坑開挖施工期間可能會對既有線隧道產生一定的影響。為了解施工期間對既有線的影響程度，確保既有線隧道的結構安全，需對既有隧道進行全過程的監控量測，通過及時反饋、分析監測信息來指導現場施工，做到信息化施工。

根據設計文件以及相關規范，結合類似工程中的施工及監測經驗，兼顧監測方便、快速，能夠準確指導施工，確定地鐵隧道的監測項目及頻率，見表1所示。

表1 施工監測項目及監測頻率表

5 結語

本文以廣州花城大道隧道上跨廣州地鐵五號線和地下電力管廊為工程背景，闡述了合理有序的施工過程，并詳細介紹了施工過程中采取的一系列施工保護措施。當新建隧道工程上跨既有地鐵隧道時，為降低施工工程對既有地鐵隧道的不利影響，保證地鐵隧道的安全，可采用回旋鉆機施工鉆孔樁、袖閥管全斷面注漿、分層分段開挖基坑、鋼桁架支撐體系、抗浮錨桿及鋼筋混凝土壓板等一系列措施來實現。

10.3969/j.issn.1001-8972.2013.06.023