复杂工况地铁出入线明挖隧道高效施工技术

傅重阳/FU Chong-yang

（中铁三局集团第五工程有限公司，山西 晋中 030600）

近年来，地铁凭借其具有安全、准点、快捷、舒适、环保等优点，已成为当今城市交通发展的主要方向。济南市轨道交通R3 线一期土建工程龙洞停车场出入线区间隧道施工工况极为复杂，施工中存在明挖矩形结构与正线盾构隧道叠落最近间距仅为1.8m，盾构区间上浮变形控制难度大；明挖敞口段U 型槽底板与大辛河东支沟箱涵顶板相冲突，改迁重建周期长；明挖矩形结构紧邻龙洞庄站出入口施工空间狭小，施工效率低等一系列问题，修建难度极高。

在现有明挖隧道施工经验的基础上，针对明挖隧道小净距叠落下穿隧道，U 型槽底板与大辛河东支沟箱涵顶板相冲突，明挖矩形结构紧邻龙洞庄站出入口施工空间狭小等施工难点，开展一系列关键施工工艺与配套工装的研发，通过“一种泉脉发育城区暗挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法”、“一种上跨既有涵洞U 型槽快速施工方法”、“一种用于狭小空间下紧邻结构物不等高h型支护结构”等自有专利技术的研发与应用，解决了复杂工况下地铁明挖隧道施工工效低、工序烦琐、质量难控制、资源投入大等问题，对复杂工况多种结构地铁明暗挖隧道安全标准化绿色施工起到了良好的示范作用。

1 明挖隧道小净距叠落盾构区间同步施工技术

针对明挖隧道叠落盾构区间，明挖隧道结构底与正线盾构隧道结构顶间距为1.8～2.2m，盾构区间上浮变形控制难度大的施工难点，开发了明挖隧道小净距叠落盾构区间同步施工工艺，通过采用基坑土方开挖分段与主体结构分段浇注相配合，利用明挖隧道全自动液压台车辅助叠落段盾构穿越的方法，确保同步安全施工，有效减少了上方基坑开挖引起的盾构区间上浮变形问题，同时叠落范围之间土体无需采用注浆加固，该方法具有如下特点。

1）采用基坑土方开挖分段与主体结构分段浇注相配合的方法（图1），基坑土方和主体结构的分段施工缝设在非盾构叠落段区域，且在受力最小处，为叠落段隧道与上部明挖隧道同步施工提供了安全保障，确保盾构安全穿越。

图1 分段施工缝避开盾构叠落区域

2）利用明挖隧道全自动液压台车辅助叠落段盾构穿越（图2），研究应用了可调节式明挖隧道自行液压台车，采用液压式脱模系统，顶板模板及侧模模板可根据隧道截面，自动进行调节成相应尺寸，提高了台车的周转使用率。

图2 可调节式台车辅助叠落段盾构穿越

3）每段基坑分为两层土方开挖，盾构叠落段区域上方开挖至第二层土方，作为盾构叠落区域上部荷载，同时台车移动至底板上进一步增加荷载，确保盾构上方土体荷载大于引起管片上浮的最小荷载，在保证施工安全的前提下，极大地提到了施工效率。

4）盾构叠落段整体施工过程中，无需提前对盾构和叠落隧道之间的土体进行注浆加固，最大化地减少隧道施工对周边生态环境造成影响。

2 叠合既有涵洞地铁出入线U型槽施工技术

针对明挖敞口段U 型槽底板与大辛河东支沟箱涵顶板相冲突，箱涵兼备山区雨水汇流及疏洪的功能，需等到汛期结束后，才能进行拆除改迁重建，极大了延长了施工周期的施工难点，研究应用了叠合既有涵洞地铁出入线U 型槽施工技术，形成了既有涵洞顶板与U 型槽底板叠合一体化施工工艺，在保障既有涵洞正常使用功能的前提下，减少了既有涵洞拆除及管线改移重建时间，降低了资源损耗，该方法具有如下特点。

1）采用涵洞顶板与U 型槽底板叠合一体化施工（图3），在既有涵洞两侧采用立柱桩+连接横梁的门式框架结构，桩顶冠梁钢筋、结构分配梁钢筋以及U 型槽底板与涵洞顶板共建结构钢筋之间通过连接筋叠合成整体结构，使出入线U 型槽主体结构和其中行驶地铁重量作用在立柱桩与横梁上，保证箱涵使用安全。

图3 涵洞顶板与U型槽底板叠合一体化结构示意图

2）既有涵洞仅需破除顶板结构（图4），不影响山区雨水汇流及疏洪的功能（图5），同时减少了原既有涵洞拆除及管线改移时间，最大化提高了冲突段U 型槽施工效率。

图4 既有涵洞仅需破除顶板结构

图5 不影响山区雨水汇流及疏洪的功能

3）涵洞顶板与U 型槽底板叠合一体化结构两侧立柱钻孔桩，采用内插钢筋笼长螺旋挤压灌注桩施工技术，解决了高水位碎石土地质条件下，成孔困难，塌孔现场严重等问题，缩短工期约50%以上，同时无需泥浆护壁，降低了对周边环境的影响。

3 狭小空间下明挖段与紧邻车站出入口同步施工技术

针对明挖段高于紧邻龙洞庄站出入口，东侧紧邻龙鼎大道，占用基坑放坡空间，采用明挖顺做法，需先施工较低的出入口，再施工矩形结构，施工效率极低等问题，研究应用了明挖矩形结构与紧邻车站出入口同步施工技术，实现了复杂环境狭小空间下明挖隧道与紧邻车站出入口同步施工，减少了开挖支护成本投入，施工效率高，该方法具有如下特点。

1）创新性采用“一种用于狭小空间下紧邻结构物不等高h 型支护结构”（图6），下部围护桩既起到了对基坑进行围护的作用，又对明挖结构起到支撑作用，同时在桩基上方辅助增设横梁支撑的方法，确保结构稳定，实现了狭小空间下明挖隧道与紧邻车站出入口同步高效施工。

图6 狭小空间下紧邻结构物不等高h型支护结构示意图

2）研究应用了带有降尘功能的装配式循环利用围挡，挡板及底座采用标准块装配式拼装，可周转重复利用，同时在围挡上部设置360°雾化喷淋降尘系统，有效降低了施工对周边环境造成的影响。

4 技术创造性与先进性

以“绿色、智慧、安全、高效建造”为施工理念，开展一系列关键施工工艺与配套工装的研发，与国内外技术相比主要技术创新如表1所示。

表1 关键技术与国内外隧道衬砌施工技术对比

5 资源节约效果

1）开发了明挖隧道小净距叠落盾构区间同步施工工艺，利用明挖隧道全自动液压台车辅助叠落段盾构穿越的方法，无需提前对盾构和叠落隧道之间的土体进行注浆加固，节约注浆量约5 008.32m3。

2）研究应用了可调节式明挖隧道自行液压台车，采用液压式脱模系统，顶板模板及侧模模板可根据隧道截面，自动进行调节成相应尺寸，提高了台车的周转使用率。

3）采用既有涵洞顶板与U 型槽底板叠合一体化施工工艺后，既有涵洞无需整体破除后改移，东侧热力钢管，电力管沟及弱井全部无需迁改，降低了资源损耗。

4）既有涵洞仅需破除顶板结构，保证了山区雨水汇流及疏洪的功能，减少了原既有涵洞拆除及管线改移时间，最大化提高了冲突段U 型槽施工效率。

5）两侧立柱钻孔桩采用内插钢筋笼长螺旋挤压灌注桩施工技术，与传统钻孔灌注桩相比，工期缩短约50%，同时无需泥浆护壁。

6）创新型采用“h”型支护结构，下部围护桩既起到了对基坑的围护作用，又对明挖结构起到支撑作用，有效减少了开挖土方作业量与开挖范围，将施工作业对原地貌与环境的破坏降到最低。

7）将传统混凝土围挡底座优化为钢结构标准单元结构，装配式拼装，整体围挡结构可周转重复利用，在围挡上部设置360°雾化喷淋降尘系统，有效降低了施工对周边环境造成的影响。

6 结语

复杂工况地铁出入线多形式明挖隧道高效施工技术在现有明挖隧道施工经验的基础上，以“绿色、智慧、安全、高效建造”为施工理念，开展一系列关键施工工艺与配套工装的研发，通过“一种泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法”、“一种上跨既有涵洞U 型槽快速施工方法”、“一种用于狭小空间下紧邻结构物不等高h 型支护结构”等自有专利技术的研发与应用，形成了明挖隧道小净距叠落盾构区间同步施工工艺、叠合既有涵洞地铁出入线U 型槽施工工艺、明挖段紧邻地铁车站出入口同步施工工艺，解决了复杂工况下传统施工工艺地铁明挖隧道施工工效低、工序烦琐、质量难控制等问题，各项指标符合规范要求，对复杂城区多种结构地铁明挖隧道安全标准化绿色施工起到了良好的示范作用，达到施工生产和环境保护的和谐统一。