超小净距地铁隧道近距离下穿地下过街通道设计施工技术研究

程龙

（中铁第六勘察设计院集团有限公司隧道设计分公司，天津300131）

1 引言

随着国家城市化进程的不断推进，交通拥堵问题日益突出，成为制约大城市发展的瓶颈问题。城市轨道交通以其节能、环保、快捷、运量大等优势而被广泛应用和推广。近几年城市轨道交通迅猛发展，其建设环境也日益复杂，近接施工、下穿施工等问题不断涌现。吴昊【1】对青岛地铁2 号线下穿地下商业街设计、施工情况进行了详细的分析研究；李倩倩【2】等对北京地铁6 号线平安里—北海北站区间下穿既有4 号线区间隧道工程变形特性进行了分析；梁建波【3】对广州地铁7 号线钟汉区间下穿3 号线结构沉降进行了系统分析。上述研究成果多以对周边建筑物的影响作为研究对象，新建隧道自身条件较简单。对于自身条件复杂情况下下穿建筑物施工的研究成果较少涉及。

鉴于此，本文以青岛地铁1 号线西青区间为例，对超小净距地铁隧道近距离下穿地下过街通道进行分析研究，为后续工程提供借鉴和参考。

2 工程概况

2.1 项目概况

青岛地铁1 号线西镇站—青岛站区间矿山法段下穿青岛火车站地下过街通道，如图1 所示。受线路条件限制，下穿过街通道区段线间距较小，左右线隧道初支结构净距0～0.6m，其中约5m 范围左右线隧道共用初支结构。

图1 过街通道与区间隧道平面位置关系

地下过街通道为钢筋混凝土矩形框架结构，宽11.5m，高约4m。底板位于第四系粉质黏土中，埋深约6m，隧道拱顶至过街通道底板净距4.3～4.6m。

2.2 工程地质及水文地质

下穿段隧道洞身位于强～中风化花岗岩地层，隧道拱顶覆盖层主要为杂填土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土层及强风化上亚带。第⑦层粉质黏土，可塑～软塑状，多含薄层粉土，土体强度中等，透水性差。1○层粉质黏土层中分布有砂砾透镜体，具有透水性。该范围临近砂层，地层极易坍塌变形，造成周边建筑物沉降、开裂等风险。

过街通道临近砂层，围岩等级Ⅵ级，地下水类型主要为第四系潜水及强～中风化基岩风化裂隙水，水量较大。

3 设计与施工方案

3.1 方案比选

青岛站为既有改造车站，是制约区间线路设计的主要因素，区间线路不具备按照标准线间距14m 进行设计的条件。受周边环境条件限制，下穿过街通道段地铁隧道线间距6.17～6.83m。根据地铁1 号线限界要求，单洞单线马蹄形隧道断面内净空宽度5.1m。基于上述线路条件，下穿段可以采用连拱隧道方案、单洞双线大断面方案及单洞单线隧道方案，方案比选如表1 所示。

表1 设计方案比选表

连拱隧道方案需分3 个导洞进行开挖，作业工序多，隧道变形控制效果差；另外，中隔墙处防水处理复杂，运营阶段容易出现渗漏水；受线间距影响，中隔墙最薄处不足0.5m，开裂风险较大。单洞双线方案隧道开挖断面大，施工扰动范围较大；虽然CRD 工法对变形控制效果较好，但隧道拱顶距离过街通道较近，施工影响较大。分离双洞方案左右先隧道分别封闭成环，能够较好地控制沉降；另外，隧道开挖断面较小，隧道拱顶可采用注浆加固措施，提高地层承载力，进一步减小开挖对过街通道的影响；此外，分离双洞方案在隧道防水处理、工程投资方面均具有一定的优势。综合以上分析，推荐采用分离双洞设计方案。

3.2 隧道支护参数

隧道下穿施工对周边建筑物的影响主要包括2 个方面：一是隧道开挖扰动地层，造成建筑物的不均匀沉降、开裂；二是爆破施工，爆破振动对建筑物造成的损坏。制定设计参数主要考虑这2 个方面。设计参数如下：

1）拱部φ76mm 中空自钻式管棚；

2）拱部φ42mm 小导管超前支护；

3）250mm 厚C25 湿喷混凝土；

4）格栅钢筋间距0.5m；

5）边墙锚杆4m，间距1.0m×1.0m；

6）300mm 厚C45 钢筋混凝土。

3.3 地层预加固处理

隧道拱顶粉质黏土层中存在一定的砂砾透镜体，具有一定的透水性；另外，风化岩与土层交界面处往往富水性较好。为避免隧道开挖过程中地下水流失造成的地层变形，同时减小地下水软化地层造成隧道坍塌风险，下穿段采取上半断面注浆方案，对隧洞拱顶3m 范围进行注浆加固，如图2 所示。

图2 注浆加固设计图

注浆采用水泥水玻璃双液浆，根据前期帷幕注浆施工经验注浆参数如下：水灰比为0.6～0.8,水泥浆∶水玻璃=1∶1（体积比），注浆压力0.8～1.0MPa。采取地层加固措施后，隧道开挖洞内基本无渗水。

3.4 施工方案

分离双洞隧道因线间距较小，Ⅱ区左线隧道与相邻右线隧道共用初支（二衬分离，初支不分离），该区段是设计施工中控制的重难点。下穿段具备由两端对向掘进的施工条件，为保障施工安全，制定总体施工方案如下：Ⅰ区开挖支护→Ⅲ区开挖支护→Ⅳ区开挖支护→Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ区二衬施工→Ⅱ区开挖支护→Ⅱ区二衬施工，区段划分如图3 所示。

图3 施工组织方案示意图

下穿段均采用环形台阶法施工，施工步序如图4 所示。施工中将拱脚稳定作为施工控制的重点，加强锁脚锚杆施工质量把控。严格控制开挖进尺，开挖1 榀支护1 榀。隧道上台阶主要为强风化花岗岩，强度较低，采用机械开挖；由于下台阶中风化花岗岩机械开挖难度较大，采用控制爆破技术。

图4 隧道施工步序图

4 工程实施效果

区间隧道施工中对过街通道沉降、位移、倾斜及裂缝进行监测，过街通道墙（柱）角及底板中部布置监测点。沉降控制值10mm，底板处爆破振速控制值1.0cm/s。下穿施工过程中采用远程实时自动化监测，监测结构显示，最大沉降约4mm。施工过程中沉降及爆破振速均未触发监测预警。

5 结语

本文以青岛地铁1 号线西青区间超小净距隧道近距离下穿地下过街通道为例进行讨论分析，得到以下结论：

1）超小净距下穿施工采用单洞双线方案、分离双洞方案、连拱隧道方案均是可行的，综合地层变形控制、工程投资、运营期防水效果等因素，采用分离双洞方案是合理可行的。

2）复合地层隧道近接施工应以控制变形和爆破振速为目标，制定设计、施工方案。现场监测数据表明，过街通道最大位移约4mm，爆破振速未超限，满足地下过街通道保护要求。