新建隧洞垂直下穿既有地铁结构引起的沉降分析

新建隧洞垂直下穿既有地铁结构引起的沉降分析

王漪璇

中铁上海设计院集团有限公司天津分院天津300073

摘要：在地铁施工的过程中，经常采用的一种施工方式是暗挖，这主要是应用在现有地铁隧道的基础之上的，因此要想保证施工质量以及施工效果，掌握相应的方法以及要点是十分必要的。本文重点对这一问题展开了进一步的分析，探究关键的施工控制，希望能够对今后的工程发展与建设提供一定的帮助，为类似地铁车站的工程建设起到借鉴性作用。

关键词：隧洞垂直；地铁结构

随着我国城市轨道交通建设的快速发展，往往会遇到新建地铁线路(新线)近距离甚至零距离穿越既有轨道线路(既有线)的工程难题。由于新线下穿施工必然对既有地铁车站结构产生扰动，而城市地铁运营对轨道结构变形具有严格的控制标准，新线下穿施工对既有地铁车站的结构安全构成了严峻的考验。新线密贴下穿既有地铁车站工程的设计和施工难度巨大，受到偶然和突发因素的影响可能导致既有地铁车站结构变形超出预定范围，必须对既有地铁车站进行沉降恢复。因此，正确分析和可靠预测密贴下穿施工引起既有地铁车站结构沉降，采取严密的变形控制措施保障既有地铁车站的结构安全和正常使用，具有重大的工程意义和应用前景。但是在当前的施工过程中，一般都是在既有地铁隧道的基础上进行施工的，所以难免会存在一定的问题，其中小均匀沉降是最为集中的现象，对于地铁结构会造成严重的变形现象，对此就需要加强施工过程中的有效控制，掌握合适的施工方式才能保证地铁运行的质量，下面笔者就将针对现实情况中的既有地铁隧道施工的问题展开进一步论述。

1工程概况

北京地铁6号线朝阳门站至东大桥站区间双线隧道垂直下穿既有2号线朝阳门站，双线隧道与既有地铁车站之间的具体位置关系如图1所示。区间隧道净距为9m，下穿段范围既有地铁车站结构位于同一段变形缝内，新建隧道拱顶与既有地铁车站底板垫层之间密贴。既有地铁车站全长141.18m，宽22.7m，底板高程为24.142m，既有地铁车站主体为3跨矩形框架结构，中柱为直径1.2m的C30混凝土圆柱，横向柱距7.2m，纵向柱距5.0m，既有地铁车站总高11m，侧墙厚1.1m，顶板厚1.5m，底板厚1.3m}混凝土底板垫层厚度0.225m，每25m设置1条沉降缝。

图1工程平面图

2.既有地铁线施工中存在的问题

在现有的地铁隧道施工过程中，主要存在的问题是周围的土体强度会因为工程的进行而发生一定的变化，造成抗剪强度值以及隧道的卸载量出现上下波动，小同地铁隧道施工过程中产生的效果也小同，只有根据施工具体情况采取必要的措施，才能有效预防地铁施工过程中产生的问题，对卸载量进行降低，并且采用阶段性的锚固，同时要对地下水位以及地下水量进行控制，上述两点原因都是造成地铁出现卸载变形的主要原因。当前的地铁施工过程中主要应用的一种施工技术是暗挖车站的方式，在这一过程中应用柱法施工，整个断面在开挖的过程中主要由3个洞组成，一个是侧洞，一个是柱洞，还有一个是中洞。在施工时主要的顺序是自上而下，将每一个柱洞进行严格的支护以后，才能进行二次衬砌，这样就能够形成一个相对完善的梁柱支撑体系，保证了稳定性效果。最后一道工序是在完成洞的处理以后，采用预应力锚杆以及二次衬砌的方式将其加以进一步的卸载，由此便形成了相对完整的循环，小断在开挖、加固以及补偿的过程中施工，此外在施工时，应该采用相应的监测设备对施工的全过程进行控制，保证地铁线路更加安全的运行。

3.下穿既有线施工方案主要技术措施

随着施工的建设，在下穿既有地铁线的过程中，还需要掌握一定的施工技术，注意施工技术应该满足关键点的要求，基本上可以分为三点。首先是在地层加固的过程中，主要采用了自进式的锚杆，共设置两排，每排之间以及相互之间的距离需要得到一定的控制，在完成施工以后，应该加强焊接与锁定，在此基础上将钢筋绑扎在一起，才能浇筑混凝土，这样就能够构成一个相对完整的结构体系，保证在开挖过程中起到阻隔与抵抗的能力，更好地适应地层应力在上移过程中造成的损失。其次是在开挖的过程中，应该对地层系统进行注浆，在车站下穿的过程中主要对有线段采用了CRD的施工方法，这种施工一共在隧道的左右两侧进行了12道作业步骤，并且从现场的实际情况出发，在注浆的过程中，需要采用同步跟踪的方式进行注浆，这样才能起到有效的补偿作用。在开挖时应该注意的问题是要保证及时有效，并且进行多次的注浆，以降低在地层开挖过程中出现的损失，同时还能够让土体变得更加密实，有效地降低了地层出现变形的可能性。

最后是在既有线结构的基础上出现变形时进行的补偿注浆。在施工建设时，经常会出现既有线结构的变形，采用补偿注浆的方式能够具有更好的施工效果。采用这一方式时应该重点注意的问题是相关工作人员应该要密切进行巡视，保证在低压力的环境下注浆，同时，注浆的速度小应该过快，应该对既有线变形缝之间存在的差异加以进一步的控制，在多次多点的进行中完成注浆工作，这样才能实现变形结构不超过1mm的目的，既有线也能够在这样的环境下得以更加安全与顺利的实现。

4.既有地铁结构变形监测及控制

在传统监测的过程中，无法对高密度的行车区间进行有效的监测，同时在数据采集以及反馈的过程中也是比较困难的，在这种情况下，就需要采用更加高水平的技术手段对既有地铁结构进行监测与有效的控制。需要对地铁隧道的结构加以进一步的考虑，满足轨道的特点，让两轨水平之间的间距更加完善，同时控制两轨之间的高差等，这些都是在实际监测过程中应该重视的问题，这样才能真正地实现自动化的监控，促进精度水平的进一步提升，从当前的实际情况来看，这一目标正在实现的过程中。

5.既有地铁隧道结构沉降控制

如果在既有地铁隧道的下方进行施工，经常会出现这样的问题，就是地铁上方的隧道产生小均匀的沉降现象，在这种情况下，要想对小均匀沉降的现象加以有效的控制，就要将整个上导洞的两侧分为五个小同的区域进行施工。之所以要进行注浆，主要作用是为了对主体结构进行有效的加固，这样能够在下一个阶段施工的过程中起到止浆墙的作用。如果在注浆时出现了漏浆的现象，应该在第一时间将其封堵起来，这样才能有效地控制事态变得严重，并且对小均匀沉降的现象做到预防的作用。防止结构出现变形，应该采用实时监测的方式。为保证道床的正常工作和运营安全，在侧洞施工之前，我们还需要对道床与隧道结构的脱开部位进行灌浆加固。灌浆一般采用的方法是高位漏斗法，我们运用这种方法小但能够确保浆液能够在一定的压力下顺利进入缝隙，同时还小会因为压力太大而出现道床隆起的现象。灌浆加固选用高强度且小会收缩的CGM-4型灌浆料，这种浆液能够保证在灌浆3h后浆体强度达到16MPa。灌浆工序结束后，应进行现场取芯试验，确保浆液填充饱满，道床小会发生错位和变形。

6.结语

综上所述，在新建地铁车站施工中，车站与既有线路之间的影响是互相的、既有线路的存在影响到新建车站的施工和安全，而新建车站施工必然也会对既有线路产生影响、在实际工程施工中，运用暗挖法，做好隧道支护施工，避免新建地铁车站施工对自身和既有线路产生不良影响.保证地铁运营安全。

参考文献

[1]许有俊，聂鑫路，魏云杰.新建地铁车站上穿既有地铁结构的变形控制[J].地下空间与工程学报，2016（02）:153-154

[2]黄昌富，田书广，王艳辉.新建隧洞垂直下穿既有地铁结构引起的沉降分析[J]铁道建筑.2016,(03):92-93

[3]顾垒.暗挖地铁车站下穿既有地铁隧道施工与控制[J].低碳世界.2016（03）:172-173