地铁车站暗挖隧道穿越既有线的施工技术研究

摘要：针对地铁车站暗挖隧道穿越既有线的施工技术进行了深入探讨，以确保施工安全并减少对既有线路运营的影响。通过精确操控盾构机姿态，同步注浆与二次注浆压力控制，以及后期沉降的严格监测，可有效控制隧道施工精度和稳定性。在支护结构设计中，采用复合衬砌支护方式，强化了隧道的基础承载作用力。通过综合运用优化后的施工技术和管理策略，地铁车站暗挖隧道能够成功穿越既有线路，且对既有线路的运营影响最小化，在施工过程中，严格控制了各项参数，将隧道变形量控制在3.2mm以内，确保了施工质量和既有线路的安全，并为类似工程提供了宝贵的经验。

关键词：地铁车站暗挖隧道既有线施工技术

ResearchonConstructionTechnologyofUndergroundTunnelsCrossingExistingLinesinSubwayStations

ZHANGZhen’guo

UrbanRailTransitEngineeringCo.，Ltd.，ChinaRailwayTenthBureauGroupCorporationLimited，GuangzhouCity，GuangdongProvince，511400China

Abstract：Thearticleexploresindepththeconstructiontechnologyofundergroundtunnelcrossingtheexistinglinesinsubwaystations，inordertoensureconstructionsafetyandreducetheimpactontheoperationofexistinglines.Theaccuracyandstabilityoftunnelconstructioncanbeeffectivelycontrolledbyprecisecontrolofthepostureoftheshieldmachine，simultaneousgroutingandsecondarygroutingpressurecontrol，andstrictmonitoringoflatersettlement.Inthedesignofthesupportingstructure，acompositeliningsupportmethodisadoptedtostrengthenthefoundationbearingcapacityofthetunnel.Throughthecomprehensiveuseofoptimizedconstructiontechnologyandmanagementstrategy，theundergroundtunnelofthesubwaystationcansuccessfullycrosstheexistingline，andtheimpactontheoperationoftheexistinglineisminimized.Duringtheconstructionprocess，theparametersarestrictlycontrolled，thetunneldeformationiscontrolledwithin3.2mm，toensuretheconstructionqualityandthesafetyoftheexistingline，andprovidevaluableexperienceforsimilarprojects.

KeyWords：Subwaystations;Undergroundexcavationoftunnels;Existinglines;Constructiontechnology

随着城市化进程的加速，地铁作为城市交通的重要组成部分，其建设需求日益增长。然而，在城市地铁网络扩建过程中，经常会遇到新建地铁线路需要穿越既有线路的情况，这就对施工技术提出了更高的要求。特别是在地铁车站暗挖隧道穿越既有线的施工中，技术的复杂性和风险性尤为突出。暗挖隧道穿越既有线的施工技术，不仅关系到新建线路的施工质量和进度，更直接影响既有线路的安全运营。因此，在施工前，必须对工程地质、水文地质以及既有线路的结构特点进行深入研究，设计出科学合理的施工方案。

1地铁暗挖隧道施工技术概述

1.1暗挖隧道施工技术简介

暗挖隧道施工技术的基本概念源自地下挖掘方法（NewAustrianTunnelingMethod），主要采取各种配套施工手段，强化围岩，以最大限度地发挥其自承荷能力[1]。在完成隧道开挖后，及时支撑并封闭环状结构，与围岩共同形成一个阻止过度变形的联合支护系统。

1.2施工前的勘察与准备工作

在开挖之前，地层需要预先多余加固和处理。隧道的开挖是暗挖工程的关键一环，依据地质环境和项目需求的差异，选用恰当的开挖方式9pYapQ+3mhvgJGejWERLjg==（比如全面截断法、台阶法等），一定期间后还应执行二次衬砌。从对地层进行了预备加固和处理开始，至隧道开挖、最早期承托轨道、防水堡垒以及二次衬砌，再至观察分析以及特别状况下的建设技巧与生态保存方案，每一个流程都必须精细计划和操作，确保工地安全且达成高工程品质。

1.3暗挖隧道的基本施工流程

暗挖隧道须进行施工前的勘探和设计工作。这包括对地质和水文条件的详细勘探，以了解施工区域的具体情况，根据设计要求和工程规模，选择并准备必要的施工设备和机械，如挖掘机、装载机、破碎机和地质探测设备等。在隧道入口和出口处，需要进行桩基施工，通常采用钻孔灌注桩的方式，然后进行隧道开挖工作。在此过程中，须对隧道顶部进行支护，如采用喷射混凝土和钢支撑等方式，通过降低地下水位和使用抽水泵等方法确保施工现场的干燥。完成挖掘工作后，须进行地下连续墙的施工，以提高隧道的稳定性并对土体进行支护。随后，建设排水系统，包括排水管道的铺设和排水泵的安装，确保隧道内部排水畅通。

2既有线路的加固技术研究

2.1既有线路加固的必要性

既有线路通常是城市交通的重要组成部分，承载着大量的客运和货运需求。暗挖隧道在施工过程中会对既有线路的土壤和结构产生影响，如果不进行适当的加固，可能会导致既有线路的变形、沉降甚至坍塌，严重威胁交通安全和线路的正常运营[1]。加固措施可以有效地保护既有线路的完整性。通过预应力锚索、钢板桩、注浆等技术手段，可以增强土体的承载力和稳定性，防止因施工扰动引起的土体松动和破坏。

2.2加固方案的设计与选择

2.2.1预应力锚索加固技术

在实施预应力锚索加固时，需要根据地质勘察结果确定锚索的长度、直径和预应力值等关键参数[2]。例如：在某地铁车站暗挖隧道项目中，设计采用了长度为30m、直径为15.24mm的高强度钢绞线作为预应力筋，预应力值设定为1000KN。通过钻孔将锚索植入岩土层中，然后张拉预应力筋并固定，使土体受到预压应力，从而提高其稳定性和抗剪强度。

2.2.2钢板桩加固技术

钢板桩加固技术特别适用于软土地区。该技术利用钢板桩的刚度和强度，通过打入或振动下沉的方式将钢板桩固定在土体中，形成一道连续的挡土墙，以抵抗土压力和水压力。在某地铁车站暗挖隧道项目中，采用了长度为12m的U形钢板桩进行加固。根据地质条件和施工要求，钢板桩的截面尺寸和间距进行了精确计算和设计。通过专业设备将钢板桩打入土体，形成一道稳固的支护结构。

2.2.3注浆加固技术

注浆加固技术是通过向土体中注入特定的浆液材料，以填充土体中的孔隙和裂缝，提高土体的密实度和承载能力。在地铁车站暗挖隧道穿越既有线施工中，注浆加固技术被广泛应用于加固周围土体，防止土体松动和坍塌。在某地铁项目中，采用了水泥-水玻璃双液注浆技术进行加固。根据地质条件和施工要求，确定了注浆材料的配比、注浆压力和注浆量等关键参数。通过专业注浆设备将浆液注入土体中，浆液在土体中凝固后形成一道坚固的屏障。

2.3加固施工的关键步骤与注意事项

地铁车站暗挖隧道穿越既有线的加固施工，是一个技术性强、风险性高的工程。在进行此类施工时，必须严格按照施工规范进行，确保每一步都精准无误。最开始要针对施工区域进行详细的地质勘察，了解土层的性质、地下水的状况等，根据地质勘察结果，结合既有线路的实际情况，设计出合理的加固方案[3]。根据加固方案，准备如注浆机、钻机、锚索、钢板桩等施工设备与材料，在预定位置钻孔并安装预应力锚索。张拉锚索并施加预应力，在需要的位置打入或振动下沉钢板桩，形成连续的挡土结构，通过注浆管向土体中注入特定的浆液，填充土体中的孔隙和裂缝，要持续对施工区域进行监测，确保加固效果符合预期，并及时发现并处理可能出现的问题。

在施工过程中，要始终将安全放在首位。施工人员必须佩戴好安全防护用品，严格遵守施工规范。加固施工对精度要求很高，必须确保每一步都按照设计方案进行，避免出现偏差。在施工过程中，要特别注意保护既有线路的安全和稳定，避免对其造成损害。施工完成后，要进行严格的质量检查和验收工作，确保加固效果达到预期标准。

2.4加固效果的评估方法

土体位移监测通过布设位移监测点，在施工前后定期观测土体的位移情况。位移量可以通过全站仪、测距仪等设备进行测量。常用的计算公式为

式（1）中，为是沉降量；为初始高程；为当前高程。通过在土体中埋设应力应变计，监测加固过程中和加固后的土体应力应变变化。这可以帮助评估加固效果以及土体的稳定性。采用平板载荷试验等方法，测试加固后土体的承载能力。承载力可以通过下式进行估算：

式（2）中：为土体的极限承载力；为破坏时的总荷载；为承载面积。利用有限元等数值模拟方法，模拟施工过程和加固后的土体应力分布、位移场等，从而评估加固效果。这种方法可以预测和分析土体的变形和稳定性。结合专家经验和现场观测，对加固效果进行定性和定量的评估。

3穿越既有线路的暗挖隧道施工技术

3.1穿越既有线路的施工难点与风险分析

新建暗挖地铁线路在跨或下穿既有地铁线路时，需要进行既有线路的风险评估，并采取相应的安全防护措施。浅埋暗挖法大跨度地铁车站具有埋深浅、开挖断面大等特点，围岩稳定性差，施工技术复杂，稍有不慎便可能产生过大的地层变形甚至坍塌[4]。

3.2施工前的既有线路状态评估

在正式开始施工之前，对现有的地铁隧道结构采取加固措施是必要的。新建工程穿越期间，既有地铁设施的主要监测对象包括既有地铁设施的主体结构变位及裂缝开展和运营线路的几何状态改变。

施工通过数值计算、类似工程调研及理论分析来得出隧道开挖对既有集通铁路的影响，并对铁路隧道下穿施工采取安全技术措施和指导建议，提出了基于动态贝叶斯网络（DynamicBayesianNetwork，DBN）和模糊综合评价法（FirebaseCloudMessaging，FCM）的地铁隧道施工动态风险评估方法，建立地铁隧道施工风险DBN模型[5]，假设想要计算在时间时给定所有风险因素的条件下，施工风险发生的概率。这可以通过贝叶斯公式来计算

由于直接计算这个联合概率可能非常复杂，采用DBN模型来简化计算。在DBN中，利用条件概率表（ConditionalProbabilityTable，CPT）来表示每个节点与其父节点之间的关系，通过历史数据、专家知识和机器学习算法来学习和优化。

3.3暗挖隧道穿越既有线路的施工步骤

3.3.1开挖方法的优化

在超浅埋暗挖隧道施工中，通过对隧道围岩进行注浆加固，保证工作面处于稳定状态，然后施作超前大管棚、超前小导管与型钢拱架等超前支护措施，结合地质条件，采用适合的施工技术和工法，建立一套新建地铁隧道穿越既有地铁的安全风险评估管理体系，并完善其配套的风险控制技术[6]。针对下穿既有线的浅埋暗挖隧道安全风险技术管理研究，在施工过程中，应加强对既有铁路路基及轨道的监测，防止坍塌和沉降，以提高风险管理的效率。

3.3.2支护结构的设计与施工

在浅埋暗挖法施工技术中，通常需要对隧道进行两次支护，第一次支护是通过复合衬砌支护结构方式，强化隧道的基础承载作用力。在新建隧道盾构下穿既有隧道时，应确保既有隧道结构受力及变形安全，且不中断既有轨道交通正常运营。隧道尺寸和施工方法也会影响支护结构的设计。隧道尺寸越大，对支护结构的要求也越高。在穿越既有线路时，还需要特别考虑既有线路的情况。支护结构的设计必须确保既有线路的安全和稳定，避免对其造成损害。

3.3.3防水与排水措施

在盾构隧道施工中，对盾构机的精确操控确保了隧道的三维空间位置精度。通过严格控制盾构机姿态、同步注浆与二次注浆的压力，以及后期沉降的监测，工程团队成功地控制了隧道的精度和稳定性。在管片钢筋工程中，通过严格把控钢筋原材料的质量和加工精度，确保了管片的结构强度和稳定性。

3.4施工过程中的安全防护措施

在施工前，应对既有线路进行风险评估，包括地质条件、周边环境等因素，以识别潜在的安全风险，根据不同的断面形式、不同地层采取相应的施工方案和支护措施，建立和完善施工安全管理c341daaf7da844f8203130da70d309ac体系，包括安全生产责任制度、质量安全责任登记制度等，层层细化落实质量安全责任，遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的原则进行施工，所有进入隧道工地的人员，必须按规定佩戴好安全防护用品，遵章守纪，听从指挥。施工人员须建立有效的监测和预警系统，实时监控隧道施工过程中的各项指标，如围岩压力、地下水位等，一旦发现异常立即采取措施，防止事故的发生。施工过程中，需要严格控制既有线路的变形，尤其是在导洞封端距既有线最小距离仅为3.2m的情况下，变形控制要求在3.2mm以内。

4结论

此项研究展示了卓越的品质，在混凝土浇筑和管片防水的细致操作上都彰显了对品质追求无懈可击。精确操控盾构机姿态、同步注浆与二次注浆压力，以及严格监测后期沉降，是有效控制隧道施工精度和稳定性的关键。复合衬砌支护方式在支护结构设计中的应用，强化了隧道的基础承载作用力，提高了整体结构的稳固性和安全性。这种支护方式在复杂地质条件下表现尤为出色，为隧道施工提供了强有力的技术支撑。

参考文献

[1]孙璐.地铁站暗挖区间隧道防水施工技术应用研究[J].新型工业化，2022，12（2）：96-98.

[2]张维，梁桥欣.地铁车站复杂暗挖站台隧道开挖施工技术[J].建筑施工，2023，45（8）：1631-1633.

[3]杨维威.暗挖区间隧道下穿既有地铁车站施工技术[J].工程机械与维修，2022（5）：260-261.

[4]姜龙坤.地铁隧道近距离下穿既有车站施工技术[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2022（6）：116-118.

[5]路开锋.北京新建地铁工程穿越既有线方案及暗挖工法研究[D].北京：清华大学，2013.

[6]蔡根森.大断面矿山法隧道近距离下穿既有地铁隧道施工力学及控制技术研究[D].长沙：中南大学，2022.