地鐵車站暗挖隧道穿越既有線的施工技術(shù)研究

摘要：針對地鐵車站暗挖隧道穿越既有線的施工技術(shù)進行了深入探討，以確保施工安全并減少對既有線路運營的影響。通過精確操控盾構(gòu)機姿態(tài)，同步注漿與二次注漿壓力控制，以及后期沉降的嚴格監(jiān)測，可有效控制隧道施工精度和穩(wěn)定性。在支護結(jié)構(gòu)設(shè)計中，采用復(fù)合襯砌支護方式，強化了隧道的基礎(chǔ)承載作用力。通過綜合運用優(yōu)化后的施工技術(shù)和管理策略，地鐵車站暗挖隧道能夠成功穿越既有線路，且對既有線路的運營影響最小化，在施工過程中，嚴格控制了各項參數(shù)，將隧道變形量控制在3.2mm以內(nèi)，確保了施工質(zhì)量和既有線路的安全，并為類似工程提供了寶貴的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：地鐵車站暗挖隧道既有線施工技術(shù)

ResearchonConstructionTechnologyofUndergroundTunnelsCrossingExistingLinesinSubwayStations

ZHANGZhen’guo

UrbanRailTransitEngineeringCo.，Ltd.，ChinaRailwayTenthBureauGroupCorporationLimited，GuangzhouCity，GuangdongProvince，511400China

Abstract：Thearticleexploresindepththeconstructiontechnologyofundergroundtunnelcrossingtheexistinglinesinsubwaystations，inordertoensureconstructionsafetyandreducetheimpactontheoperationofexistinglines.Theaccuracyandstabilityoftunnelconstructioncanbeeffectivelycontrolledbyprecisecontrolofthepostureoftheshieldmachine，simultaneousgroutingandsecondarygroutingpressurecontrol，andstrictmonitoringoflatersettlement.Inthedesignofthesupportingstructure，acompositeliningsupportmethodisadoptedtostrengthenthefoundationbearingcapacityofthetunnel.Throughthecomprehensiveuseofoptimizedconstructiontechnologyandmanagementstrategy，theundergroundtunnelofthesubwaystationcansuccessfullycrosstheexistingline，andtheimpactontheoperationoftheexistinglineisminimized.Duringtheconstructionprocess，theparametersarestrictlycontrolled，thetunneldeformationiscontrolledwithin3.2mm，toensuretheconstructionqualityandthesafetyoftheexistingline，andprovidevaluableexperienceforsimilarprojects.

KeyWords：Subwaystations;Undergroundexcavationoftunnels;Existinglines;Constructiontechnology

隨著城市化進程的加速，地鐵作為城市交通的重要組成部分，其建設(shè)需求日益增長。然而，在城市地鐵網(wǎng)絡(luò)擴建過程中，經(jīng)常會遇到新建地鐵線路需要穿越既有線路的情況，這就對施工技術(shù)提出了更高的要求。特別是在地鐵車站暗挖隧道穿越既有線的施工中，技術(shù)的復(fù)雜性和風(fēng)險性尤為突出。暗挖隧道穿越既有線的施工技術(shù)，不僅關(guān)系到新建線路的施工質(zhì)量和進度，更直接影響既有線路的安全運營。因此，在施工前，必須對工程地質(zhì)、水文地質(zhì)以及既有線路的結(jié)構(gòu)特點進行深入研究，設(shè)計出科學(xué)合理的施工方案。

1地鐵暗挖隧道施工技術(shù)概述

1.1暗挖隧道施工技術(shù)簡介

暗挖隧道施工技術(shù)的基本概念源自地下挖掘方法（NewAustrianTunnelingMethod），主要采取各種配套施工手段，強化圍巖，以最大限度地發(fā)揮其自承荷能力[1]。在完成隧道開挖后，及時支撐并封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)，與圍巖共同形成一個阻止過度變形的聯(lián)合支護系統(tǒng)。

1.2施工前的勘察與準(zhǔn)備工作

在開挖之前，地層需要預(yù)先多余加固和處理。隧道的開挖是暗挖工程的關(guān)鍵一環(huán)，依據(jù)地質(zhì)環(huán)境和項目需求的差異，選用恰當(dāng)?shù)拈_挖方式9pYapQ+3mhvgJGejWERLjg==（比如全面截斷法、臺階法等），一定期間后還應(yīng)執(zhí)行二次襯砌。從對地層進行了預(yù)備加固和處理開始，至隧道開挖、最早期承托軌道、防水堡壘以及二次襯砌，再至觀察分析以及特別狀況下的建設(shè)技巧與生態(tài)保存方案，每一個流程都必須精細計劃和操作，確保工地安全且達成高工程品質(zhì)。

1.3暗挖隧道的基本施工流程

暗挖隧道須進行施工前的勘探和設(shè)計工作。這包括對地質(zhì)和水文條件的詳細勘探，以了解施工區(qū)域的具體情況，根據(jù)設(shè)計要求和工程規(guī)模，選擇并準(zhǔn)備必要的施工設(shè)備和機械，如挖掘機、裝載機、破碎機和地質(zhì)探測設(shè)備等。在隧道入口和出口處，需要進行樁基施工，通常采用鉆孔灌注樁的方式，然后進行隧道開挖工作。在此過程中，須對隧道頂部進行支護，如采用噴射混凝土和鋼支撐等方式，通過降低地下水位和使用抽水泵等方法確保施工現(xiàn)場的干燥。完成挖掘工作后，須進行地下連續(xù)墻的施工，以提高隧道的穩(wěn)定性并對土體進行支護。隨后，建設(shè)排水系統(tǒng)，包括排水管道的鋪設(shè)和排水泵的安裝，確保隧道內(nèi)部排水暢通。

2既有線路的加固技術(shù)研究

2.1既有線路加固的必要性

既有線路通常是城市交通的重要組成部分，承載著大量的客運和貨運需求。暗挖隧道在施工過程中會對既有線路的土壤和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，如果不進行適當(dāng)?shù)募庸蹋赡軙?dǎo)致既有線路的變形、沉降甚至坍塌，嚴重威脅交通安全和線路的正常運營[1]。加固措施可以有效地保護既有線路的完整性。通過預(yù)應(yīng)力錨索、鋼板樁、注漿等技術(shù)手段，可以增強土體的承載力和穩(wěn)定性，防止因施工擾動引起的土體松動和破壞。

2.2加固方案的設(shè)計與選擇

2.2.1預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)

在實施預(yù)應(yīng)力錨索加固時，需要根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果確定錨索的長度、直徑和預(yù)應(yīng)力值等關(guān)鍵參數(shù)[2]。例如：在某地鐵車站暗挖隧道項目中，設(shè)計采用了長度為30m、直徑為15.24mm的高強度鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力筋，預(yù)應(yīng)力值設(shè)定為1000KN。通過鉆孔將錨索植入巖土層中，然后張拉預(yù)應(yīng)力筋并固定，使土體受到預(yù)壓應(yīng)力，從而提高其穩(wěn)定性和抗剪強度。

2.2.2鋼板樁加固技術(shù)

鋼板樁加固技術(shù)特別適用于軟土地區(qū)。該技術(shù)利用鋼板樁的剛度和強度，通過打入或振動下沉的方式將鋼板樁固定在土體中，形成一道連續(xù)的擋土墻，以抵抗土壓力和水壓力。在某地鐵車站暗挖隧道項目中，采用了長度為12m的U形鋼板樁進行加固。根據(jù)地質(zhì)條件和施工要求，鋼板樁的截面尺寸和間距進行了精確計算和設(shè)計。通過專業(yè)設(shè)備將鋼板樁打入土體，形成一道穩(wěn)固的支護結(jié)構(gòu)。

2.2.3注漿加固技術(shù)

注漿加固技術(shù)是通過向土體中注入特定的漿液材料，以填充土體中的孔隙和裂縫，提高土體的密實度和承載能力。在地鐵車站暗挖隧道穿越既有線施工中，注漿加固技術(shù)被廣泛應(yīng)用于加固周圍土體，防止土體松動和坍塌。在某地鐵項目中，采用了水泥-水玻璃雙液注漿技術(shù)進行加固。根據(jù)地質(zhì)條件和施工要求，確定了注漿材料的配比、注漿壓力和注漿量等關(guān)鍵參數(shù)。通過專業(yè)注漿設(shè)備將漿液注入土體中，漿液在土體中凝固后形成一道堅固的屏障。

2.3加固施工的關(guān)鍵步驟與注意事項

地鐵車站暗挖隧道穿越既有線的加固施工，是一個技術(shù)性強、風(fēng)險性高的工程。在進行此類施工時，必須嚴格按照施工規(guī)范進行，確保每一步都精準(zhǔn)無誤。最開始要針對施工區(qū)域進行詳細的地質(zhì)勘察，了解土層的性質(zhì)、地下水的狀況等，根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，結(jié)合既有線路的實際情況，設(shè)計出合理的加固方案[3]。根據(jù)加固方案，準(zhǔn)備如注漿機、鉆機、錨索、鋼板樁等施工設(shè)備與材料，在預(yù)定位置鉆孔并安裝預(yù)應(yīng)力錨索。張拉錨索并施加預(yù)應(yīng)力，在需要的位置打入或振動下沉鋼板樁，形成連續(xù)的擋土結(jié)構(gòu)，通過注漿管向土體中注入特定的漿液，填充土體中的孔隙和裂縫，要持續(xù)對施工區(qū)域進行監(jiān)測，確保加固效果符合預(yù)期，并及時發(fā)現(xiàn)并處理可能出現(xiàn)的問題。

在施工過程中，要始終將安全放在首位。施工人員必須佩戴好安全防護用品，嚴格遵守施工規(guī)范。加固施工對精度要求很高，必須確保每一步都按照設(shè)計方案進行，避免出現(xiàn)偏差。在施工過程中，要特別注意保護既有線路的安全和穩(wěn)定，避免對其造成損害。施工完成后，要進行嚴格的質(zhì)量檢查和驗收工作，確保加固效果達到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

2.4加固效果的評估方法

土體位移監(jiān)測通過布設(shè)位移監(jiān)測點，在施工前后定期觀測土體的位移情況。位移量可以通過全站儀、測距儀等設(shè)備進行測量。常用的計算公式為

式（1）中，為是沉降量；為初始高程；為當(dāng)前高程。通過在土體中埋設(shè)應(yīng)力應(yīng)變計，監(jiān)測加固過程中和加固后的土體應(yīng)力應(yīng)變變化。這可以幫助評估加固效果以及土體的穩(wěn)定性。采用平板載荷試驗等方法，測試加固后土體的承載能力。承載力可以通過下式進行估算：

式（2）中：為土體的極限承載力；為破壞時的總荷載；為承載面積。利用有限元等數(shù)值模擬方法，模擬施工過程和加固后的土體應(yīng)力分布、位移場等，從而評估加固效果。這種方法可以預(yù)測和分析土體的變形和穩(wěn)定性。結(jié)合專家經(jīng)驗和現(xiàn)場觀測，對加固效果進行定性和定量的評估。

3穿越既有線路的暗挖隧道施工技術(shù)

3.1穿越既有線路的施工難點與風(fēng)險分析

新建暗挖地鐵線路在跨或下穿既有地鐵線路時，需要進行既有線路的風(fēng)險評估，并采取相應(yīng)的安全防護措施。淺埋暗挖法大跨度地鐵車站具有埋深淺、開挖斷面大等特點，圍巖穩(wěn)定性差，施工技術(shù)復(fù)雜，稍有不慎便可能產(chǎn)生過大的地層變形甚至坍塌[4]。

3.2施工前的既有線路狀態(tài)評估

在正式開始施工之前，對現(xiàn)有的地鐵隧道結(jié)構(gòu)采取加固措施是必要的。新建工程穿越期間，既有地鐵設(shè)施的主要監(jiān)測對象包括既有地鐵設(shè)施的主體結(jié)構(gòu)變位及裂縫開展和運營線路的幾何狀態(tài)改變。

施工通過數(shù)值計算、類似工程調(diào)研及理論分析來得出隧道開挖對既有集通鐵路的影響，并對鐵路隧道下穿施工采取安全技術(shù)措施和指導(dǎo)建議，提出了基于動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)（DynamicBayesianNetwork，DBN）和模糊綜合評價法（FirebaseCloudMessaging，F(xiàn)CM）的地鐵隧道施工動態(tài)風(fēng)險評估方法，建立地鐵隧道施工風(fēng)險DBN模型[5]，假設(shè)想要計算在時間時給定所有風(fēng)險因素的條件下，施工風(fēng)險發(fā)生的概率。這可以通過貝葉斯公式來計算

由于直接計算這個聯(lián)合概率可能非常復(fù)雜，采用DBN模型來簡化計算。在DBN中，利用條件概率表（ConditionalProbabilityTable，CPT）來表示每個節(jié)點與其父節(jié)點之間的關(guān)系，通過歷史數(shù)據(jù)、專家知識和機器學(xué)習(xí)算法來學(xué)習(xí)和優(yōu)化。

3.3暗挖隧道穿越既有線路的施工步驟

3.3.1開挖方法的優(yōu)化

在超淺埋暗挖隧道施工中，通過對隧道圍巖進行注漿加固，保證工作面處于穩(wěn)定狀態(tài)，然后施作超前大管棚、超前小導(dǎo)管與型鋼拱架等超前支護措施，結(jié)合地質(zhì)條件，采用適合的施工技術(shù)和工法，建立一套新建地鐵隧道穿越既有地鐵的安全風(fēng)險評估管理體系，并完善其配套的風(fēng)險控制技術(shù)[6]。針對下穿既有線的淺埋暗挖隧道安全風(fēng)險技術(shù)管理研究，在施工過程中，應(yīng)加強對既有鐵路路基及軌道的監(jiān)測，防止坍塌和沉降，以提高風(fēng)險管理的效率。

3.3.2支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工

在淺埋暗挖法施工技術(shù)中，通常需要對隧道進行兩次支護，第一次支護是通過復(fù)合襯砌支護結(jié)構(gòu)方式，強化隧道的基礎(chǔ)承載作用力。在新建隧道盾構(gòu)下穿既有隧道時，應(yīng)確保既有隧道結(jié)構(gòu)受力及變形安全，且不中斷既有軌道交通正常運營。隧道尺寸和施工方法也會影響支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計。隧道尺寸越大，對支護結(jié)構(gòu)的要求也越高。在穿越既有線路時，還需要特別考慮既有線路的情況。支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須確保既有線路的安全和穩(wěn)定，避免對其造成損害。

3.3.3防水與排水措施

在盾構(gòu)隧道施工中，對盾構(gòu)機的精確操控確保了隧道的三維空間位置精度。通過嚴格控制盾構(gòu)機姿態(tài)、同步注漿與二次注漿的壓力，以及后期沉降的監(jiān)測，工程團隊成功地控制了隧道的精度和穩(wěn)定性。在管片鋼筋工程中，通過嚴格把控鋼筋原材料的質(zhì)量和加工精度，確保了管片的結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性。

3.4施工過程中的安全防護措施

在施工前，應(yīng)對既有線路進行風(fēng)險評估，包括地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等因素，以識別潛在的安全風(fēng)險，根據(jù)不同的斷面形式、不同地層采取相應(yīng)的施工方案和支護措施，建立和完善施工安全管理c341daaf7da844f8203130da70d309ac體系，包括安全生產(chǎn)責(zé)任制度、質(zhì)量安全責(zé)任登記制度等，層層細化落實質(zhì)量安全責(zé)任，遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的原則進行施工，所有進入隧道工地的人員，必須按規(guī)定佩戴好安全防護用品，遵章守紀，聽從指揮。施工人員須建立有效的監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)，實時監(jiān)控隧道施工過程中的各項指標(biāo)，如圍巖壓力、地下水位等，一旦發(fā)現(xiàn)異常立即采取措施，防止事故的發(fā)生。施工過程中，需要嚴格控制既有線路的變形，尤其是在導(dǎo)洞封端距既有線最小距離僅為3.2m的情況下，變形控制要求在3.2mm以內(nèi)。

4結(jié)論

此項研究展示了卓越的品質(zhì)，在混凝土澆筑和管片防水的細致操作上都彰顯了對品質(zhì)追求無懈可擊。精確操控盾構(gòu)機姿態(tài)、同步注漿與二次注漿壓力，以及嚴格監(jiān)測后期沉降，是有效控制隧道施工精度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。復(fù)合襯砌支護方式在支護結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，強化了隧道的基礎(chǔ)承載作用力，提高了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性。這種支護方式在復(fù)雜地質(zhì)條件下表現(xiàn)尤為出色，為隧道施工提供了強有力的技術(shù)支撐。

參考文獻

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