城市地铁下穿客运专线变形控制技术

房师涛

中水电南方建设投资有限公司 四川成都 610212

摘要：随着城市轨道交通行业的迅猛发展，出现了大量新建地铁隧道穿越既有铁路的工程。新建地铁盾构隧道下穿既有铁路线路过程中不可避免会造成开挖面周围土体的扰动，进而引起地表变形，使既有铁路线路发生隆沉变形，过大的变形甚至会影响铁路的运营安全。本文针对地铁采用矿山法下穿客专进行阐述分析。

关键词：地铁下穿客运专线；矿山法；施工技术

1、工程概况

（1）工程背景

被穿越客运专线采用CRTSⅠ型板式无砟轨道，扣件采用WJ-7型扣件。地铁开工建设时，被穿越的客专已开始静态验收，无砟轨道线路钢轨已精调并焊接锁定，工后沉降要求高。

若按照车站施工完成后，盾构掘进下穿高铁，则高铁运营后才能施工至客专下方，盾构施工对上方铁路沉降控制风险极大。

为减少地铁施工对客专的影响，结合中间风井的设置，于客专旁设置中间风井，采用暗挖法提前施工客专下方隧道，于客专运营前前完成矿山法隧道的施工。

图1 矿山法隧道与客专位置关系平面示意图

（2）工程地质情况

根据地勘资料显示，穿越段主要地层为由上至下依次为人工素填土、粘土、泥岩。

名称 容重

/ 弹性模量

泊松比

粘聚力

内摩擦角

层厚m

人工素填土 19 / / / / 3

粘土 19.9 7 0.31 35 14 5.3

全风化泥岩 20 8 0.3 20 15 6

强风化泥岩 22.1 16 0.25 25 25 4.5

中风化泥岩 23.4 30 33 9

2、优化设计

（1）平面优化

客专于D1K153+700～+750段以框架涵上跨城市道路，框架涵本身刚度较大，且框架涵底部采用CFG桩地基加固，有利于沉降控制。故选择地铁从成洛路下穿隧道框架段下方通过，且下穿段线间距增大为21m。

CFG桩地基加固参数如下：CFG桩直径0.5m，间距1.5m，桩长约7.5m，采用梅花形布置，掺水泥级配碎石

（2）线路纵坡优化

调整线路纵断面，增大隧道埋深，使矿山法隧道完全位于中风化泥岩地层内，拱顶埋深27.7m，拱顶上约9m为中风化泥岩层。

（3）设计参数

区间正线矿山法隧道断面近似为圆形结构，内净高为8.1m，内净宽为8m。初期支护采用间距0.5m的 I22全环型钢钢架，及0.3m厚C25早强喷射混凝土；二衬采用0.5m厚C40钢筋混凝土。超前支护采用自进式锚杆。

3、施工工艺控制

矿山法隧道施工中重点从以下几个方面进行进行工艺控制：

（1）严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的18字原则组织施工。

（2）拱部120度范围设置超前自进式锚杆，外插角10度，注浆压力0.8～1.2MP，注浆类型为1：1水泥浆液。过程中严格执行经试配选定的配合比，控制注浆压力及稳压时间，以保证浆液的渗透范围。

（3）为减少爆破震动对地面客专沉降的影响，采用人工风镐配合挖掘机破碎锤方式进行开挖。

（4）为确保左右线同时施工时的安全，左右线开挖错开5m米进行。

（5）开挖时遵循及时封闭的施工原则。做好土方开挖、钢架安装、初支混凝土喷射工序的协调配合，做到工序间无缝搭接，使隧道开挖后及时封闭成环，保证隧道的初支稳定性。

（6）采用上下台阶法施工，上台阶预留核心土，核心土按1：0.3放坡，长度1.5m～2m。

（7）下台阶施工时，开挖采用左右侧边墙错位开挖的方式进行，以防整环拱脚全部悬空。先开挖一侧的边墙，开挖步距为一个钢架间距，单侧挖至设计轮廓后，安装钢架，喷射混凝土；单侧完成后再进行另一侧边墙的开挖及支护，最后实施剩余的仰拱。

（8）初支封闭成环后，及时进行背后注浆，注浆压力0.3～0.5mpa。注浆管采用Φ42钢花管，壁厚3.5mm，长度0.7m，注浆管间距1.0m×1.0m，梅花型布置。注浆管在初支混凝土施工前进行预埋，注浆管外露初支结构0.15m，采用注浆机注1：1水泥砂浆。

4、监测方案

监测工作的目的是获取隧道变形及地表的沉降数据，确保客运专线轨道沉降满足要求。监测内容主要包括地表沉降、客专路基沉降、拱顶下沉等。

4.1地面及路基沉降监测点布置

地表沉降观测点：沿线路中线每5m布设一个断面，每个断面11个点。

地表测点布置图

路基沉降观测点：沿线路前进方向在线路股道之间以及最外侧两侧股道之间设置沉降观测点，观测点间距为5m，总监测范围为160m。

4.2、既有铁路路基沉降控制指标

由于客专无碴道床沉降值涉及到铁路轨道结构安全及铁路行车安全，其控制指标应当充分考虑既有铁路轨道变形控制标准，并根据既有铁路现状周边设施，参考国内类似工程经验和现场测试数据，在综合考虑理论计算分析值的基础上考虑一定的安全系数，制定路基沉降控制标准，见表2。

客专无碴轨道路基沉降值控制指标mm

变形 报警值（mm） 控制值（mm）

客专路基段 1.5 2.5

4.3监测频率

监测频率为：在施工前前进行第一次监测，以取得基准数据。距掘进面<2b（b为洞径）时，6次/天；距掘进面<5b 时，2次/天；距掘进面>5b时，2次/周。

4.4监测结果分析

根据监测数据分析，矿山法隧道完成后，客专路基最大沉降量为1.6mm。

5、结论

根据项目特点及现场地质条件，提出了客专段矿山法穿越的施工方案，在客专运营前施工完成地铁，极大的降低了地铁运营风险。

按照“管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，勤量测”矿山法隧道施工原则，可有效控制沉降。研究成果对类似工程有借鉴价值。

参考文献：

[1]王晓峰 隧道浅埋暗挖法下穿既有建筑施工综合技术[J] 公路交通科技 2013.8 189-192

[2]劉春阳 地铁盾构隧道下穿既有铁路安全性分析[J] 石家庄铁道大学学报（自然科学版）2013.9 69-72

[3]王东元 既有线下邻近大断面地铁双隧道暗挖施工对地表形变的影响 岩石力学与工程学报 2014.8 4075-4085