北京地铁14号线上穿10号线盾构区间施工方法及加固措施

摘要：地铁具有运量大、速度快、安全、节约能源和用地等特点，对于缓解地面交通压力有非常大的作用，北京作为首善之区，建设好北京地铁乃是重中之重，不容有失。以下就以北京市地铁14号线十里河站～南八里庄站暗挖区间上穿地铁10号线盾构区间为例，介绍暗挖区间上穿既有线区间采取的施工方法和加固措施。

关键词：地铁施工；暗挖；加固措施

中图分类号：U231文献标识码： A

1、引言

随着城市轨道交通事业的蓬勃发展，各个大中城市都在修建地铁，地铁一般都位于城市的中心区，由于城市中心区用地紧张，拆迁难度和成本都非常大；暗挖施工由于占地面积小，区间竖井位置设置比较灵活，所以在城市地铁的建设中，越来越多的采用暗挖法施工。

2、工程概况

北京地铁十四号线十里河站～南八里庄站区间由十里河站向北，下穿东三环，并向东沿弘燕路下方至南八里庄站。区间起讫里程为 K25+723.000～K26+704.95，总长度981.95m。本区间隧道覆土约7.5～17m。区间采用矿山法施工，复合式衬砌结构，区间断面为单线单洞形式。

区间在右 K26+164.500处设施工竖井及横通道一处。采用格栅支护，倒挂井壁法施工。区间在左线K25+910～K25+940，右线K25+900～K25+930范围内上穿10号线盾构区间，区间顶覆土约7～8m，距离10号线盾构隧道最小净距约2.0m。穿越土层主要为粉质粘土层，按照《北京市轨道交通工程建设安全风险技术管理体系》的分级原则进行分级,风险等级为一级，安全风险比较大。

3、施工要求

1、区间开挖采用台阶法施工，暗挖施工遵循“管超前，严注浆，短进尺，强支护，早封闭，勤量测”的原则，做到随挖随支，及时成环。

采用人工配合风镐进行开挖，循环进尺为0.5m。开挖完成后，立即进行初期支护作业，封闭成环。开挖时，循环进尺不大于0.5m，以保证施工安全。上台阶开挖时预留核心土，核心土为梯形断面，核心土断面尺寸不小于开挖掌子面的一半。

2、区间上穿10号线盾构区间土层以粉质粘土层为主，只在下断面对新建区间与既有结构之间的土体进行加固；

3、隧道应按设计尺寸严格控制开挖断面，不得欠挖，严格控制超挖值，允许超挖值应符合规范要求，拱部不得大于100mm，边墙和仰拱均不得大于80mm。

4、隧道断面开挖，上半拱格栅架设时，做好拱脚的支垫工作。拱架定位好以后及时打设锁脚锚杆，每根锁脚锚杆长3.0m，每侧拱脚打设1根，有效控制开挖初期沉降。

5、由于地层中可能存在上层滞水，开挖前做好人工超前探测工作；如有渗漏，做好引排或应急处理工作。

6、在初期支护与围岩之间经常出现空隙，甚至出现地表沉降量大于洞内拱顶沉降量，因此初支背后应及时进行回填注浆。

7、加强施工信息反馈。在施工过程中应通过动态监测支护体系变形情况和支护结构力学状态，及时反馈设计，调整和修改设计参数和施工工艺，确保施工安全可靠。

4、施工方案

4.1、土方开挖

区间上穿10号线盾构区间采用台阶法施工，设置临时仰拱，具体施工步序、施工工艺流程见图4-1。

施工拱部单排超前小导管注浆加固地层，小导管打设范围为拱部150°，小导管长度2.5米、2.0米。

开挖拱部土体，保留核心土 (上宽2米，下宽3.4米，高1.4米)，架立拱部格栅拱架，挂钢筋网，打φ42*3.25锁脚锚管；喷射混凝土，形成初期支护，开挖核心土，安装临时仰拱工字钢

滞后上导洞10～15m，开挖下导洞，施作初期支护，从洞内采用补偿加固新建区间与十号线之间的土体。

图4-1台阶法施工步序图

4.2、超前小导管

4.2.1 小导管加工及布设

小导管采用φ42*3.25mm钢管在现场加工制作，管身前端切削成尖锥状，导管中部1～1.5m范围布置梅花形泄浆孔，泄浆孔孔径6～8mm，孔间距20～30cm，尾部100cm范围不钻孔作为止浆段，在导管尾部焊接钢筋加强箍。

隧道上穿10号线盾构区间段落小导管长度为2.5米和2米两种，调整打设角度为10°～15°。小导管施工工艺见图4-2。

图4-2小导管施工工艺流程图

4.2.2 小导管钻进

针对区间地层特点，在粉土地层，采用风管吹孔，再将小导管打入；对于粉细砂地层，采用风镐顶入。

4.2.3 小导管加固注浆技术措施

1、小导管注浆参数根据现场围岩变化情况由实验确定，根据初步选定的配合比，测定凝胶时间，如不能满足凝胶时间要求，则需反复调整施工配合比，直到满足为止。

2、为防止孔口漏浆，用水泥药卷封堵注浆管与钻孔之间的空隙。为防止注浆管堵塞，影响注浆效果，注浆前先清洗注浆管。

3、压浆管与超前注浆管之间采用方便接头，以便快速安拆。

4、严格控制水泥浆配合比及胶凝时间，初选配合比后，用胶凝时间控制调整配合比，并测定凝结体的强度，选定最佳配合比。

5、注浆压力由小到大，从开始0MPa升到终止压力0.4～0.5MPa，稳压3min，流量计显示注浆量较小时，结束注浆；为保证注浆质量，必要时可封闭开挖面。

6、注浆由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆，如有窜浆或跑浆时，可间隔注浆，最后全部完成注浆。

7、注浆完成后要检验注浆效果，在隧道开挖后可检查注浆固结体厚度，如达不到设计要求时，在注浆时调整注浆参数，改善注浆工艺。

8、注浆过程中，专人记录注浆情况，并根据实际情况调整注浆压力、进度，保证注浆效果；完成后检验注浆效果，不合格者进行补注。

9、小导管注浆时不得对环境造成污染。注浆期间应定期对地下水取样化验检查，如有污染应立即采取有效的技术措施。

10、注浆结束，待地层达到充分的固结强度后方可进行开挖作业。

4.3、加固措施

区间上穿10号线盾构区间土层以粉质粘土层为主，只在下断面对新建区间与既有结构之间的土体进行加固；

注浆范围为：左线K25+910～K25+940，右线K25+900～K25+930，左右线各30米。

（1）隧道下台阶开挖完成后，从洞内采用补偿注浆加固新建区间与10号线之间土体，采用Φ42@1.0x1.0m补偿注浆锚管，长度为1.5米，每环8根；

（2）区间施工时先开挖右线隧道后开挖左线隧道，建议上导洞先行施工形成封闭断面，并根据右线隧道的监测结果及时调整左线施工参数，优化施工方案，如果变形过大，则对三环路管线下部砂层进行超前深孔注浆加固；根据实际情况，如果隧道底部存在地下水，则由上导洞向下打井进行洞内降水。

（3）掌子面开挖前打设超前地质探孔并分析地层状况，若存在渗漏水严重、地层情况与勘察报告不符、土层较差时应封闭掌子面，通知设计并修正设计参数后方可继续施工；

（4）初期支护形成后在其背后及时注浆填充空隙，并使附近土层得到加固，减小因隧道开挖引起的地面沉降。注浆材料为1：1水泥浆，注浆压力控制在0.1-0.3MPa；

（5）初衬与二衬之间压注与二衬混凝土等强的超细水泥浆，注浆压力小于0.1MPa；

（6）加强对10号线既有区间结构的监控量测，并切实做到洞内与地面监测同步，做到信息化施工；

区间上穿10号线盾构区间注浆加固图见图4-3、图4-4。

图4-3 区间上穿10号线盾构区间注浆加固横剖面图

图4-4 区间上穿10号线盾构区间注浆布置纵断面图

4.4、施工监测及信息反馈

现场监控量测是监视周围地层稳定情况、判断支护结构设计是否合理、施工方法是否正确的重要手段。对既有线区间和邻近高层建筑物的监测，尤其要注意新建区间开挖过程中对影响范围内的既有结构变形的监测；监测过程中除保证数据的完整、可靠外，还应加强对数据的分析与利用。对隧道施工中的每一个工况，都应根据前面工况已有的监测数据，采用反分析或其他有效方法，对既有线的反应做出预测，并及时调整施工措施。

监控量测及时对监测情况进行分析，监测成果报告中应包含技术说明、监测时间、使用仪器、依据规范、监测方法及所达到精度，列出监测值、变形速率、变形差值、变形曲线、并根据规范及监测情况提出结论性意见，如遇异常情况及时组织四方会议进行分析，以指导施工。

5 、实施效果

区间隧道施工完成后，经过对14号线区间的监控量测数据的分析，地表沉降、地下管线沉降、区间结构的拱顶下沉、净空收敛等监测数据满足规范要求，对10号线盾构区间没有带来任何不良影响。经四方验收，加固效果符合设计要求。

6 、结束语

综上所述，城市轨道交通在以后的发展中，线路越来越多，上穿或者下穿其他线路是不可避免的，这一施工方法对于以后城市轨道交通施工中上穿地铁区间有非常好的借鉴效果。

参考文献：

[1] 《地铁暗挖隧道注浆施工技术规程》（试行）（DBJ01-96-2004）。

[2] 《地铁工程监控量测技术规程》(DB11-4900-2007)；

[3]北京市轨道交通工程建设“安全风险技术管理体系(试行)”；

[4] 《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999 2003年版)；