特殊环境下大断面矿山法隧道下穿运营地铁施工技术研究与应用

中图分类号：TU74文献标识码： A

1、概述

最近几年，我国大力发展客运专线以及城际轨道交通建设，为减少城市土地占用，保护城市居住环境，往往采用隧道穿越城区。深圳市地下交通极为便利，广深港客运专线南北向穿越市中心，与地铁线路交叉，其中福田站南端隧道下穿深圳市地铁一号线, 地铁一号线为深圳市地下交通主动脉，施工风险高，社会影响大，穿越一号线隧道采用洞桩法施工，洞桩法在众多的暗挖工法中独树一帜,以其工法的特殊优势,为人们所关注并采用。为了深入的研究穿越运营地铁动荷载条件下施工技术，以在建的广深港客运专线深港隧道下穿地铁一号线隧道为研究对象，主要研究： （1）两端打设长管棚精确定位成孔，水平旋喷桩加固地层，确保有效隔离隧道施工区周边地下水及隧道施工时具有临时支撑地铁隧道的作用。（2）在结构相距3.1m的条件下，精确控制沉降，以确保深圳市运营的地铁1号线无大变形，不影响地铁运行。（3）洞桩法施工，采用CRD工法开挖，地下商业街桩基托换技术研究。

广深港客运专线ZH-4标深港隧道下穿地铁1号线暗挖段位于福田站南端，该段隧道下穿福华路地下商业街和地铁1号线会展中心~购物公园区间隧道结构。施工里程：DK111+986.7~DK112+069，全长82.3米，Ⅵ级围岩。

该段隧道结构和福华路地下商业街、深圳地铁1号线区间隧道平面位置重叠，相互关系为：地表为益田路与福华路相交的十字路口，交通繁忙，地下一层为福华路地下商业街，地下二层为深圳地铁1号线区间隧道，地下三层为本段暗挖隧道结构。且施工同时，地铁1号线仍处于运营状态，对检测要求高，施工难度大。

该处地面标高约为＋6.0m，地铁1号线的轨面标高为-8.02m，本段暗挖隧道轨面标高为-21.832m。隧道结构断面分两种，DK111+986.7～DK112+021,长34.3m，开挖高度为11.88m，开挖宽度为14.7m，断面146.6m2；DK112+021～DK112+069,长48m，开挖高度为11.58m，开挖宽度为14.1m，断面137.32m2。结构上开挖边线距离地铁1号线隧道结构底板约3.1m，内有地下商业街多根桩基伸入。 隧道纵断面图

隧道横断面

超前支护措施主要有水平旋喷桩、长管棚和超前注浆。采用洞桩法施工，非爆破开挖。拱部设2个导洞，先施工导洞，导洞完成后，在导洞内施工钻孔桩、竖向旋喷桩和冠梁等，最后采用CRD法开挖正洞。

2、长管棚和水平旋喷桩施工技术

2.1施工概述

信息化施工是长管棚和水平旋喷桩施工精确定位的前提，又是确保深圳地铁一号线运营安全的前提，因此在特殊环境下信息化施工显得尤为重要。施工中实时数据采集与预测结果比较，通过分析推求较符合实际施工参数，并利用所推求施工参数再次指导下一阶段施工，又采集下一施工阶段的相应信息。如此反复循环，不断采集信息、不断修改参数并指导施工。通过实时采集数分析修改参数指导施工、通过施工信息反馈现场，使施工逐渐逼近实际位置，从而排除险情，实现最佳工程。

信息化监测能够有效地指导长管棚和水平旋喷桩的现场施工，同时信息化监测能够及时反应出施工对地铁结构的影响，及时发现在施工过程中存在的隐患，有利于保证整个施工过程中的安全，可以达到优化施工工艺并避免重大事故发生的作用。

2.2长管棚和水平旋喷桩施工技术

针对控向钻孔存在的问题及隧道超前支护在有限区域大量钻孔的特点，借用水平定向钻的地面跟踪导向方法原理，我公司研发出了全方位控向钻进导向方法，其要点为：

（1）将地面跟踪测量改为地下系列固定点连续测量

（2）将地面多位置定位改为多传感器同时测量定位

2.2.1水平定向地表跟踪测量钻进方法原理

（1）水平定向钻进方法是非开挖管线施工的一种方法。该方法要求在钻进过程中，接收仪在地表跟踪准确测定钻头在地下的位置和方向。根据钻头在钻进过程中的位置和方向同设计轨迹的差异，利用能进行调节方向的钻头（一般为楔型钻头）改变钻头的钻进方向，从而按设计要求完成各种管线的铺设。钻头示意图如下：

（2）如图所示：钻头下装有特制的传感器，传感器直接由15V直流供电。显示屏显示钻头的倾角(水平角度)、面向角(导向板的方向： 导向板朝上即为12点，如同钟面)。打设角度如果偏下，可以把钻头调到12点，即导向板朝上，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大。受到一个向上的力，钻头轨迹就会朝上运动。同理在6点纠偏可以使钻头轨迹朝下，9点、3点分别是为左、右纠偏方向。如果角度合适，钻机会匀速旋转钻进，此时钻杆轨迹一般是平直的。所以导向钻头是上下纠偏的关键。

（3）全方位控向钻进是将地面跟踪测量改为地下系列固定点连续测量，将地面多位置定位改为多传感器同时测量定位，首先在要打设导向孔的掌子面预埋二根带接收传感器（传感器间距约5米）的绝缘管（二管间距不超过10米），每个接收传感器通过有线与上面的接收仪与计算机连接。

如下图所示：

（4）施工中使用带有信号发射器的钻头，当钻头钻进到最近位置的接收器时，接收器接收到钻头发出的信号，接收器通过信号电缆传递给电脑计算机，计算机对信号进行处理和计算，能够实时显示钻头所在的位置、行进轨迹等系列参数，通过显示的数据，设备操作人员根据导向原理及时进行角度纠偏，以保证施工的准确性。

2.2.2施工特点

（1）中空强制排浆工艺

①传统排浆方式。常规旋喷桩施工都会产生大量的泥浆置换，水平旋喷施工所置换和切割的泥浆混合物随着钻孔返出的更多。水平旋喷常用的泥浆控制方式是在孔口安装孔口管或者施工时进行临时封闭以保证足够的水泥混合浆液滞留在孔下，从而确保桩体的充盈程度；过多的浆液滞留在孔下就会对周围土体产生压力，从而导致地层中薄弱部位变形、隆起、位移；如果变形、隆起和位移部位存在建筑物或者其他设施，将会产生更严重的后果。

②强排可控式排浆。本隧道暗挖工程中，隧道拱顶距离开挖线3米高处是深圳地铁1号线列车轨道，施工中一旦因旋喷排浆而导致轨道部位变形、隆起或者位移，后果将不堪设想。一方面要保证旋喷的正常成桩，另一方面必保轨道的基本状态，这就要求浆液不能出的太多，也不能在孔下滞留而导致旋喷桩对轨道基础产生挤压；针对特殊施工的要求，开发出强排可控式排浆系统。主要设备有：导向排浆喷头、中空排浆钻具、大口径中间排浆送水器、导流强排泵和相应的压力传感器。

③示意图

强排导向钻头

强排浆钻杆示意图

强排浆送水器示意图

射流泵工作原理

2.2.3导向水平高压旋喷桩施工

在隧道拱部布置φ600高压水平导向旋喷桩，共三排，孔间距400mm，排间距400mm，见旋喷桩及超前注浆布置图。上场2套设备从两端施工，采用跳打、对打，北端加固长度为41.65m，南端加固长度为43.65m，搭接3m。

旋喷桩及超前注浆布置图

（1）工艺流程

（2）施工步骤

测放桩位

测定并放出桩位，作好桩位标志，编定桩号，跳桩施工。

设备安装调试

HTG-200水平定向钻机XPB-90E高压注浆泵

平整工作平台，场地要求平整及硬化，同时挖设排水及废浆回收通道。

铺设轨道，安装立柱。要求H型钢轨找平误差≤3mm；底盘对角线找方误差±3mm；斜拉筋需绷紧，交叉拉力基本相等；四柱对角误差±5mm。

对孔位。设备安装好后，按技术交底调整钻机角度、方位，对准孔位，孔位误差控制在±50mm以内。

检查钻机、高压注浆泵运行是否正常，油路、电路是否完好通畅，符合安全要求。

安装钻头，并检查探棒及喷嘴是否能正常工作。

开孔埋设密封装置

使用吊线和水平尺调试安装好开孔器底座，进行预开孔，埋设孔口管，根据监测结果决定是否需要安装孔口密封装置。

打设预导孔

将导向钻头及第一根钻杆送入孔口管内。开始钻进，每钻进3m要使用SE-2水平导向仪测量一次，并做好测量记录，一旦发现偏斜要及时进行纠偏，直到钻至设计深度。水平旋喷桩施工顺序采取：先施工外层旋喷桩，再施工内层旋喷桩，最后施工中层旋喷桩；同一层旋喷桩先由拱脚向拱顶跳桩施工，左右交替（左2、右2、左4、右4……）直至顶部。再从拱顶至拱脚，左右交替补喷所缺孔位，使左右均匀受压，后旋喷孔固结体能填补两孔间隙。

终孔检测

检查孔深和打设角度偏差，孔深不得小于设计深度，入孔角度控制在0.8%，成孔偏差不超过0.5%。

配制浆液

根据试桩结果，选定水泥浆配比为1:1，浆液搅拌必须均匀，搅拌时间不小于5分钟，一次搅拌使用时间亦控制在4小时以内。

制浆过程中应随时测量浆液比重，每孔高压喷浆结束后要统计该孔的材料用量。

拔杆喷浆

为保证旋喷质量，进行高压喷浆前应检查高压注浆泵，查看泵压读数，在达到30Mpa―50Mpa时，才可开始喷浆施工，同时，启动真空负压装置，主动排浆。注浆流量控制在80L/min～90L/min，注浆时拔杆速度控制在15～20cm/min以内。

在高压喷浆时，泵工应随时观察泵压变化，一旦发现泵压过低或过高时应及时停止喷浆，查明原因后再恢复高压喷浆。

注浆压力监测

当钻杆拔至离孔口0.5米处高压泵停止注浆，关闭浆液输送通道，再缓慢拔出钻杆，进行封孔作业。

封孔

下孔口管最外端的密封装置，关闭循环液排出口。拔出钻杆和钻头，封孔。

清洗高压注浆泵及钻杆

（3）质量控制

工程开工前，认真做好技术交底，上岗人员必须经过技术培训，特殊工种必须持证上岗。

孔位误差不得大于50mm，倾角与设计误差不得大于1°。

水泥土固结体28天无侧限抗压强度大于5Mpa。

水平旋喷桩桩径应大于600mm。

实时仪器监测纠偏。

在孔位开始钻进前用经纬仪和水准仪准确调整钻进方向，同时在钻头内部安装测控设备SE－2型无线水平导向仪，测量全程轨迹，控制偏差。

安装导向装置及定向跟踪测量钻进方法原理：

水平定向钻进方法是非开挖管线施工的一种方法。该方法要求在钻进过程中，接收仪能够跟踪准确测定钻头在地下的位置和方向。根据钻头在钻进过程中的位置和方向同设计轨迹的差异，利用能进行调节方向的钻头（一般为楔型钻头）改变钻头的钻进方向，从而按设计要求完成各种管线的铺设。钻头示意图如下：

A、如图所示：钻头内装有特制的传感器，传感器直接由15V直流供电。显示屏显示钻头的倾角(水平角度)、面向角(导向板的方向： 导向板朝上即为12点，如同钟面)。打设角度如果偏下，可以把钻头调到12点，即导向板朝上，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大,受到一个向上的力，钻头轨迹就会朝上运动。同理在6点纠偏可以使钻头轨迹朝下，9点、3点分别是为左、右纠偏方向。如果角度合适，钻机会匀速旋转钻进，此时钻杆轨迹一般是平直的。所以导向钻头是上下纠偏的关键。

B、本工程施工的钻头中传感器发射出来的角度信号被掌子面连续墙所屏蔽，接收显示屏无法收到信号；为解决施工中钻孔角度的监测信号传递问题，专门制作两个信号接收放大器，把该放大器放置在所要施工位置附近的地层内，避免建筑物或者金属物对信号的屏蔽和干扰。

（4）工艺要点

施工角度控制和定位

开工前，在地层内不同深度处埋设2个接收天线，确保钻孔全程均能测量钻孔偏斜度。每钻进3米测量一次，及时纠偏。

管内排浆调控系统

本工程中，隧道拱顶距离开挖线约3米高处是深圳地铁1号线，施工中一旦因旋喷排浆不畅而导致地铁隆起超标，后果将不堪设想，因此，采用真空负压强制排浆系统。主要设备有：导向排浆喷头、中空排浆钻具、大口径中间排浆送水器、导流强排泵和相应的压力传感器等，如下图所示。

强排导向钻头

强排浆钻杆示意图

强排浆送水器示意图

射流泵工作原理

（5）施工注意事项

施工过程中，操作人员要随时记录压力、喷浆量、钻进速度、拔钻杆速度等有效参数。施工时严格控制各种施工参数，发现问题及时汇报处理。现场施工做到及时记录、及时调整、及时汇报处理。

注浆压力和注浆量应符合设计要求、有关规范的规定和现场试桩选定的参数。

在施工时严格遵守操作规程，班长和技术员严格进行质量自检，逐根桩检查孔位偏差、钻机角度等。

（6）影响旋喷桩质量的因素

① 旋喷压力是影响旋喷桩固结体质量的主要因素，在喷嘴直径和浆液稠度不变的情况下，喷流轴上的压力与流速的平方成正比，压力越大，固结体的直径越大。

② 浆液水灰比大小直接影响旋喷桩固结体的强度，根据试桩结果，水灰比取1:1，固结体强度满足设计要求。

③ 旋喷浆液与砂体的搅拌均匀程度，一般说来，旋喷浆液与砂体的搅拌越均匀，其旋喷桩的强度越高。

（7）地下商业街桩基之间土体加固

针对拱顶地下商业街桩基间的土体加固，计划增加6根旋喷桩（工艺采用摆喷）。 先测量放出地下商业街桩基边线，沿桩基边缘进行钻孔，再进行旋喷注浆。施工时，喷嘴向商业街桩基方向在90°～135°范围内摆动喷射注浆，如下图所示，注浆压力等参数与其他水平旋喷桩一致。

2.2.3长管棚施工

本隧道长82.3m，拱部设27根Φ159长管棚，环向间距40cm，为确保长管棚质量和整体效果，严格控制钻孔精度，从两端打设，搭接2m，福田站端长41.15m，福田南工作井端长43.15m。采用Φ159热扎无缝钢管（外径159mm，壁厚8mm），外插角1°～3°，注1：1水泥浆液。管棚避开地下商业街桩基布置，详见长管棚布置横断面图。

长管棚布置横断面图

水平旋喷桩完成后，地层强度较高，长管棚施工计划先采用潜孔锤成孔，检查合格后，再插入钢管，最后注浆，施工流程见“管棚施工工艺流程图”。

管棚施工工艺流程图

（1）管棚导向孔施工

在竖井内衬墙上，准确测量出管棚位置，钻φ200mm导向孔。

（2）钻孔及管棚安装

用潜孔锤钻进成孔，成孔后，测量检查孔深、倾斜度，满足设计要求后，方可安装钢管。

管棚在隧道拱部环向布设，直径159mm，壁厚8mm，每节钢管两端均预加工成外丝扣和直径168mm壁厚8mm内车丝扣的连接钢管连接，环向间距0.4m。其中编号为单号者采用钢花管，双号者采用钢管，桩两侧各一根管棚采用钢花管注浆，施工时采用跳跃式施工，先钻单号孔，再钻双号孔，每钻完一个孔，及时注浆。

（3）管内注浆

①管棚钢管安装好后，检查管内有无充填物。如有充填物，用吹管吹出或掏勾勾出。

②用水泥砂浆封堵钢管周围及孔口。

③注浆材料采用水泥浆液，水灰比1:1，注浆压力0.5～3Mpa，注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数。

④进行注浆，使用注浆泵将浆液输入至孔口钢管压入。

⑤注浆结束后用M5水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。

⑥单根钢花管注浆量按下式估算： Q=0.85πRk2Lη

式中Rk为浆液扩散半径，取Rk=0.6L0；L0为注浆钢花管中至中的距离，L为钢花管长，η为围岩空隙率，各种地层条件下围岩空隙率参考值：砂土40%，粘土20%，断层破碎带5%。

（4）注意事项

①钢管棚需按设计位置施工，外插角1°～3°，注意运用测斜仪进行钻孔偏斜度测量，严格控制管棚打设方向，钻孔最大下沉量控制在20～30cm以内，并作好每个钻孔地质记录。

②管棚钢管不侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不相撞，也不相交。

③钻孔过程中随时量测钻孔偏斜情况，及时纠偏严格控制打设精度。

④钢管与管箍丝扣拧紧上满，丝扣长度不小于15cm，使各管节连成一体，保证受力后不脱开。

⑤管棚钢管安装后进行注浆，注浆初压为0.5Mpa,终压为3.0Mpa，并稳定2min，若注浆压力突然升高，可能发生堵管，应停机检查；若注浆量超限，未达规定压力，仍继续注浆，并调整浆液，直至符合注浆质量标准，终止注浆，确保管棚与围岩固结紧密，增强其整体性。

3、地铁结构控制沉降技术

3.1控制地铁结构沉降措施

由于先期施工两侧导洞及人工挖孔桩过程中，降水量过大，使地下水位下降，造成地铁结构下沉，根据施工经验，采取WSS注浆工艺，控制地铁沉降。启动注浆工序，根据在地铁区间内设置的两套自动化监测仪器采集的数据，分析沉降变形趋势及沉降点，确定注浆量及注浆位置。如下图所示，注浆位置及注浆孔搭设角度。

深港隧道施工对地铁结构产生影响，主要体现为结构下沉.通过在地铁底板下采取WSS注浆补偿，控制地铁沉降变形，孔位分布在地铁结构底板下两侧，通过打孔角度的调整，分层分部位对土体加固。通过对地铁结构周围土体加固，达到控制地铁结构沉降的目的。

根据地铁结构监测情况，在地铁结构水平位移或沉降量变化速率大于1mm/d，或实时数据异常情况下，启动注浆。注浆在晚上地铁停运后进行，注浆前与第三方监测单位进行联系，保证注浆过程中，每2小时提供监测数据，及时反馈监测信息，控制注浆压力及单孔注浆量。

3.1.1施工工艺

（1）确定注浆孔位

根据静力水准监测数据和第三方对地铁的监测数据进行综合分析来确定打设注浆孔的位置和打设的角度，以书面交底形式，对注浆工班进行交底，在地铁下沉和位移较大的区域范围内注双液浆，减缓变形速率。

（2）打设孔位

施工人员必须按照交底位置和角度进行打孔，现场技术员复核位置和角度，打孔深度6~10m，打孔深度满足要求。

（3）配置浆液

水泥浆液的水灰比为1:1；水玻璃与水的配比一般为1:1，可根据压力及监测数据做适当调整。（注浆前要求试验浆液凝固时间）

水泥浆液一定要充分搅拌均匀。

（4）注浆

注浆过程中密切关注压力的变化，压力控制在0.6Mpa以内。开始注浆时，通知监测人员，说明注浆位置，注浆时，监测数据2小时发一次，注浆时间1.5小时为一个时间段，每次注浆前，要根据监测数据指导注浆。

注浆示意图

3.2施工监测技术

3.2.1静力水准自动化监测系统

确定注浆时机、确定注浆位置、确保地铁运营安全主要根据地铁结构内两套自动化监测仪器采集的数据来作为基础，因此施工监测是控制地铁沉降的重要手段。

垂直位移监测系统采用BGK-4675静力水准，布置在正洞上方50m范围的地铁结构侧墙上，实时采集数据，测量结构变形。

监测断面布置图

BGK-4675静力水准是一种精密液位测量系统，该系统设计用于测量多个测点的相对沉降。在使用中，一系列的传感器容器使用通液管联接，每一容器的液位由一精密振弦式传感器测得。传感器下挂有一个浮筒，当容器液位发生变化时，浮筒所受到的浮力即被传感器感应。

BGK-4675型静力水准组成示意图

仪器安装施工中GPRS无线传输实时提供监测数据，GPRS无线传输是基于中国移动网络服务的一种解决方案，其原理图如下：

通过INTERNET网络与中心端相连，中心端是一个有固定IP的服务器，安装了中心端软件与多个MD609相连。

监测数据成果整理采用基康仪器（北京）有限公司的系统软件对监测数据进行存贮、查询、报表分析等处理。

3.2.2测量机器人自动化监测系统

地铁结构监测监测采用测量机器人地铁结构变形自动化监测系统进行该范围内的变形监测，该系统具有变形数据自动分析功能。该系统将自动完成测量周期、实时评价测量成果、实时显示变形趋势等智能化的功能合为一体，是进行自动变形监测的理想系统。

测量仪器采用徕卡TCA2003全站仪和配套的硬软件实现对地铁隧道形变的自动监测。用到的硬件设备主要有测量机器人、信号控制性、工业用计算机。

TCA自动化全站仪安置在隧道侧壁的强制对中托盘架上，现场通过变压稳压设备对其进行不间断供电，保证对其本身的长效供电电池充电，全站仪数据通过CDMA模块传输到数据中心（办公室），同时将监测指令传输到采集设备（全站仪）。由此实现远程自动的变形监测。

为使各点误差均匀并使全站仪容易自动寻找目标，工作基站布设于监测区中部，先制作全站仪托架，托架安装在隧道侧壁，离道床距离1.2米左右（高度根据现场实际情况进行调整），以便全站仪容易自动寻找目标。

校核点（基准点）布设在远离变形区以外，最外观测断面以外50米左右的车站或隧道中。

工作基站

校核点（基准点）布设在远离变形区以外，最外观测断面以外50米左右的车站或隧道中，共需设置8个基准点（左、右线各设置4个）。

变形监测点设计要求的断面布设，每个断面在轨道附近的道床上布设两个沉降监测点，中腰位置两侧各布设两个水平位移监测点，即每个监测断面布设5个监测点。同时在隧道结构变形缝、膨胀缝两侧各布置一个棱镜对变形缝、膨胀缝进行自动监测。

各观测点用连接件（人字型钢架）配小规格反射棱镜，用膨胀螺丝及云石胶锚固于监测位置的侧壁及道床的混凝土中，棱镜反射面指向工作基点，各观测点位的布设见点位布设图。布设监测点应严格注意避免设备侵入限界。埋设情况如下图所示。

轨道旁道床结构的监测点

本工程在地铁一号线区间隧道内，共布置20个监测断面，上下行隧道各布置10个监测断面，每个监测断面内各布设5个监测点（注：因在区间范围同时安装了测量机器人自动化监测系统和静力水准自动化采集系统，位于测量机器人一侧的静力水准系统会遮挡其观测线路，该侧的棱镜会根据现场实际情况布设）。监测点位置如下图所示：

监测点布点断面图

下穿地铁一号线仪器及棱镜布设剖面图监测数据的远程获取及平差处理在电脑上安装自动化监测处理系统软件，输入端口号和IP地址后，就可以与现场的测量机器人建立通讯连接。如下图所示：

通过软件操作，可以获取远程测量状态，对测量机器人进行远程控制，开始或结束测量。并且在软件界面可以显示实时的测量状态信息。如下图所示：

通过软件平差数据报表格式如下：

3.3监测频次

对地铁运营线路的自动化监测一般情况下每次/2小时～4小时，当施工影响较大或出现变形征兆时进行连续监测每次/1～2小时。两套系统所采集的数据相互校核，提高数据的可靠性和及时性，为控制地铁结构沉降和指导施工提供保障。

3.4施工控制沉降技术

在施工过程中，地铁沉降主要原因就是地层失水下沉，所以施工中控制地层失水是保证地铁沉降的主要因素之一，严格按照设计施工，严禁超挖，快速封闭也是控制地铁沉降的主要原因。

3.4.1控制地层失水

本工程地下水位高，常年平均地下水位在地下水埋深编 0.3米至3.25米，而施工开挖面最低标高平均为-32.1米，施工面水压大，控制沉降难度大。

施工中采取的措施

（1）从隧道两端施工导向水平旋喷桩加固拱部土层和钻设注浆孔对隧道侧部进行预注浆。

（2）从隧道两端（福田站南端侧墙及福田南工作井侧墙）分别施工隧道拱部长管棚和预埋地下商业街的水平注浆袖阀管。

（3）从隧道两端开挖D1、D2导洞（台阶法），导洞采用超前小导管支护，并架设格栅钢架。

针对地层失水，采用WSS注浆超前支护，将开挖断面周围3m范围内土层加固，在开挖过程中，及时封闭掌子面，减少失水。

（4）利用导洞，施工挖孔桩，并施工桩间旋喷止水桩，。

（5）浇筑冠梁及回填导坑，并做好初期支护、临时支护及第一层二次衬砌相关预埋件的埋设工作。

通过以上措施，在开挖正洞过程中，两侧及拱部形成全封闭，水平旋喷桩施工前首先进行试桩，通过试桩确定施工参数，取芯后咬合质量较好。

试桩目标为：

（1）通过试验施工了解地层地质及水文情况，判断地层对钻进施工过程中的方向、成孔状况的影响，确定本地质条件下针对性的钻孔施工方法；

（2）采用不同的试验参数，通过现场获取的施工数据，如扭矩、钻进压力、钻进速度、回浆情况等内容初步制定并完善水平旋喷试验参数，预测水平旋喷桩径、桩体强度、均匀连续性以及咬合质量；

（3）通过试验结果进行最终评判，优选出适合于本工程的最佳施工参数和施工工艺，进而编制专项施工方案。

试桩桩位布置图

对3#、4#、5#咬合桩进行钻孔取芯，入孔角度为0.5%，钻孔直径Φ108mm，在取芯过程中，每次取芯长度为1～1.5m。

试桩取芯试样

现场取两组具有代表性的芯样进行无侧限抗压强度试验，3#、4#、5#咬合桩试件部位为：12.9m～14.4m芯样和31～32.7m芯样各一组。

试验报告单附后：

实际在施工过程中正洞开挖后水平旋喷桩止水良好，有效的控制了地层失水，控制地铁沉降在5mm以内，地铁沉降在正洞开挖过程中沉降稳定，确保了地铁运营安全。

开挖正洞后拱部水平旋喷桩效果图

3.4.2正洞施工控制沉降技术

正洞施工采用CRD工法从两侧洞口进行隧道开挖。导洞以上第一层二次衬砌紧跟初期支护，剥出进入隧道断面的地下商业街桩基钢筋，并将原桩基钢筋与隧道衬砌钢筋采用L型附加筋焊接连接；导洞以上第一层二次衬砌达设计强度100%后，开挖导洞以下部分隧道围岩，并架立底部。初期支护钢架和临时支护钢架，不拆除洞内临时支撑，浇筑导洞以下部分第一层二次衬砌。七排桩基分七次分别剥出并依次与第一层钢筋混凝土衬砌的钢筋焊接、整体浇筑。具体设计见相关图纸。

第一层钢筋混凝土衬砌达到设计强度100%后，截除隧道拱部地下商业街桩基、凿除侵入第二层二次衬砌范围内隧道边墙桩基及导洞，拆除临时支护，铺设防水板、浇筑第二层二次衬砌。

施工工序示意图如下图所示：

（1）施工工序

开挖 1 部，同时，每循环0.5m进尺一次，掌子面喷8cm厚混凝土封闭和打入玻璃纤维锚杆。

施作 1 部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷3cm厚混凝土，架立钢架（包括导坑的临时钢架）。

复喷混凝土至设计厚度。

在滞后 1 部一段距离后3m，开挖 2 部，同时，每循环进尺一次，掌子面喷10cm厚混凝土封闭和打入玻璃纤维锚杆。

施作 2 部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷3cm厚混凝土，接长钢架（包括导坑的临时钢架）。

复喷混凝土至设计厚度。

在初期支护及临时支护保护下绑扎第一层二次衬砌拱部钢筋，按相关设计进行桩基处理，采用小模板立模浇注拱部 Ⅲ 部第一层钢筋混凝土，形成可靠的柱、梁、拱共同作用的承载体系。

在挖孔桩、临时支护、导洞以上第一层二次衬砌保护下，开挖 4 部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同 2 。

在滞后于 4 部一段距离后3m，开挖 5 部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同 2 。

在初期支护、临时支护、钻孔桩、拱部第一层二次衬砌保护下绑扎第一层二次衬砌拱部以下钢筋，按相关设计进行桩基处理，采用小模板立模浇注第一层钢筋混凝土 Ⅵ 、 Ⅶ 。

待第一层二次衬砌达到设计强度的100%后，截除倾入第二层二次衬砌范围内的桩基，并分段拆除临时支护，铺设底板防水板，灌筑 Ⅷ 部。

分段拆除临时支护，铺设拱墙防水层，利用衬砌模板台车尽早一次性灌筑 Ⅸ 部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

通过实际施工情况，控制好开挖步距及时封闭，有效控制地铁沉降，该工程取得了良好的效果。

（2）施工注意事项

隧道施工应执行"非爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测"的原则。

开挖方式均采用非爆破开挖。

钢架之间纵向连接钢筋应按要求设置，及时施作并连接牢固。

开挖循环进尺不得大于0.5m。临，时钢架A单元的基座必须牢固，必要时打入钢管以提高基座底部的承载力。

在第一层二次衬砌、第二层二次衬砌底板、桩基处理完成之后，方可拆除水平临时钢架。

复合式衬砌段在施工时，须按有关规范及设计图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据。

地铁沉降变形情况，自工程开工以来，水平旋喷桩及长管棚施工地铁结构变形较小，地层失水量下，地铁变形最大是在施工导洞及挖孔桩过程中变形较大，通过采用WSS注浆工艺，有效的控制了地铁结构变形，在施工正洞过程中，前期施工支护较好，有效控制地层失水量，地铁结构沉降量较小，施工期间最大沉降量为-8.54mm，小于控制值10mm。下图为地铁结构沉降变形趋势图，可以直观的反应出各阶段沉降情况。在深圳地区首次采用洞桩法施工，得到了成功的应用。

地铁结构沉降变形趋势图

4、洞桩法、CRD工法、地下商业街桩基托换技术

在深港隧道下穿地铁一号线隧道的施工中,当正洞施工到地下商业街位置时,将不得不从商业街的桩基中穿过。由于桩的入土深度已经贯穿了整个隧道断面,导致必须对桩基进行切断或部分切除等处理。由于该地下商业街是深圳市新开发的大型商业街，人流密集，且商业街上方为福华路,交通量大且地位重要,不允许使该路所承担的交通量受到影响。同时,周围为密集高档办公写字楼,且施工空间有限,因此工程风险较高、难度很大。为了保证施工中的安全,截除除影响隧道施工的商业街桩基,本工程洞桩法施工，采用CRD工法开挖，隧道采用两层二衬，通过第一层二衬、冠梁、桩基进行托换及截桩工法,以此做到影响小、并达到优质工程的目的。

4.1洞桩法施工技术

洞桩法施工实际是指在隧道两侧先通过采用台阶法开挖小导洞，然后在小导洞内倒退式施作挖孔围护桩和冠梁，在施作冠梁的同时预埋隧道初支钢板及第一层二衬钢筋，待小导洞内的挖孔围护桩和拱部预埋格栅钢架钢板全部施作完毕后，再按照CRD工法开挖正洞土体，及时跟进拱部第一层二衬混凝土浇筑，从而形成桩、梁、拱受力体系。在桩、梁、拱体系的支撑下，再施工隧道正洞主体结构，达到既保证地铁结构沉降的要求，又保证正洞正常安全施工。

4.1.1导洞、桩梁施工技术

本隧道设置2个导洞，断面尺寸为3.68m（宽）×3.74m（高），开挖前，先对导洞全断面进行超前注浆加固，加固体达到龄期后，在导洞底部超前钻孔检查注浆效果。导洞采用超前小导管支护，台阶法开挖，并架设钢架，每榀0.8m间距。由于空间狭小，采用人工开挖，每循环进尺0.8m，及时架设钢架喷射砼。开挖中，做好导洞内和地铁及地下商业街监测，变形达到预警值时，立即停止开挖，封闭掌子面，查明原因，采取措施后，方可继续开挖。在竖井及福田站侧墙上开导洞洞口前，必须按设计做好侧墙临时加固措施，确保侧墙结构安全。开洞避开框梁结构，确保结构稳定不受破坏。

在洞桩法施工过程中，应严格按十六字方针 “管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测” 组织施工。在小导洞开挖时，在工作面前施作超前注浆，封闭工作面前方的地下水，减少地层失水，确保工作面始终处于无水作业状态，避免因上层滞不泄漏造成工作面前方土体跨塌造成地面严重沉降。同时，在开挖小导洞时要严格按照短台阶作业方法，在工作面前要留核心土，对工作面的土体进行支撑，避免跨塌造成地铁结构沉降值超限。小导洞开挖完毕后立即开挖面初喷砼、挂钢筋网片、架立格栅钢架，最后一次将砼全部喷完，特别是对格栅钢架背后部位要喷射密实，待喷射后的砼达到规定强度后要及时进行初期支护注浆，确保初期支护背后密实。

4.1.2、导洞、钻孔桩、深港隧道与地铁一号线、地下商业街平面相互关系

4.1.3、洞内挖孔桩施工

待隧道拱脚部位导洞贯通后，在导洞内施做挖孔灌注桩，洞内钻孔桩共102根，桩径为1.2m，桩长为9.5m，导洞内空间狭小，挖孔桩跳桩施工，提升机按照导洞尺寸定制。根据场地条件，采用上场12台特制提升机，沿导洞远离正洞一侧墙角布置金属排水槽，将地下水引排至导洞外集水井内。挖孔桩跳桩开挖施工，钢筋笼底节在洞外加工场加工成型，其他各节下好料，在孔口边接长主筋边绑扎钢筋笼，主筋采用直螺纹连接。砼灌注采用泵管入孔灌注，砼由导洞外的砼输送泵泵送至料斗。（1）成孔

孔内挖土时，应有照明和通风设施。照明采用36V低压防水灯。通风设施采用1.5kw鼓风机，配以直径500mm的塑料送风管，经常检查，有洞即补，出风口离开挖面80cm左右。

对无流砂威胁但孔内有地下水渗出时，应在孔内设坑，用潜水泵抽排。

每天开工前检查孔底积水是否抽干，试验孔内是否存在有毒、有害气体、保持孔内的通风，准备好防毒面具等安全措施。为预防有害气体或缺氧等中毒，可对孔内气体抽样检测。凡一次检测有毒含量超过容许值时，应立即停止作业，进行除毒。

（2）钢筋骨架的制作与安装

桩基础的钢筋笼在场内预制、孔口分节成型后，用再进行吊装，钢筋笼加工时严格按照设计要求和施工规范做到成型主筋直，误差小，箍筋圆顺，直观效果好。

由于本工程中导洞的净空影响，钢筋笼采用分节预制与安装，受力钢筋的搭接均采用接驳器机械连接（Ⅰ级接头）。

依设计图纸的规定，先制定相应的加劲筋，然后按规定的根数布置主筋，设立每隔2m一道的加劲筋，排列好后将主筋按规定间距焊死在加劲筋上，再依设计的规定的间距绑扎箍筋。

成孔验收后，利用葫芦将分节骨架吊入桩孔（吊装时注意周围电线的保护工作，防止触电），钢筋骨架分段制作，段间驳接采用接驳器机械连接，吊放钢筋骨架入桩时，下落速度要均匀，骨架要居中，并切勿碰撞孔壁。

骨架落到设计标高后，将其校正在桩中心位置并固定，在混凝土浇筑过程中，控制好混凝土的浇注速度，防止下砼时钢筋笼随混凝土面上升而造成浮笼现象。

（3）混凝土灌注

在灌注过程中，混凝土表面不得有超过50mm厚的积水层，否则，应设法把积水排除，才能继续灌注混凝土。混凝土应边灌注边插实，宜采用插入式震动器和人工插实相结合的方法，以保证混凝土的密实度。

混凝土采用拌合站拌制。混凝土由车载泵泵送至孔口，下料采用串桶，串桶离浇筑面不得大于2m。混凝土应连续分层浇灌，每层浇灌高度不得超过1.5m，并分层捣实。在混凝土初凝前抹压平整，避免出现塑料性收缩裂缝或环向干缩裂缝。砼浇筑高度应比桩顶设计标高高出5cm以上，导洞内冠梁施工前应先将该段桩头砼凿毛，使桩头露出级配均衡的纯净砼。表面有浮浆层应凿除，以保证与上部的良好连接。

在灌注过程中，混凝土表面不得有超过50mm厚的积水层，否则，应设法把积水排除，才能继续灌注混凝土。混凝土应边灌注边插实，宜采用插入式震动器和人工插实相结合的方法，以保证混凝土的密实度。

4.1.4、洞内旋喷桩施工

由于导洞内场地限制，挖孔桩全部完成后，再开始桩间旋喷桩施工。旋喷桩采用两重管旋喷机施工，自内向外逐根施工。水泥浆搅拌机、注浆泵和空压机均设置在洞外，拌制好水泥浆后，再由注浆机喷入孔内。渣土及时清运至竖井内，再提升外运。

4.1.5、冠梁施工

钻孔桩及旋喷桩都施工完成后，清理导洞内杂物，凿除桩头，施工冠梁。为保证混凝土浇筑振捣密实，从中间向两端分段浇筑，每浇筑一段（约8m），及时浇筑冠梁以上的导洞回填素混凝土，拱顶采用注浆填充密实。冠梁浇筑前注意预埋好连接正洞初支钢架和正洞第一层二次衬砌钢筋等预埋件。

（1）冠梁的植筋

冠梁主筋贯通植入地下商业街桩基内，植筋时应符合以下要求：

① 植筋用的粘胶剂必须采用改性环氧类和改性乙烯基酯类的粘胶剂（且需耐环境因素），采用A级胶。

② 植筋时，其钢筋宜先焊后种植；若有困难而必须后焊，其焊点距基材混凝土表面应大于15d，且采用冰水侵渍的湿毛巾包裹钢筋根部。

③ 植筋的孔洞应清理干净，孔内应干燥无积水。

④ 植筋用粘结剂应采用专门的灌注器进行灌注，灌注的剂量应以植入钢筋后有少量溢出为宜。

⑤ 粘结剂固化之前，不得触动所植钢筋。

（2）冠梁内预埋件

① 为保证拱部初期支护钢架与冠梁的可靠连接，在初期支护和冠梁连接部位通长预埋宽400mm，厚16mm钢板，采用φ22锚筋固定，锚筋锚入冠梁内800mm，纵向间距0.5m，初期支护钢架与钢板焊接连接。

② 为保证临水平时支护钢架与冠梁的可靠连接，在水平临时支护与冠梁连接部位通长预埋宽240mm，厚16mm钢板，采用φ22锚筋固定，锚筋锚入冠梁内800mm，纵向间距0.5m，水平临时支护钢架与钢板焊接连接。

（3）冠梁内预埋第一层二次衬砌钢筋

① 冠梁施工中，预埋侵入冠梁内的第一层二次衬砌主筋、纵向筋、箍筋，主筋两端预置钢筋接驳器，施工中，做好钢筋接驳器的保护，不得堵塞接驳器孔洞。

② 在冠梁部位，第一层二次衬砌箍筋锚入衬砌背后500mm，确保整体受力。

4.2、CRD工法施工

本隧道长82.3m，围岩为Ⅵ级，设计采用CRD法两端同时非爆破掘进施工。

4.2.1、施工工序

CRD法施工是将隧道断面分成左右两大部分，每侧导坑分为两台阶开挖。左右平行施工，交错掘进，开挖面前后距离错开3m左右。采用人工和机械长台阶开挖支护。上台阶掌子面垂直开挖，每开挖一个循环（0.5m），及时安装钢架喷射砼，下台阶按设计放坡开挖。掌子面采用玻璃纤维锚杆超前预加固。洞内临时支护，采用I20a工字钢进行中隔壁和临时仰拱支撑，以确保施工安全。分部开挖由于断面小，出碴采用小型挖装设备装运碴土，运至竖井内后再由龙门吊运至地面。

CRD法施工工序见下图及施工工序纵断面图。

开挖

步序 图示 施工步骤及措施

第一步：

左侧导坑上台阶①部开挖支护 1.开挖左侧导坑上台阶①部土体；

2.初喷砼，挂网架设钢拱架及临时支撑；

3.复喷射砼至设计厚度。

第二步：

右侧导坑上台阶②部开挖支护 1.开挖右侧导坑上台阶②部土体；

2.初喷砼，挂网架设钢拱架及临时支撑；

3.复喷射砼至设计厚度。

第三步：

导洞以上第一层二次衬砌浇筑 1.右侧上台阶每进尺3~4m时，及时施工导洞以上第一层二次衬砌；

2.采用定型台架加小模板浇筑。

第四步：

左侧导坑下台阶④部开挖支护 1.开挖左侧导坑下台阶④部土体；

2.初喷砼，挂网架设钢拱架及临时支撑；

3.复喷射砼至设计厚度。

第五步：

右侧导坑下台阶⑤部开挖支护 1.开挖右侧导坑下台阶⑤部土体；

2.初喷砼，挂网架设钢拱架及临时支撑；

3.复喷射砼至设计厚度。

第六步：

施作第一层二次衬砌底板 1.保留商业街桩基以上土石方和临时支护钢架；

2.及时施工第一层二次衬砌底板。

3.商业街桩基处预留后浇。

第七步：

施作第一层二次衬砌导洞以下边墙 1.继续保留商业街桩基以上土石方和临时支护钢架；

2.施工第一层二次衬砌导洞以下边墙。

第八步：

施作底板第二层二次衬砌 1.第一层衬砌达到设计强度后；

2.截断伸入隧道内部的桩基，并补全第一层二衬；

3.逐段拆除临时支护和导洞侵入第二次二衬部分；

4.铺设防水板、浇筑底板第二层二次衬砌。

第九步：

施作拱墙第二层二次衬砌 1．铺设防水层；

2．绑扎第二层二次衬砌钢筋；

3．采用模板台车整体浇筑拱墙第二层二次衬砌。

CRD工法施工工序图

4.2.2、控制超欠挖的措施：

（1）根据施工图纸和施工规范的要求，采用相应的施测方法，建立复核制度，勤测勤量，保证隧道中线、水平开挖断面和几何尺寸符合设计要求。

（2）开挖过程中严格按设计尺寸控制开挖面，最大允许超挖量拱部为15cm，边墙为10cm。对出现超挖时采用喷射砼或与衬砌同标号砼填充密实。

4.2.3、洞身初期支护施工工艺和方法

本隧道开挖中所采用的初期支护I25a型钢钢架及喷射C30混凝土、φ8mm钢筋网、掌子面采用φ25玻璃纤维锚杆并喷射砼进行临时支护、临时支撑采用Ⅰ20a型钢钢架，喷射C25混凝土。

（1）喷砼

喷射砼施工采用湿喷砼工艺，详见“喷射砼施工工艺流程图”。

砼集中由砼拌合站拌制，通过泵送车向洞内送料，空压机供风，采用砼湿喷机喷射。

施工工艺：砼喷射机安装调试好后，在料斗上安装振动筛（筛孔10mm），以避免超粒径骨料进入喷射机；用高压水冲洗干净受喷围岩面，而后即可开始喷射砼。

通过遥控喷射手喷射，送风之前先打开计量泵（此时喷嘴朝下，以免速凝剂流入输送管内），以免高压砼拌合物堵塞速凝剂环喷射孔。

送风后调整风压，使之控制在0.45～0.7MPa之间，若风压过小，粗骨料则冲不进砂浆层而脱落，风压过大将导致回弹量增大。因此，按砼回弹量大小，表面湿润易粘着力度来掌握。喷射压力与喷射机械手调配适当，根据喷射仪表反馈的信息及时调整风压和计量泵，控制好速凝剂掺量。

喷嘴与岩面的距离按规范执行，喷射方向尽量与受喷面垂直，拱部尽可能以直径方向喷射，其间距宜为1.5-2.0m，喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动，喷曾厚度均匀。

喷射砼施工工艺流程图

若需喷第二层，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。若终凝1h后进行喷射时应先用风水清洗喷层表面。一次喷射厚度可按喷射部位和要求厚度确定，或按下表选用。

喷射混凝土一次喷射厚度（mm）

喷射部位 边墙 拱部

一次喷射厚度 70～100 50～60

为提高工效和保证质量，喷射作业分片进行，可按照先边墙后拱脚，最后喷射拱顶的顺序施喷。喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，每圈压前面半圈，绕圈直径约30cm，力求喷出的砼层面平顺光滑。

初喷混凝土在开挖后及时进行，复喷应根据掌子面的地质情况分层、分时进行喷射作业，以确保喷射混凝土的支护能力和喷层的设计厚度。

喷射在岩面上的混凝土表面应无滑移下坠现象，当表面有松动、开裂、下坠、滑移等现象时，应及时清除重喷。

喷射过程中应及时检查混凝土的回弹率和实际配合比。喷射混凝土回弹率：侧壁不应大于15%，拱部不应大于25%。

喷射完成后应检查混凝土与岩面粘结情况，可用锤敲击检查。当有空鼓、脱壳时，应及时凿除，冲洗干净进行重喷，或采用压浆法充填。

（2）玻璃纤维锚杆

钻孔：掌子面锚杆施工使用螺旋钻钻孔，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保证锚杆的方向、深度和间距，孔深偏差≤50mm，钻孔直径φ28mm。

洗孔：钻完孔后，用高压风吹净孔内岩屑，并检查钻孔深度。

锚杆安装：将锚杆体送入孔内，直达孔底，并注意转动杆体，锚杆尾端外露孔口10cm，并喷射C25混凝土进行掌子面封闭。

（3）钢筋网施工

钢筋网施工工艺流程：下料调直除锈、去油污焊接运输安装。

钢筋网加工：钢筋网按照设计要求加工成方格网片，纵横钢筋相交处可点焊成块。

钢筋网安装：钢筋网一般在初喷砼、锚杆完工之后安设，网片要紧贴初喷面，砼保护层厚度必须满足设计要求，网片与网片间搭接不小于1个网格，网片与锚杆间要焊接牢固。

（4）钢架施工

施工工艺见“型钢钢架安装工艺框图”。

钢架在洞外按设计加工成型，洞内安装在初喷砼之后进行，与定位系筋。钢架间设纵向连接筋，钢架间以喷砼填平。钢架拱脚安放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，当钢架和围岩之间间隙过大时设置垫块，用喷砼喷填。

钢架现场制作加工：

钢架按设计要求预先在洞外结构件厂加工成型；钢架加工后进行试拼， 钢架由拱部，边墙各单元钢构件拼装而成。各单元用螺栓连接。螺栓孔眼中心间距误差不超过±0.5cm，钢架平放时，平面翘曲小于±2cm。

钢架架设工艺要求：

为保证钢架设在稳固的地基上，施工中在钢架基脚部位预留0.15～0.2m原地基；架立钢架时挖槽就位，软弱围岩地段在钢架基脚处垫砼垫块以增加基底承载力，钢架平面垂直于隧道中线，倾斜度不大于2°。钢架的任何部位偏离铅垂面不大于5cm。

为使钢架准确定位，钢架架设前均需预先打设定位系筋。系筋一端与钢架联接在一起，另一端锚入围岩中1m并用砂浆锚固。

钢架架立后尽快喷砼作业，并将钢架全部覆盖，使钢架与喷砼共同受力，喷射砼分层进行，每层厚度5cm左右，先从拱脚或墙脚处向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚（墙脚）不密实，造成强度不够，拱脚（墙脚）失稳。

4.2.4、隧道出碴运输及弃碴

本隧道长度较短，分部开挖后上台阶断面较小，出碴采用小型挖掘机和小型装载机，上台阶贯通后开始开挖下台阶。下台阶内采用小型挖装设备装运碴土。运至井底后，再垂直提升至地面，由自卸汽车外运至深圳市弃碴场。

4.2.5、第一层二次衬砌施工

根据洞桩法原理，为尽快形成桩梁拱承载体系，将荷载传递至桩基，抑制拱部沉降，拱部第一层二次衬砌宜紧跟初支。右侧上台阶每开挖3～4m时，及时施工拱部第一层二次衬砌，为不影响掌子面开挖及初支，定制2个3m长的定型台架加小模板，每3m浇筑一次拱部第一层二次衬砌，浇筑时，左右两个台架上模板连接成整体，一次浇筑拱部。

4.3地下商业街桩基托换技术

在施工第一层二衬过程中，隧道中部遇到7根地下商业街的桩基，需将桩基与第一层二衬的钢筋连接为一体，如下图，底板第一层二次衬砌紧跟右侧下台阶初支施工，每开挖6～8m，浇筑一次，中间临时钢架直接浇筑在底板中，遇商业街中间桩基时，预留后浇缺口，待桩基截断后再补上。边墙紧跟底板施工，每6～8m浇筑一次，采用木模背型钢，用锚固在钻孔桩内的拉杆加固。

第一层二次衬砌施工时，必须保留临时支护和伸入隧道内的桩基。

地下商业街桩基与二衬连接示意图

4.3.1根据工程特点，主要施工步骤如下：

（1）根据与第一层二衬交叉位置对商业街桩基进行凿毛；

（2）测量放线定出植筋孔位置，打孔植筋；

（3）绑扎第一层二衬钢筋，与桩基植筋进行焊接，与桩基钢筋进行L焊接；

（4）第一层二衬立模，在桩基位置制作异型模板，保证二衬结构厚度及混凝土密实度；

（5）施工第二层二衬，逐根截除商业街桩基；

（6）施工防水板；

（7）绑扎第二层二衬钢筋，立模板浇筑混凝土；

4.3.2、植筋施工要求

⑴ 工艺流程

钻孔清理钻孔灌胶植入钢筋

⑵ 施工工序

①钻孔：孔深与锚筋埋设深度相同，孔径比锚筋大2～4mm，孔位应避让构造钢筋，孔道应顺直。

②清理钻孔：孔道先用硬鬃毛刷清理，再以高压干燥空气吹去孔底灰尘、碎片和水分，孔内应保持干燥。

③灌胶：将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处，待插入锚筋后，胶即充满整个孔洞。

④插入锚筋：锚筋插入前应清除插入部分的表面污物，并须插到孔底，孔口多余的胶应清除。污物应先以钢刷清除，再用丙酮擦净，并予拭干。

⑤在胶液干固之前，避免扰动锚固钢筋和在孔位附近有明水。

⑶ 施工注意事项

为确保加固施工质量，减小焊接对植筋影响，植筋施工应严格按规范和设计要求进行。

另外，对植筋的焊接施工应采用以下措施：

①植筋的焊点离胶面距离不小于15d。

②采取降温措施，如焊接施工时用冰水浸透棉纱布包裹植筋胶面根部钢筋。

③严禁对一根植筋连续焊接，应采用循环焊接施工的方法，即对一批焊接钢筋逐点、逐根焊接。

（3）托换梁和被托换结构之间的结合要牢固。具体措施如下：

为了让新旧结构共同协调作用，新旧混凝土截面均要求处理。

将旧混凝土表面凿毛，深度宜为10~20 mm左右。

凿毛用水清洗干净，在新加结构混凝土浇捣前四个小时内刷截面处理剂。托换梁与承3台底接触面应保证混凝土浇捣密实。

粘结材料需要进行现场测试。节点施工工序的选择需要考虑粘结材料凝固时间的影响。

凿毛时若发现裂缝等异常情况，应及时反馈信息给相关部门研究采取安全加固措施。

4.3.3被托换桩截桩作业

（1）第一层二衬那个完毕后，且全面观测沉降变形稳定后，在第二层二衬开始施工时，逐根开始截桩。

（2）截桩前做好各项应急措施，在截桩过程中尽可能减少对第一层二衬的振动，采用人工小型机械截除。

（3）切断被托换的商业街桩时，断桩位置在第一层二衬混凝土面约200 mm处，先沿桩周开一条深100mm宽200mm的断口，在此过程中钢筋不断，同时应加强观测桩基上设置的观测点沉降变化情况，每次切断口的深度不得超过100mm，且应遵循由外向内、层层剥离的原则，将桩身混凝土全部凿除后再断桩身钢筋。

4.3.4施工监测、控制及应急处理预案

由于桩基托换工程对结构受力和变形有特殊要求，桩基托换工程施工应建立监测、控制联动的系统全过程监测，及时收集反馈测量资料，并自动根据反馈信息调整结构标高控制结构变形。要求设立施工监测机构与第三方监测机构。

在被托换的桩基上设置自动化监测装置，在截桩过程中实时进行监测，同时在第一层二衬混凝土表面及钢筋设置应力计，观测受力状况。

桩基托换工程应在桩基托换及隧道施工过程中根据相关规范规程中有关结构差异变形的总要求，施工监测与第三方监测均委托专业监测单位进行，在施工前，两方根据设计要求，报具详细监测方案，经评审确认后，方可实施。确保施工安全和地下商业街结构安全。

4.4、第二层二次衬砌施工

第二层二次衬砌自南向北逐段施工。在仰拱防水板铺设完毕后，立即绑扎钢筋浇筑仰拱第二层二次衬砌和仰拱填充砼。再铺设拱墙防水板，绑扎拱墙钢筋，最后采用液压衬砌台车浇筑拱墙第二层二次衬砌。砼采用自动计量拌和站集中供应，搅拌运输车运送，砼输送泵泵送入模。第二层二次衬砌施工中注意及时埋设回填注浆的镀锌管及其它附属设施的预埋件。

钢筋在地面钢筋棚内加工、弯制，在洞内进行焊接绑扎。结构钢筋采用搭接焊，搭接长度不小于规范要求，定位钢筋连接采用细铁丝绑扎牢固。在骨架钢筋的节点处加设混凝土小垫块，以防止混凝土浇筑时钢筋外露。

钢筋安装完毕，经监理工程师检查合格后，将衬砌台车移至衬砌部位，测定中线及标高后，通过台车上的液压系统将台车精确定位，锁定行走装置，将台车固定稳固，安装混凝土输送管道，准备浇筑混凝土。

为防止出现偏压，从两侧对称分层灌注，每层浇筑厚度小于0.5m，混凝土灌注连续进行，不得中断，缝隙全部填满、填实。当混凝土达到一定强度后，打开台车上的各工作窗口，松开丝杆，退下模板，混凝土进行养生。混凝土连续养护时间不得少于14d。

（1）施工工艺：

施工工艺见“第二层二次衬砌施工工艺流程图”。

第二层二次衬砌施工工艺流程图

本隧道配备1台9m全断面液压衬砌台车，见“钢模液压衬砌台车示意图。

拌合站按配比生产砼，砼搅拌运输车运送至灌注地点，由砼输送泵泵送砼入模，插入式振捣器人工捣固。

灌注砼从新旧砼接茬处开始均匀分布灌注，最后在单元体中间位置进行挤压泵送灌注，待砼自挡头板挤出浆来时，稳压持续几分钟，看砼是否灌满，如稳定压力不能再灌入时，说明拱顶已灌满，若稳定压力仍能灌入，则稳压持续到不能灌入为止。

钢模液压衬砌台车示意图

4.5、电缆槽施工

第二层二次衬砌全部完成，液压衬砌台车退出后，开始施工电缆沟，电缆沟盖板在现场预制场集中进行预制，预制时严格控制盖板的几何尺寸，采用细粒径的混凝土，混凝土要求匀质、密实、和易性好，盖板表面平整、无凹凸现象，盖板四角棱角分明，无缺棱掉角。

盖板内钢筋均设置弯钩，为避免盖板倒置，制作时应在盖板面上作“上”字标记，盖板制作精度为±4mm。盖板预制时预留10X2.5cm开孔以便检修。

电缆槽采用钢模板，分段浇注成型，其施工要点是控制好模板的中线、水平，并要求模板支撑牢固，防止浇捣时模板位移和上浮。

5、小结

在中心城区进行大断面隧道近距离下穿运营中地铁线路，施工安全风险较大，在理论分析指导下有目的地进行施工监测十分必要。

（1）采用先进的定位设备，为确保该工程的施工安全和施工质量起到了关键性指导作用，长距离两端打设长管棚精确定位成孔，水平旋喷桩加固地层，确保有效隔离隧道施工区周边地下水及隧道施工时具有临时支撑地铁隧道的作用。

（2）实时远程自动监控系统自动分析处理采集的监测数据，发现达到报警条件时短信通知相关管理人员，为有效地采取了相应的施工措施的实施提供了及时信息基础和技术支撑，确保隧道施工的安全和地铁结构安全。在结构相距3.1m的条件下，采取WSS注浆工艺，有效精确控制沉降，以确保深圳市运营的地铁1号线无大变形，不影响地铁运行。

（3）洞桩法施工，采用CRD工法开挖，地下商业街桩基托换技术，在动荷载条件下采用洞桩法开挖断面159、结构间距3.1m下穿运营地铁线、进行地下商业街桩基托换技术国内领先，国际先进。丰富了我国在隧道下穿既有线路工程施工经验，提升了隧道施工的信息化水平和工程施工决策的科学性。