下穿地铁车站暗挖施工对既有线影响分析

下穿地铁车站暗挖施工对既有线影响分析

关惠龙

中铁七局集团西安铁路工程有限公司陕西西安710032

摘要：近距离穿越既有线工程施工过程中，要保证既有隧道的安全运营，同时不破坏既有隧道结构安全性，这就要求施工对既有构筑物的影响减到最小，以保证工程施工和既有线运营的安全。本文结合北京市地铁19号线01合同段牡丹园车站超近距下穿既有地铁10号线车站暗挖施工，分析开挖支护施工对既有线的影响。

关键词：下穿地铁车站；既有线变形；影响分析

引言

做好下穿地铁车站施工相关技术理论的研究，有助于发现其中的问题，从而提高地铁车站工程质量，对施工人员的安全也增添一份重要保障。

1研究背景

随着我国城市轨道交通的巨大发展，要加强施工质量，实现安全穿越，就必须强化地铁施工支护措施等。同时要保证既有隧道的安全运营，不破坏既有隧道结构安全性，这就要求施工对既有构筑物的影响减到最小。本文结合北京市地铁19号线01合同段牡丹园车站超近距下穿既有地铁10号线车站暗挖施工，分析开挖支护施工对既有线的影响。

2工程特征

2.1工程概况

19号线牡丹园站位于北土城西路与花园东路十字交汇处，南北设置，与既有10号线牡丹园站呈“T”型换乘。车站为地下两层三跨，局部四跨岛式站台车站，总长为299.7m，其中三跨段长200.2m，四跨段长99.5m。车站主体结构采用PBA工法施工，共设置3个出入口、3个风道，3个安全出口以及4个换乘通道。

2.2与既有地铁车站位置关系

新建站的车站主体单层段及换乘通道下穿既有车站，车站主体单层段拱顶距既有站底板净距1．9m，两个矩形断面之间的净距4．1m。

2.3地质条件

车站单层断面拱部位于粉土层内，与既有车站的底板间有粉土层等。地下水属层间水，含水层为卵石圆砾⑦层，中粗砂充填，渗透系数大，为强透水层，水位标高为24．19～26．38m（水位埋深为20．50～24．30m）。

2.4工程重难点

2.4.1地层岩性差

单层断面拱部位于粉土层内，与既有车站底板之间从上而下为卵石圆砾层、粉质黏土层、粉土层；边墙穿越地层为砂层、卵石圆砾层、黏土层；底部位于含层间水的卵石圆砾层。

2.4.2地下水丰富

该段地下水相当丰富，地下水属层间水，含水层为卵石圆砾⑦层，中粗砂充填，渗透系数大，为强透水层，水位标高为24．19～26．38m（水位埋深为20．50～24．30m），地下层间水进入车站4m左右，由于车站底板位于地下水位以下，所以对车站施工影响很大[1]。

2.4.3超近距下穿运营车站

北京市地铁19号线01合同段牡丹园车站顶板与既有车站的底板之间垂直距离只有1．9m，由于既有地铁10号线车站是运营车站，如果施工不当，就可能引起既有车站的过大沉降或者不均匀沉降，进而影响既有线的安全运营。

3下穿既有地铁车站暗挖施工

为了保证既有线车站的结构安全和正常运营，下穿既有站采用双排Ф300管棚超前支护，“CＲD”工法施工单层结构。

3.1超前支护施工

两侧暗挖双层段开挖至端墙后，待支护结构基本稳定后，注浆加固端墙和既有线间的土体。车站两端双层段向单层段施作Ф300钢管管棚并分段式注浆，填充钢管及加固管棚周边土体[2]。单层断面顶部与既有站底板间，开挖轮廓线外2m、内1.5m土体，4．1m土柱通长施作Ｒ32自进式管棚，注浆加固结构间土体。

3.2开挖支护施工

按“CＲD”工法分步开挖支护单层段平顶直墙结构。先对称开挖1部，贯通后再开挖其余各部。每部开挖时台阶长度控制在2m左右，1、3部上台阶留核心土，核心土面积不小于开挖面积的50%。2、4部分上下台阶开挖，上台阶不必留核心土。两洞对称进行施工，长度差异不超过1．5m，逐榀开挖，及时立拱喷浆封闭，及时打设锁脚锚管，注水泥浆，增加初支与地层结合力，减小沉降。初支背后及时补偿及回填注浆[3]。

4监控量测及分析

4.1既有结构沉降

北线最大0．83mm（正值表示隆起），该点距离新线中心距离为27m，最小－0．76mm（负值表示沉降），该点距离新线中心距离为36m；南线最大－3．88mm，该点距离新线中心距离为27m，最小0mm，该点距离新线中心距离为90m。开挖初支引起既有结构产生明显沉降，距离新线越近，变化幅度越大，由于开挖支护是从南北端同时进行，因此南北线沉降变化趋势相近，但是变化幅度不同，北线最大沉降－0．76mm，控制很好，南线最大沉降达到－3.88mm，接近该阶段控制值。

4.2既有结构变形缝胀缩

北线结构变形缝减窄到－0．20mm（负值表示减窄），该点距离新线中心距离为0m，距离新线中心距离西侧27m，变形缝减窄到－0．1mm；而距离新线中心距离东侧27m处，变形缝没有胀缩。南线结构变形缝增胀到0．20mm（正值表示增胀），该点距离新线中心距离为0m，新线中心距离两侧27m，变形缝没有胀缩。

4.3轨道沉降

开挖支护施工中，南北线轨道总体为沉降，其中北线最大沉降－3．45mm（负值表示沉降），该点距离新线中心距离为0m，最小沉降0mm，距离新线中心两侧90m；南线最大沉降－3．44mm，该点距离新线中心距离为0m，最小0mm，该点距离新线中心两侧90m。开挖支护阶段，由于开挖卸荷作用，引起上方的既有轨道出现沉降，且抵消在管棚施工阶段引起的轨道隆起后，出现了最大－3．45mm的轨道沉降。

4.4轨道水平间距

开挖支护施工中，北线最大2mm（正值表示轨道水平间距增大），该点位于新线中心东侧22．5m，最小－0．5mm（负值表示轨道水平间距减小），该点位于新线中心西侧31．5m；南线最大0．2mm，该点位于新线中心西侧4．5m，最小－0．8mm，该点分别位于新线中心东侧22．5m，西侧31．5m。开挖支护施工阶段，由于开挖卸荷作用，引起上方的既有轨道间距减窄，且抵消管棚施工阶段引起的轨道间距增宽后，出现了最大－1．3mm的轨道间距减窄。

4.5开挖支护对既有线影响评价

通过对既有车站远程自动监测及成果分析，并对比该阶段的既有车站变形目标控制值。

总结：

北京市地铁线车站工程经过施工技术人员精心设计、精心组织，严格管理、严格工艺、严格纪律，依据十八字方针施工，通过大量监测分析，周边环境处于安全状态。开挖初支施工对既有车站变形影响的控制效果总体良好，所有变形值未超出下穿既有车站施工目标控制值。科学优化的施工步序。严格遵循对称原则，左右线同时、同步、对称进行。严格按照设计施作初期支护。型钢拱架能及时快速地对地层产生支护阻力，研究显示，比较格栅拱架，型钢拱架具有支护强度上升快、支护阻力作用及时等特点。既有结构下的跟踪注浆技术。采取跟踪补偿注浆技术可达到主动控制沉降的目的，实践证明非常有效。通过掌子面排管注浆超前加固了地层，有效控制了开挖面前方土体的变形；在开挖Ⅱ、Ⅳ部时，先在仰拱部位注浆，加固下方土体，使结构处于稳固的基础上。

参考文献：

[1]台启民，曾国华，史金栋.地铁车站暗挖施工对地层和既有建筑物的影响分析[J].市政技术，2017，35（05）：93-97+101.

[2]刘洪波.软土地层暗挖施工地铁车站技术的研究与应用[J].应用技术学报，2018，18（02）：152-158.

[3]麻凤海，王岩.明暗挖结合施工地铁车站地表沉降研究[J].大连大学学报，2015，36（03）：41-46.

[4]夏炜洋.新建变截面隧道下穿既有车站施工力学行为分析[J].路基工程，2018（05）：167-170+190.

[5]王东元，曲慧红，李文波.既有线下邻近大断面地铁双隧道暗挖施工对地表形变的影响[J].岩石力学与工程学报，2014，33（S2）：4075-4085.

[6]高丙丽.地铁隧道暗挖施工对既有管线的变形影响规律及其控制技术[J].现代隧道技术，2014，51（04）：96-101.