新建地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術探析

摘要：目前建設新地鐵線路時，往往會發生需要穿越既有地鐵線路的情況，為了既滿足新建地鐵的施工需求，又不影響現有地鐵的安全運行，需要借助新建地鐵隧道下穿既有地鐵的施工技術。以某工程為例，闡述新建地鐵隧道下穿既有地鐵的施工技術要點，希望為日后同類項目提供借鑒。

關鍵詞：新建地鐵；隧道；下穿既有地鐵施工技術

0" "引言

隨著我國城市化進程的加快，立體式的交通體系成為了許多中大型城市的重要發展方向。地面空間相對有限，地鐵自然成為了越來越多城市緩解城市交通壓力的主要方式。然而，目前建設新地鐵線路時往往會發生需要穿越既有地鐵線路的情況。為了既滿足新建地鐵的施工需求，又不影響現有地鐵的安全運行，需要借助新建地鐵隧道下穿既有地鐵的施工技術。穿越既有地鐵有上穿、下穿及側穿三種主要形式，本文重點研究其中技術最為復雜的下穿方式。

1" "某新建地鐵隧道下穿既有地鐵的項目概況

我國東部S市在規劃新建地鐵線路時，規劃修建線路部分與既有地鐵線路交叉重疊。目前運行數據顯示，新建地鐵與既有地鐵重疊部分每間隔6～8min通過一輛地鐵。經研究決定，采用下穿既有地鐵施工技術進行建設。根據項目實際情況，擬采用土壓平衡盾構法進行前期開發，經過前期測繪，得出新建地鐵隧道的外頂標高距離外底部標高大約1m左右，通過綜合研判決定采用復合式襯砌結構。二襯施工過程中整體結構的強度則需要混凝土結構支持。根據我國建設規范管理要求，為確保新建地鐵和既有地鐵的安全性，其有限沉降必須低于5mm。

2" "地鐵隧道下穿既有地鐵施工方案分析

根據過往新建地鐵隧道下穿既有地鐵項目可知，新建地鐵距離既有地鐵很近，新舊地鐵軌道之間的土質結構存在不穩定隱患，采用底層加固等常規手段已很難滿足新舊地鐵的運行安全，需要根據具體情況制定針對性的解決方案。

在項目準備階段，設計單位需要認真完成施工地點的勘探及測繪工作，并使用模擬系統對數據進行推演模擬，即將新建地鐵隧道拱頂部分與既有地鐵隧道底部連接起來，并抹除中間的自然土層，使用剛性結構連接起兩個隧道，保證既有地鐵軌道不發生沉降，運行平穩安全。

施工前要全面加固既有地鐵隧道的整體結構，主要使用袖閥管注漿技術完成加固作業。接著采用WSS工法進一步加強前方土體的承載能力，以將新建地鐵隧道和既有地鐵隧道緊密相連，最大程度確保在新建地鐵施工不會影響既有地鐵的運。地鐵隧道下穿既有地鐵施工現場如圖1所示。

3" "地鐵隧道下穿既有地鐵施工的隱患

新建地鐵隧道下穿既有地鐵項目大多數工程內容集中在地下，影響施工作業的因素很多，在實際作業進程中也會遇到很多問題，因此要確保地鐵新建項目施工效率達到預期，就必須事先制定完善的施工預案。在施工過程中，可能會出現以下幾種問題：

一是新建地鐵隧道在施工中發生沉降，既有地鐵隧道受到擠壓發生形變，導致無法正常運行。發生此問題主要是因為建設單位在新建地鐵施工過程中的支護不到位，導致在高強度施工中下表面出現不規則的沉降。此問題發生后，建設單位必須馬上進行加固處理，及時檢測既有地鐵的具體情況，發至出現更大程度的形變。

二是新建地鐵軌道在施工中因為縫隙原因使軌道不夠平整。這種狀況通常發生在軌道床體與鋼軌之間，一旦發生，必須立刻進行縫隙的填補，確保填補后鋼軌平整度符合運行要求，保障地鐵的安全通行。隧道發生不規則的沉降也會引起此問題，為此現場技術人員需要時刻觀察新建隧道的沉降情況，制定對應的應急措施。

三是在施工進行中碰到設計考慮外的管道等基礎設施。發生此情況時，需要立刻調整原有施工方案。如重新規劃施工路線相對損失較小，則選擇重新規劃施工路線。如重新規劃施工路線成本較高，則建設單位需要與管道歸屬單位協商，制定最優方案，確保資金的合理使用[1]。

4" "新建地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術

4.1" " 袖閥管注漿施工

4.1.1" "袖閥管注漿技術原理

袖閥管注漿技術是把高壓作用到漿液上，將其管注入巖土層里。注漿芯管的阻塞器具備分層或分段注漿的功能，根據現場作業需要可以靈活的進行調整。在新建地鐵下穿既有地鐵的施工項目中，其對既有地鐵隧道底部圖層加固具有明顯的效果，可以大幅度提高既有地鐵隧道的穩定性。袖閥管注漿施工如圖2所示。

4.1.2" "袖閥管施工操作要點

袖閥管施工技術主要包括定位測量、鉆孔、下管、封口、注漿作業等幾道工序，具體操作要點如下：

一是定位測量。根據設計規劃要求，需要提前確定和計算引孔的精確位置，使用全站儀進行定點，水準儀測量引孔深度。在作業過程中，應特別注意定位和深度測量的精準度，這直接關系到項目整體質量。

二是鉆孔。鉆孔使用套管護壁水沖的方式，根據鉆孔測量的深度進行作業，在作業過程中，鉆機需一直與地面保持垂直角度，同時做好施工記錄，為后續施工檢查做準備。

三是下管。鉆孔工序完成后，需要及時排出孔內泥漿等雜物。然后逐段下放袖閥管，連接好每段袖閥管，確定其已深入孔底。務必保持每節袖閥管之間都緊密連接，避免因連接不緊密導致注漿效果不佳。

四是封口。下管作業完畢后，使用速凝水泥砂漿在孔口到地面水平距離1m范圍內完成封堵作業，避免灌漿時發生噴漿現象。封口時應當確保水泥漿封堵的深度達到設計要求，確保水泥漿完全凝結后再進行注漿操作。

五是注漿。通常采取分段方式進行注漿操作，每段注漿長度等于注漿孔步距。注漿操作中，實時根據實際情況調控壓力，并處理好封口。對注漿壓力進行管控，如果出現異常要及時查看，確保漿液質量[2]。

4.1.3" "袖閥管注漿安全保障措施

在袖閥管注漿作業過程中，為保障作業安全及順利進行，必須嚴格落實相關的安全防護措施。主要包括以下幾點：一是需要定期維護保養空壓機、高壓泥漿泵等重要機械設備，防止因保養不到位出現機械故障的情況；二是需加強對技術人員的安全防護教育，確保技術人員做好個人防護；三是鉆孔、下管、注漿等作業開始前，必須對準備工作進行檢查，存在問題必須及時排查，隱患排出后方能再次作業。

4.2" " WSS工法施工

4.2.1" "WSS工法技術概述

WSS工法的中文全稱為無收縮雙液注漿技術，是基于傳統工藝的一項創新技術。相比較傳統的注漿工藝，WSS工法具有高效、穩定、易于施工等優點。 其主要作業流程是使用二重管鉆機完成鉆孔，然后使用同步注漿機完成注漿。實際操作中，使用注漿機同時注入兩種注漿漿液，二重管端部自動漿液混合器把兩種漿液混合在一起。技術人員需要實時監測注漿進度情況及漿液混合比例，以便能高質量完成注漿作業。

4.2.2" "WSS工法操作要點

一是鉆孔。其方法類似于袖閥管注漿技術的鉆孔作業，需要先準確定位空洞。在作業過程中，需要特別注意鉆桿和地面之間的角度，確保鉆孔的深度和角度符合施工要求。確定鉆孔達到施工要求后，按照施工標準配置漿液。剛剛配置完的漿液不可以立刻使用，必須檢測其凝固可靠性，符合標準要求后方能使用。可根據具體施工情況對漿液進行微調，以期達到最佳效果。

二是配漿。鉆孔完成后，注漿機就可以投入使用。在使用前，需要檢查管頭處的配漿器能否正常運行，以確保注漿作業的有效進行。

三是灌漿。WSS工法技術與袖閥管注漿技術最顯著的不同就是灌漿作業，WSS工法灌漿作業的特點是能夠自由的旋轉噴漿孔，不會發生漿液溢流或者鉆桿卡死的情況，由此降低了灌漿耗材成本。同時注漿過程不易中斷，大幅提高了施工效率。

四是二次噴射。使用交替噴射的方式，第一次使用限制性噴射，第二次使用滲透性噴射，兩次噴射都要關注注漿管的壓力值，最大程度確保漿液進入土層時良好的滲透效果，以確保施工質量[3]。

4.2.3" "WSS工法質量保障措施

為確保施工質量符合規范要求，每個工序和步驟都要做到位，WSS工法質量保障措施主要包括以下幾點：一是鉆孔完成定位后，必須對照施工要求進行復查，并認真觀察在鉆孔時是否有溢水現象，一旦發生溢水必須先行注水，停止溢水后找出原因并進行針對性調整；二是應該嚴格控制兩種漿液的配比，管控好注漿壓力，發生溢漿等問題后等待注漿量合格后再進行整改；三是注漿作業完成后，應及時記錄施工數據，并組織人員進行監控和施工檢查，防止地面出現不正常沉降、隆起或溢漿等情況。

4.3" " 土壓平衡盾構下穿作業后沉降控制

為確保新建地鐵和既有地鐵間剛性連接性良好，需要在土壓平衡盾構下穿作業時控制沉降程度。在作業過程中需要將矩形截面分為六個部分，每個部分距離大約5m，采取超前注漿的方式進行地層加固，接著使用高強度鋼材完成鋼架支撐，在穩定性不足的區域使用漿液進行封閉。

4.3.1" "分區域開挖

根據工程設計要求，把整塊待挖區域分成若干個小區域組織開挖，挖掘順序為從上到下，以避免下導洞發生沉降、導洞發生疊加。另外，這種挖掘方式也可以顯著降低在施工過程中累加的土的應力，并能有效釋放應力，防止土方開挖作業時損壞地質結構，進一步提高隧道施工質量。

4.3.2" "鋼結構支護

支護施工時，應當使用高強度的優質鋼材，鋼架間的距離要求為0.3m，并使用角鋼將相鄰鋼架通過焊接相連，以提高支護效果。鋼架兩側需要插入1根或數根鎖腳錨管，通過鋼筋在工字鋼上進行固定。二襯施工時，技術人員應時刻注意地質應力對鋼結構形狀產生的影響，并提前制定應急措施。

4.3.3" "新建地鐵初支架與既有地鐵線路貼合

初支架與既有地鐵隧道底部的相對位置為相切，二者間的縫隙應當使用楔子處理，避免出現縫隙引起既有地鐵的過度沉降。需要特別注意注漿管的預埋，注漿管中應當用水泥漿注滿，用以提高鋼架的支撐力。注漿作業中需要關注具體注漿量，杜絕發生少注或漏注的情況。可使用木楔在鋼架底端墊實，進一步提高鋼架的支撐力[4]。

4.3.4" "密排鋼施工

對于新建地鐵與既有地鐵重合區域，應當在既有地鐵底部使用鋼架排列緊實。所有的鋼架都要使用角鋼進行二次焊接，使其形成密實的支護結構。

4.3.5" "回填注漿作業

在支護作業前，應當在鋼架環方向安裝多重小導管，安裝后3h左右開始回填注漿，用以提高隧道周圍區域土的強度，避免出現異常沉降的現象。

5" "結語

新建地鐵隧道下穿既有地鐵項目具有施工難度大、技術復雜、危險性強的特點。技術人員必須提前做好施工準備工作，制定全面的應急預案措施，保障施工作業的正常進行。在施工中必須嚴格執行相關規范要求，遇到突發情況需及時合理調整方案，項目全程做好質量檢測工作，出現問題及時處理，以確保新建地鐵和既有地鐵的運行安全。

參考文獻

[1] 張學成.新建地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術研究[J].商品與質量，2021，25（19）：150-151.

[2] 徐福田.地鐵隧道近距離下穿既有車站施工技術研究[J].鐵道建筑技術，2013（S1）：52-55.

[3] 萬良勇，宋戰平，曲建生等.新建地鐵隧道零距離下穿既有車站施工技術分析[J].現代隧道技術，2020，52（1）：168-176.

[4] 王繼山.新建地鐵隧道下穿既有地鐵施工技術[J].交通世界，2018，25（21）：172-173.