探讨城市轨道交通接驳既有结构施工安全保护方法

田志龙， 李 宁， 谢佳桓， 王长寿, 秦宗森

(中建八局第二建设有限公司 西南分司，重庆 400023)

0 引 言

随着城市快速发展，人口高度集中，交通拥堵已成为城市显著通病。轨道交通的出现大大改善了城市地面交通环境，既减少了地面拥堵，又利用其巨大的运输能力。目前中国多数一线、二线城市轨道交通网络已基本成型，随着轨道交通网络的完善，轨道工程面临一个很大的瓶颈，即在建线路与既有线路接驳换乘。如何降低在建线路施工中对既有结构的影响，减少接驳风险，成了换乘站、枢纽站施工过程中的一大难题。

1 工程概况

1.1 拟建工程概况

重庆轨道交通九号线鲤鱼池站位于江北区建新东路与长兴路交叉口南侧，沿长兴路呈东南向布置。本站为换乘站，通过换乘通道与10号线鲤鱼池站进行换乘。车站全长216.7 m，为地下两层拱形暗挖岛式车站，站台层标高约213.752 m，站厅层标高约219.102 m，共设置3个出入口、2个组风亭，以及与10号线鲤鱼池站的换乘通道。

拟建项目对既有轨道线路影响范围包括10号线鲤鱼池～曾家岩区间以及10号线鲤鱼池站。

1.2 既有轨道10号线概况

既有轨道10号线于2017年建成，2017年底正式运营，现已开通运营2年余，运营正常。

2 工程重难点

九号线鲤鱼池站位于10号线轨道保护区范围内的结构包括：车站主体结构、厅厅换乘通道、台台换乘通道、2号风道、风井部分位置、3号安全出入口、2号无障碍电梯井、换乘通道排烟通道部分位置。

根据《城市轨道交通结构安全保护技术规范》(CJJ/T 202-2013)，该项目外部作业影响等级按附录A计算，外部作业影响等级划分参照《城市轨道交通结构安全保护技术规范》，影响等级划分同时按照《城市轨道交通结构检测监测技术标准》(DBJ 50/T-271-2017)进行复核，从严判定影响等级[1](表1)。

表1 作业影响等级划分标准

该项目外部作业对车站的影响见表2，对区间的影响见表3。

表2 项目对车站影响

表3 项目对区间影响外部

(1)拟建九号线鲤鱼池站与10号线区间隧道最小水平距离23.734 m，DK14+104.346～DK14+128.346段对10号线影响等级为二级。

(2)拟建台台换乘通道与10号线区间隧道最小垂直距离0.41 m且与10号线换乘通道结构相接，全范围对10号线区间及车站影响等级为特级；拟建厅厅换乘通道与10号线换乘通道结构相接，K0+44.8～118.4段对10号线车站主体隧道影响等级为特级、一级。

鲤鱼池站主体结构、附属结构与10号线位置关系平面图如图1所示，其中单斜线范围为特级、一级影响区，双斜线范围为二级影响区。

图1 鲤鱼池站主体结构、附属结构与10号线位置关系平面图

3 管控措施

3.1 施工振动影响控制措施

由于九号线鲤鱼池站台台换乘通道、排烟通道施工处于10号线区间30 m控保范围以内，若采用控制爆破法开挖，爆破产生的地震波传播至10号线区间引起振动，因临近距离较短，爆破振速极难控制在1.5 cm/s以内。

厅厅换乘通道距离较长，其中有39 m区域即K0+81～120范围处于10号线区间30 m控保范围以内，其余位置距离10号线距离大于30 m。30 m距离以外位置，若优化爆破设计方案，采用合理的方式，可以将爆破振速控制在1.5 cm/s以内。

在项目部经过反复计算后，得出结论，在距离10号线结构30 m范围内不采用爆破施工。利用破碎油锤进行开挖岩面的凿打施工；利用机械将大大降低开挖过程中产生的振动，以此减小对10号线结构的影响。

在厅厅换乘通道K0+0～81范围施工时，采用控制爆破。严格控制爆破施工范围，距既有结构30 m以内的位置严格禁止爆破作业。

关于控制爆破的措施如下：

3.1.1 控制爆破振动措施

(1)加强放炮员队伍建设，爆破工必须经过专门培训，并持有爆破合格证；严格按照作业规程施工，严格执行“一炮三检”，“三保险”制度。

(2)制定放炮应急预案和演练工作。

(3)严格控制装药量及炮眼布置，严格按照已通过评审的方案施工。

(4)严格控制开挖循环进尺、炮眼钻孔深度、单孔装药量及单段起爆药量。

3.1.2 控制爆破噪声措施

(1)严格控制装药量及炮眼布置，严格按照已通过评审的方案施工。

(2)严格按方案制作炮泥对炮眼进行堵塞。

(3)配置足够起爆段数雷管，控制单段起爆孔数及药量，减少单段起爆声音。

(4)采用秒差雷管，加大起爆段间的间隙时间，防止爆破多段声音叠加。

3.2 施工引起的变形、沉降影响控制措施

鲤鱼池厅厅换乘通道、台台换乘通道与10号线区间隧道距离很近，项目施工后，会引起临近区间隧道产生附加水平位移和整体沉降。

控制措施如下：

(1)严格按照设计文件、安全评估等要求组织施工。

(2)横通道开挖全过程采用破碎油锤进行机械凿打开挖，缩短开挖进尺，每循环不大于1榀钢拱架支护长度，并且严格控制岩面超欠挖，减少对二次围岩应力衰减，确保横通道上覆岩体的自承性、整体性[2]。

(3)在开挖完成后，立即组织人员在掌子面利用喷射混凝土进行初喷，使岩面保持稳定，补强因开挖产生的围岩应力状态损失。在钢架、锚杆、钢筋网施工后，及时完成喷射混凝土施工。若出现喷射砼施工空洞，及时设置注浆管，对空洞位置进行注浆封闭。

(4)严格控制隧道初支底脚施工质量，必要时施工临时钢架仰拱，并紧跟仰拱底板砼浇筑施工。在初支拱架架设时保证拱架落于基岩，基岩破坏位置利用混凝土制作拱架基础，杜绝拱架发生沉降失稳。

(5)开挖掌子面随施工跟进临时集水井(集水井尺寸为长2 m×宽1.5 m×深1 m，间距10 m)，集水井距拱脚不少于1 m，将施工污水、地下水汇集至集水井内统一抽排，减少施工用水、岩系渗水对拱脚稳定性的影响[2]。

(6) 在车站主体隧道内设置应急抢险物资堆放处，备有工字钢、方木、油压千斤顶等应急抢险物资，若发生监测预警的情况，迅速利用抢险物资对预警位置初支进行加强，利用工字钢、方木、油压千斤顶进行反撑。

3.3 施工造成接驳风险分析采取措施

鲤鱼池厅厅换乘通道、台台换乘通道分别接入10号线鲤鱼池站站厅换乘通道与站台换乘通道。施工过程中产生的噪音、粉尘、有害气体及施工用水进入10号线鲤鱼池站，将影响乘客舒适度及增加车站运营管理难度。

应对措施如下：

(1) 厅厅换乘通道、台台换乘通道与10号线鲤鱼池站相接位置，均采用机械开挖，利用破碎锤对岩体进行凿除，可有利减少粉尘和噪音的产生。

(2) 合理安排施工工序。换乘通道未贯通前对10号线影响为噪声污染，所以将产生噪声较大的诸如开挖等工序安排在夜间(停运期)，初期支护(噪声较小)等工序安排在白天，减少对10号线的影响。

(3) 接驳位置：换乘通道距离10号线换乘通道接口位置5 m时，立即停止机械施工，采用人工开挖作业，降低对既有结构影响。同时保护好10号线原有封堵结构，待换乘通道作业结束，不再产生噪声、粉尘时再进行封堵结构的破除。

(4) 场地封闭：换乘通道施工前与10号线场站内管理人员进行沟通，将换乘通道相接位置采用硬质围挡封闭，围挡应考虑使用吸音材料，并覆盖环保篷布，设置警示标示牌。

(5) 降尘措施：厅厅换乘通道、台台换乘通道贯通后为减少九号线鲤鱼池站粉尘对10号线鲤鱼池站的影响，在换乘通道两端分别设置门帘，且在9号线端洞口设置喷雾降尘系统。目前鲤鱼池站车站内已开展内部结构施工，施工烟尘较小，对既有站影响不大。

(6) 防排水处理

①在隧道两侧设置排水沟(尺寸为20×10 cm，排水沟距拱脚不少于50 cm)，并与既有站站预留相接处设置截水沟(50×50 cm)，可有效控制施工用水的影响。

②在隧道施工过程中注意控制坡率，若因设计因素出现反坡，及时在掌子面位置设置临时集水坑，并对附近积水进行引流。在作业面前移后设置新的集水坑，后方集水坑及时采用素砼回填。

③二衬防水处理。具体防水措施包括以下几点。一是与既有线接驳过程中接缝防水是重中之重，同时在隧道初支面设置柔性全包防水层。二是如若既有结构预留接口处防水板、中埋止水带等防水措施损坏，应采取必要的补救措施:对预留施工缝处进行踢打，露出混凝土粗骨料后，涂刷水泥基结晶渗透结晶；在缺失防水措施位置沿环向设置内外两道遇水膨胀止水条；若接驳位置存在钢筋预留接头，应对钢筋进行保护，在钢筋与混凝土交接位置包裹遇水膨胀止水胶;在接驳施工结束后，对施工缝位置进行注浆补强，浆液选取采用环氧树脂+水泥砂浆，对潜在缝隙进行填补，并补强混凝土强度。三是对于厅厅换乘通道、台台换乘通道与10号线接驳处防水按照变形缝防水进行施做，具体要求为：环向变形缝安装止水带，净空侧设置不锈钢接水盒。

4 应急处置

4.1 施工过程中振动达到预警值、报警值时

由于本工程爆破施工点均在10号线50 m范围以外，施工过程中爆破振动监测数据达到预警时，立即采取以下措施：

(1)立即停止原爆破方案施工，调整爆破方案，采取减少循环进尺、机械法配合控制爆破法开挖、设置减震孔、创造凌空面等措施控制爆破振动。

(2)经过调整爆破方案，相应的减振措施均实施后(振动超允许值不超过3次)，将控制爆破法开挖调整为机械法开挖。

4.2 作业过程中沉降值接近预警值时

9号线鲤鱼池站厅厅换乘通道、台台换乘通道、排烟通道施工过程中某一部位作业时，出现接近预警值的现象，立即采取以下措施：

(1)立即停止施工，封闭掌子面并反压回填。

(2)对监测超限区域设置临时钢支撑、临时仰拱(工18钢架)封闭成环，间距与钢架间距保持一致，同时打设注浆管对进行注浆(采用)，通过一定压力和浆液体积适当平衡结构沉降。

(3)及时跟进仰拱与掌子间的初支仰拱、二衬，及时封闭控制施工隧道沉降、收敛。

(4)加强监测及时预警，指导施工。

(5)组织专家、各单位讨论分析隧道后续施工方案，保证顺利通过旁穿区域。

4.3 既有线沉降超限

既有10号线主体、区间上方最大水平位移、竖向沉降警戒值为10 mm，监控发现沉降达到70%预警时,立即采取以下措施：

(1)立即停止开挖施工，封闭施工掌子面；施工处其余施工措施同“施工过程中沉降值达到预警值时”的处置方式。

(2)通知轨道线运营部门控保办联系人，对正在运营中的线路采取必要措施，保护乘客及轨道工作人员安全，防止不良社会影响出现；

(3)同时把有关信息上报相关各个单位和部门，加强对既有线结构和轨道的检查和量测工作。

4.4 既有线结构出现裂缝

在作业过程中，要加强对已运营线路区间、车站等部位结构安全的检查，对先期排查过程中发现的裂缝进行标记，随时关注已有裂缝的变化情况，对于一些对结构的使用和强度有影响的裂缝要及时进行处理。处理措施如下：

(1)立即停止施工作业，封闭所有施工掌子面。

(2)组织有资质的第三方检测部门对于出现的裂缝进行结构的耐久性和强度的进行评估。

(3)根据评估结果采取相应的处理措施，对于一般的结构裂缝采用注环氧树脂+水泥浆的浆液进行注浆，若出现对结构耐久性和强度影响较大的裂缝，在专业单位评估鉴定后，根据专家意见，对既有结构进行加固补强[3]。

4.4 有害气体进入既有线车站内

若施工过程中出现有害气体进入10号线鲤鱼池站，采取以下应急措施：

(1)立即停止9号线鲤鱼池站、换乘通道等洞内作业施工，并与10号线运营部门沟通及时加强运营车站内通风措施；并加强疏导工作。

(2)项目部在9号线鲤鱼池站找到产生有害气体原因，控制有害气体的产生。

(3)增加通风设备对有害气体进行稀释，作业人员配备防毒面具，及时对气体进行监测；

(4)对其余通道进行封堵，防止有害气体串流，保证施工作业环境的安全性，避免类似的事件再次发生。

5 结束语

通过对既有线控保范围内结构施工的风险分析及应对措施的实施管控，实现既有线显著影响区域内新建结构的顺利施工，完成同既有线预留结构的顺利接驳，过程中采取有效措施，保证了施工过程中既有结构的稳定性，有效保障了线路正常运营工作。施工全过程实现“零投诉、零阻工、零上访、零伤亡”，并对相应措施进行了有效分类归纳，形成完整的既有线保护技术体系，对同类型工况下的其他项目施工，具有重要的借鉴意义。