单拱暗挖车站上穿既有地铁线施工技术

马晓军

摘 要：目前，建筑行业发展速度日益加快，现代建筑工程项目普遍存在复杂性和特殊性，这给工程施工带来一定的难度。在既有地铁线上方进行施工时，若卸载其顶部，会引起既有地铁结构发生变形；而在地铁运营中，对隧道结构的质量要求非常严格，因此，需采取科学合理的施工方法来控制施工中存在的质量问题。针对这种情况，就单拱暗挖车站上穿既有地铁线施工技术展开了讨论和分析，结合实际情况，采用先进、合理的施工技术，有效地控制了地铁结构的不均匀沉降和变形问题，不但保证了既有地铁的正常运行，而且还提高了既有地铁的使用寿命。

关键词：单拱；暗挖；地铁线；施工技术

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）05-0062-02

近年来，我国城市交通的整体水平得到大大提升，尤其是在地铁开通运营后，使得城市交通拥堵的现象得到明显缓解。地铁车站是地铁网络和人口流动的枢纽，由于其结构类型复杂、多样，所以，在地铁线进行施工时，需严格控制施工中存在的安全质量隐患。地铁车站开挖断面大、埋深浅，围岩大多为软土和软岩层，开挖过程中易引起地面沉降和结构变形，这在一定程度上会危及周边建筑物、地下管线和其他公共设施的安全。本文对单拱暗挖车站上既有地铁线施工技术进行探讨和分析，这对提高既有地铁线的施工水平，保证既有地铁隧道结构的稳定性和安全性都有着重大的意义。

1 工程案例

某地铁站暗挖地段位于十字交叉路口，从既有地铁线隧道上部穿过，其布置呈丁字形。暗挖段以单拱双柱复合衬砌为主要结构形式，整个结构的长度约为64 m，宽度约为24 m，高度约为10 m，覆土厚度约为6 m。暗挖地段土层结构包括回填土、粉土、中粗砂层和卵石层。暗挖段顶部是粉土层，底板是卵石层，上半部分的结构主体位于粉土层。暗挖车站上穿既有地铁线，与地铁线顶部结构外表面的距离为0.5 m。

2 既有地铁线施工中存在的问题

在既有地铁线隧道上方进行施工时，对既有地铁隧道顶部卸载会引起既有地铁结构出现变形或不均匀沉降现象。而地铁作为城市交通的重要枢纽，它对运营质量要求极高，尤其是对隧道结构要求相当严格。因此，如何采取有效的措施控制既有地铁隧道结构变形是该项工程建设中需要解决的主要问题。

既有地铁隧道的变形会随着隧道周边土体抗剪强度值的变化而发生变化，也会随着隧道卸载量的变化而变化。在暗挖车站底部和既有地铁隧道周边采用土体进行加固，能够提高土体结构的抗剪能力，进而提高既有地铁隧道顶部卸载的抗变形能力。按照施工的具体情况，采取减少单次卸载量和阶段性地施加预应力锚固等措施，可有效地补偿部分卸载量，同时，还可以避免既有地铁隧道顶部的卸载变形。还有一个原因需要格外注意，那就是地下水位和地下水量变化对既有地铁隧道卸载变形产生的影响，这两种因素的变化也会改变土体结构的抗剪强度指标，因此，在施工中需要严格控制。

在单拱暗挖车站上穿既有地铁线施工时，可采用中柱法进行施工。在施工中，对既有地铁隧道结构采取全面、系统的保护措施，可以有效地控制隧道地表不均匀沉降和围岩变形情况的发生，从而有效控制既有地铁隧道结构变形，确保变形指标等值控制在规定范围内，进而提高既有地铁线的运营水平，增加既有地铁的运营年限。

暗挖车站采用中柱法施工，是将整个断面开挖分为五个洞，即侧洞、柱洞和中洞等；采取自上而下的方法，对各柱洞进行初步支护，然后再由下至上对柱洞进行二次衬砌，以此形成梁柱支撑体系。柱洞施工完成后，再进行中洞的初期支护和二次衬砌，以此形成整个大中洞的稳定体系。最后，再进行侧洞的初期支护和二次衬砌，使整体结构闭合。采用这种施工方法，不仅可以减少单次卸载量，还能够在开挖既有地铁隧道顶部土体时，对既有地铁隧道结构进行加固处理。每完成一个洞的施工处理后，就可以设置预应力锚杆和二次衬砌，及时补偿卸载，从而形成开挖、加固、补偿的循环模式。在实际施工中，要想有效地控制既有地铁隧道结构变形，就需要从改善暗挖车站底部和既有地铁线周边土体性质、及时补偿部分卸载和降低地下水位等方面进行控制。同时，在施工中，要借助先进的监测设备，对施工全过程实施24 h监测，保证既有地铁线的安全运营。

3 施工工艺流程和操作注意事项

3.1 工艺流程

本文研究中采用中柱法进行施工，其具体的工艺流程为：施工准备→初期支护→柱洞开挖支护→柱洞二次衬砌→中洞开挖支护→中洞二次衬砌→侧洞开挖支护→侧洞二次衬砌。

3.2 施工操作中的注意事项

3.2.1 降水施工

在进行暗挖车站施工前，需采取降水措施，先降水至既有地铁隧道的底板以下，相当于对既有地铁隧道向下卸载，以此保证暗挖施工对既有地铁隧道向上卸载的平衡。同时，既有地

铁隧道周边的土体水流干后，可以提高土体结构的抗剪强度，增强既有地铁隧道结构的抗变形能力。

3.2.2 开挖支护施工

在开挖侧洞、中洞和柱洞时，可以采取台阶法进行分层、分步开挖支护，两侧洞需保持对称。在进行分步施工时，每步之间用临时中隔壁和仰拱分割。具体操作流程如下：①永久支护需采用钢格栅、连接筋和二氧化碳网喷混凝土支护体系，临时中隔壁与仰拱分割采用工字钢、连接筋和网喷混凝土支护体系。②暗挖车站外拱和侧墙径需向外放10 cm，循环进尺0.5 m。单拱拱部采用人工开挖，开挖过程中要注意各拱架之间的间距，严格按照规范要求进行开挖，避免出现超挖、欠挖的现象。③由于开挖施工较为复杂多变，开挖阶段会多次扰动土体，所以，需要在各洞室拱脚处布设锚管，并进行注浆加固，减少不均匀沉降。在条件允许的情况下，还可以采用混凝土喷注夯实。④架立钢架时，需严格控制拱架间距，安装前要核对钢架的型号、尺寸和方向，杜绝使用不合格钢架。⑤在喷射混凝土施工阶段，需保证混凝土强度，严格按照规范操作配制拌料；喷射混凝土前，需对施工缝进行清理，保证缝内无杂物和积水；在喷射混凝土结构时，不得出现脱落、露筋的现象，要保证混凝土喷射的密实度。⑥所有洞区的初期支护封闭施工完成后，即可进行初期支护背后回填注浆。在这里要采用纯水泥浆，注浆压力要适中，不宜过大，也不宜过小。在喷射混凝土前，要将注浆管预埋好，并将其与钢格栅架焊接结合，使用牛皮纸和棉纱封堵加以保护。若回填注浆后出现漏水的情况，需重新埋管注浆，重复操作，直至无漏水现象为止。

3.3 重点辅助施工

3.3.1 大管棚施工

在暗挖车站横断面的拱部范围内布置大管棚进行支护，管棚采用无缝钢管设计，然后采用水平导向钻机钻孔，最后采用夯管锤进行夯实施工。

3.3.2 小导管施工

在暗挖拱顶管棚间布置热轧钢管，根据地层情况选择水泥浆进行注浆处理。小导管头部需加工成尖锥状，尾部焊箍，管壁上需钻注浆孔，每个孔之间的间距为50 mm，注浆孔直径为6 mm。喷射混凝土施工完成后，采用风镐排设，与结构钢架钢筋紧密贴合，然后与拱架主筋焊接在一起。在进行注浆施工时，要采用水泥浆，注意控制注浆压力，直至浆液无法注入为止。

3.3.3 对既有地铁隧道进行加固施工

为了避免在暗挖车站上穿既有地铁线施工过程中引起既有地铁隧道结构变形的情况出现，应采用预注浆和锚杆技术对其进行加固施工。

采用预注浆加固施工时，应选用超细水泥浆，其抗压强度应高于30 MPa；另外，要采用二重管无收缩双液注浆技术，二重管钻机钻杆具有成孔和双液注浆功能，可以保证钻孔和注浆的连续性和快速性。在注浆过程中，要采用电子监控设备实施定向、定量和定压注浆，保证浆液固化效果良好。当注浆压力上升或浆液溢出时，应立即停止注浆，找出原因并予以处理后才能继续注浆。

采用锚杆加固施工时，锚杆间距需按照规范要求进行布置和控制，锚杆长度分为15 m和10 m，贴合既有地铁线区间采用长锚杆。锚杆材料采用一定直径的钢筋，注浆材料为水泥浆，抗压强度在30 MPa以上。在进行锚杆加固施工前，需选取2根锚杆进行钻孔、注浆和张拉力的试验，验证施工工艺和施工设别的适应性。

3.4 混凝土衬砌施工

3.4.1 底梁衬砌施工

采用大体积混凝土，注意混凝土配合比的控制，避免混凝土受温度因素的影响出现裂缝或变形。在浇筑混凝土时，采用分层浇筑的方法，严格控制分层浇筑的厚度。在钢筋铺设较为密集的地方，应选用坍落度较大的混凝土。在振捣过程中，采用小型振捣棒，避免对底座钢筋造成损伤。

3.4.2 顶梁衬砌施工

在顶梁铺设防水板时，需要预留一定的缝隙，并用双面胶将预留边缘固定住，避免浇筑混凝土时对防水板造成损伤。在顶梁截面较大的情况下，需将临时喷射混凝土提前破除，钢架不割除，底部脚手架需设立在已经施工的底梁上，并设置扫地杆和斜撑设备，避免整体刚度下降，从而导致底梁失稳。顶纵梁需采取分段施工，每段长度约为6 m，在这里要采用高性能混凝土，并设置排气孔。

3.4.3 钢管柱施工

将加工好的钢管和钢筋笼进行现场吊装，使用商品混凝土浇筑。钢管加工完成后，需要进行相应的试验，检查其垂直度和长度。钢管和钢筋笼吊装完成后，要对钢管柱的位置进行测量定位。钢管柱与底部焊接完成后，也需要采取相应的试验，确保其垂直度符合规范要求。

4 结束语

总之，进行单拱暗挖车站上穿既有地铁线施工时，必须要制订一套控制既有地铁隧道结构变形的技术措施，保证施工阶段既有地铁可以安全、稳定地运营。在既有地铁隧道上方新建地铁工程时，应保证其施工处于安全、可控的状态，确保工程顺利进行，只有这样，才能取得良好的社会效益和经济效益。另外，只有在施工中不断地积累经验，提高施工技术水平，才能为以后建设同类工程提供切实可靠的技术保障。

参考文献

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[6]王立新.重庆某暗挖地铁站下半断面开挖方案研究[J].铁道标准设计，2013（2）.

〔编辑：曹月〕

Undercutting Both Single Arch Wear the Station Metro Line Construction Technology

Ma Xiaojun

Abstract： At present， the rapid pace of development of the construction industry， the prevalence of modern construction project complexity and specificity， which brings some difficulties to the construction. When both parties subway line construction， if uninstalling the top， it will cause the existing subway structure deformation； while in the subway operations， the quality of the tunnel structure requirements are very strict， therefore， need to take a scientific and rational way to control construction construction quality problems. For this case， the station wearing a single arch Undercutting existing subway line started construction technology discussion and analysis， combined with the actual situation， the use of advanced technology， reasonable construction techniques， effective control of uneven subsidence and deformation of subway construction problems not only to ensure the normal operation of the existing subway， but also improve the life of the existing subway.

Key words： single arch； excavation； subway lines； construction technology