城市軌道交通重疊隧道外掛式聯絡通道施工關鍵技術

王 凱（上海市基礎工程集團有限公司，上海 200438）

0 引 言

隨著城市地下空間的不斷開發，可利用的地下空間變得越來越稀缺，使得城市軌道交通線路選擇余地也越來越小，在此情況下，新建城市軌道交通線路難免會以上下重疊的形式布置。為滿足城市軌道交通區間應急疏散的需求，需要在區間隧道設置聯絡通道，且聯絡通道間距≤600 m。當區間重疊段長度較長時，聯絡通道可能會設置在區間的重疊段。重疊隧道聯絡通道的施工案例在國內極為少見，而天津市軌道交通某區間的外掛式重疊聯絡通道施工更是在國內首次實施，其與常規聯絡通道施工相比有何難特點，需要采取哪些針對性措施，都亟待分析研究并在實際施工中進行驗證。

1 工程簡介

1.1 區間工程概況

天津市軌道交通10號線微山路站—財經大學站區間總長1 431 m，線路自微山路站延伸而出，經平行段、過渡段之后右線隧道上揚，左線隧道下壓，逐漸形成完全上下重疊的位置關系，重疊約1 065 m后進入財經大學站。區間共設置3處聯絡通道，其中2號、3號聯絡通道為外掛式聯絡通道，上、下洞隧道通過水平凍結暗挖的方式分別與已施工完成的豎井連接，其中2號左、右線聯絡通道為斜向重疊，3號左、右線聯絡通道為完全上下重疊，如圖1所示。

圖1 區間縱斷面示意圖

1.2 外掛式重疊聯絡通道工程概況

本文以3號聯絡通道施工為例進行介紹。3號聯絡通道施工涉及明挖豎井、左線隧道、右線隧道、左線凍結暗挖通道、右線凍結暗挖通道5個工程結構。3號聯絡通道平面及周邊環境情況，如圖2所示。

圖2 3號聯絡通道平面及周邊環境示意圖

3號聯絡通道處，左、右線隧道埋深分別為17.1 m、7.3 m，兩隧道中心線間距為9.8 m，凈間距為3.6 m。左、右線聯絡通道埋深分別為18.6 m、8.8 m，聯絡通道最大結構長度為13.8 m、最小結構長度為11.1 m，左、右線聯絡通道結構垂直凈距5.7 m、凍結壁垂直凈距1.7 m。右線通道穿越地層主要為⑥9淤泥質粉質黏土、⑥3粉土，左線通道穿越地層主要為⑧2粉質黏土、⑨2粉質黏土、⑨4粉砂。3號豎井圍護結構采用1 m厚的地下連續墻，豎井基坑長15.4 m，寬8.7 m，深約23.4 m；主體為現澆混凝土框架結構，高18.7 m，底板厚度1.1 m，左線通道處內襯墻厚度1 m，右線通道處內襯墻厚度0.8 m，如圖3所示。

圖3 3號聯絡通道縱斷面及地質圖

2 外掛式重疊聯絡通道難特點分析

聯絡通道作為高風險的地下工程，施工時稍有不慎就可能造成地下水土流失，嚴重時還會引發涌水、涌砂、地面坍塌、隧道破壞等風險。根據外掛式重疊聯絡通道與常規聯絡通道的差異，分析其難特點，能夠指導施工的風險管控重點和技術措施的制訂。具體分析情況如下。

（1）外掛式重疊聯絡通道施工涉及豎井、隧道、聯絡通道多個施工過程。施工時需解決隧道和豎井施工的相互擾動問題，上、下洞聯絡通道之間的相互影響問題，還考慮空間上各工序的可實施性和風險疊加問題。需采取針對性控制措施以減小各工序之間的相互影響。

（2）重疊聯絡通道中，下洞聯絡通道因被上洞聯絡通道阻隔，無法通過地表的監測情況分析其施工對土體的影響，而且上、下洞聯絡通道之間凍脹、融沉的相互影響也無法通過地表的監測情況體現，所以重疊聯絡通道需采取針對性的監測手段及融沉注漿措施。

（3）豎井作為聯絡通道的一個連接端，因其空間的限制，豎井側凍結孔需進行針對性布置，以保證凍結帷幕的安全可靠。豎井與隧道2種不同的結構形式，在城市軌道交通運營后可能會產生不協調的沉降位移，聯絡通道作為中間的連接結構，需處理好差異沉降問題，避免結構損壞。

3 施工關鍵技術

3.1 多個結構工程的相互影響控制

豎井、隧道、聯絡通道之間存在施工相互擾動問題，需進行合理的交叉施工控制，將彼此之間的影響降至最低。由于豎井施工可能造成土體位移、地下水土滲漏等問題，對隧道結構影響較大，所以先進行豎井施工。豎井主體結構施工完成后，再進行隧道側穿豎井施工。工期緊迫時，可在豎井底板施工完成后進行隧道側穿施工，但穿越期間需加強豎井支護體系監測，且不能進行拆撐施工。上、下洞盾構隧道遵循先下后上的順序，并且2臺盾構機掘進時保持一定的安全距離。隧道貫通后進行本隧道內的聯絡通道施工，避免盾構掘進與聯絡通道施工的相互影響，上洞聯絡通道凍結孔施工應與下洞盾構接收錯開，避免風險疊加。綜上所述，合理的外掛式重疊聯絡通道系統總體工序控制，如圖4所示。

圖4 外掛式重疊聯絡通道系統施工流程圖

3.2 凍結暗挖通道的相互擾動控制

3.2.1 交叉施工控制

凍結暗挖通道主要施工工序為鉆孔、凍結、開挖、構筑、融沉注漿等。條件允許的情況下，在下洞通道主體結構施工完成、地層融沉基本穩定之后再進行上洞通道施工，這樣上、下2個聯絡通道相互擾動較小。實際施工時，綜合考慮進度、成本等因素，2個聯絡通道需要進行交叉施工。

上洞通道鉆孔、開挖、構筑施工期間，需在豎井內搭設平臺。由于豎井內空間狹小，平臺搭設完成后，下洞通道無施工空間，所以在下洞通道凍結期間進行上洞通道鉆孔施工，鉆孔完成后拆除平臺再進行下洞通道開挖及構筑。上洞通道鉆孔施工可能會對下洞通道已形成的凍結壁造成破壞，所以上洞通道鉆孔需在下洞通道積極凍結完成前施工完畢。若下洞通道凍結壁出現損傷，則可以有時間繼續凍結修復，并需要加強開挖前的凍結效果驗收。

下洞通道開挖與上洞通道凍結的部分時間同時進行，下洞通道開挖造成的上部土體沉降可能會造成上洞通道凍結壁受損，同時上、下洞通道凍結產生的凍脹力可能會對下洞開挖的通道產生擠壓，給開挖施工帶來風險。因此，上洞通道凍結在下洞通道開挖后進行，下洞通道在上洞通道凍結壁交圈前完成構筑施工。若上洞通道凍結時間過早，上、下洞通道凍結體經過長時間發展，地層凍脹力過大，可能造成下洞通道凍結帷幕破壞，嚴重時造成開挖通道坍塌。

綜上所述，合理的重疊聯絡通道工序控制流程，如圖5所示。

圖5 重疊聯絡通道施工流程圖

3.2.2 暗挖施工控制

為保證通道開挖安全同時減小開挖施工對重疊聯絡通道的擾動，本工程采取縮小開挖步距的方式，每開挖進尺0.5 m，立即架設鋼格柵進行初襯混凝土噴射，做好工序銜接，并采用超早強快硬混凝土，盡早形成初支強度。

3.2.3 多點位深層土體監測

下洞聯絡通道因被上洞聯絡通道阻隔，無法通過地表的監測情況分析其施工對土體的影響，所以除常規的地表、隧道、通道監測外，還需在上、下洞通道之間進行土體沉降監測。

本工程采用振弦式多點位移計進行自動化監測，每點變形量量程選用100 mm。振弦式多點位移計安裝在地面垂直鉆孔里，由錨頭、測桿、PVC保護管、過渡管、安裝基座等部分組成。位移計安裝到位后，對垂直孔進行灌漿回填，之后通過液壓泵控制，液壓錨頭的3個爪彈開，固定于周邊土體，后續周邊土體的位移將通過錨頭傳遞給測桿，測桿與基座連接。測量是在基座進行的，該基座是帶有傳感器的電測基座。

在聯絡通道東西兩側分別布設2個測孔，測孔位置避開地下管線，如圖6所示。每孔豎向布設3個測點，深度分別為10.4 m、15.5 m、20.2 m，如圖7所示。

圖6 測點平面布設位置

3.2.4 融沉注漿控制

下洞通道融沉注漿前期，上洞通道先后進行凍結、開挖、構筑施工。若注漿量、注漿壓力控制不良，造成上洞通道下部土體沉降或隆起過大，可能會對上洞通道凍結壁造成損傷，嚴重時造成凍結管斷裂、開挖面失穩、結構開裂等風險，所以需采取針對性的融沉注漿控制措施。

本工程下洞通道開挖期間，在下洞通道上方布設了土壓傳感器，用以監測凍脹、融沉注漿等對土體的擠壓情況。融沉注漿時根據上、下洞通道之間土體沉降情況、地層壓力變化進行多點位分層次的微擾動融沉注漿，補償凍土融沉的同時減小對周邊地層的擾動。

3.3 凍結孔布置

由于豎井兩側結構限制，豎井側凍結孔呈發散型向隧道側布置，且豎井側凍結孔布設應盡量避開結構梁柱位置。右線通道豎井側為主側孔，隧道側頂部和底部各設置1排短孔和豎井側凍結孔交叉，加強喇叭口位置凍結壁。左線通道由于豎井側底板限制，下部孔布設位置也受限，選擇隧道側作為主側孔，豎井側頂部和底部各設置1排長孔和隧道側凍結孔交叉，加強喇叭口位置凍結壁，如圖8所示。左、右線聯絡通道各設置若干穿透孔，供隧道側凍結孔和冷凍排管需冷用。另在隧道側沿管片內弧面敷設5排冷凍排管，以加強對管片處的保溫效果。

圖8 左、右線聯絡通道凍結孔立面布置圖

需注意，豎井側邊墻孔開孔位置距離豎井內襯墻僅為0.15～0.25 m，實際施工時鉆孔比較困難，后續類似工程在設計豎井尺寸時需考慮到開孔鉆機施工的空間，一般開孔位置距結構側墻需大于0.4 m。左線通道之所以將主側孔布置于隧道側，是由于豎井底板與聯絡通道地板高度一致，底部無法布置小角度的長孔。后續類似工程可將豎井底板低于聯絡通道底板2 m左右，這樣可以將主側孔布置于凍結站及開挖面一側，更為科學合理。

3.4 聯絡通道與豎井連接部位處理方式

聯絡通道初襯鋼筋與豎井地連墻鋼筋通過地墻上預留的接駁器連接，聯絡通道二襯鋼筋與豎井內襯墻鋼筋通過內襯上預留的接駁器連接，聯絡通道二襯在地連墻的位置設有一圈垂直變形縫，變形縫位置從聯絡通道二襯的縱向主筋斷開，兩側用M型鋼筋在中間設置鋼邊止水帶。聯絡通道與豎井連接部位設置變形縫，主要應對因豎井和隧道沉降變形不協調而引起聯絡通道結構開裂的隱患問題。給聯絡通道留有一處釋放應力和變形的位置，變形設置于地墻范圍內又可以使變形量有一定的約束，不至于變形過大造成聯絡通道結構損壞。聯絡通道與豎井連接部位結構形式，如圖9所示。

圖9 聯絡通道與豎井連接部位結構形式

4 結 語

通過對外掛式重疊聯絡通道施工關鍵技術的研究和實施，外掛式重疊聯絡通道已順利完工，上、下洞聯絡通道結構滲漏較少，地表、隧道、聯絡通道沉降未超過設計及規范要求，具體情況如圖10所示。

圖10 各項監測數據最大累計值

通過對同一投影位置的地表監測點和上、下洞聯絡通道之間的深層監測點（如圖7所示的測點1-2）進行歷時沉降數據曲線對比分析，發現：上洞鉆孔施工對下部土體影響較??；下洞開挖階段上部土體有一定的沉降發生，但變化量較小，對上洞凍結壁的影響可控；下洞融沉注漿期間，由于采取了微擾動注漿措施，上、下洞之間的土體沉降較穩定，未對上洞通道施工造成明顯影響。具體情況如圖11所示。

圖11 地表與深層監測點歷時數據曲線對比

本工程由于周邊環境限制，未采用全凍結暗挖或盾構穿越豎井方案進行重疊隧道聯絡通道施工，但外掛式重疊聯絡通道的成功實施為將來城市軌道交通聯絡通道施工提供了更多選擇，后續類似工程施工需進一步做好重疊隧道間距布置、豎井的空間布置，并做好鉆孔施工水土流失、凍結期間地層泄壓、開挖支護、微擾動融沉注漿等方面的控制。