卵石层CRD法暗挖下穿既有线技术应用及研究

摘要：主要针对越来越多的浅埋暗挖隧道近距下穿既有地铁工程，结合成都地铁8号线殷高区间暗挖段下穿既有地铁7号线区间隧道工程，介绍新建浅埋暗挖隧道近距离下穿既有地铁隧道的关键控制技术。主要包括：对主要施工方案进行优化，并选取洞内大管棚、超前小导管、补偿注浆以及既有线区间底部注浆预加固等辅助措施;通过远程实时监控系统即时监测和分析既有地铁的动态变化，对出现的沉降过大等异常情况及时采取灌浆加固、注浆抬升等处理措施，确保既有地铁的正常安全运营。

关键词：浅埋暗挖隧道；下穿既有线；应用研究

随着我国城市轨道交通建设的大规模发展，新建地铁线路穿越既有运营线路的情况越来越普遍。新建地铁穿越既有线方式有上穿、下穿和侧穿3种，其中新建区间下穿既有线的工程，由于施工断面大、沉降控制严格，工程技术难度大，风险高。成都地铁8号线殷高区间暗挖段下穿既有地铁7号线区间隧道，采用CRD法施工。

一、工程概况

成都地铁8号线殷高区间暗挖段长约42.795m，隧道采用圆形断面，左线开挖宽度8.34m，右线开挖宽度7.74m，与7号线平面呈正交，位于中环路科园大道段下方，隧道顶部距离既有7号线区间隧道约为2.3m，本区间隧道拱顶埋深约20m，隧道拱顶穿越岩层主要有中密卵石层、密实卵石层，围岩等级为Ⅵ级。

二、总体施工方案及关键施工技术

1、总体施工方案

竖井开挖至设计底标高，施做竖井底板封底后，施做正线φ108大管棚超前注浆加固，完成后分部破除正线（小里程方向）马头门，打设超前自进式锚杆，采用CRD法施工区间正线初支。正线初支采用大管棚+超前小导管预加固拱部土体，正线严格按照“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则进行施工。待初支完全穿过7号线后临时封端，先进行7号线下方四个节点位置的二衬施工，节点位置二衬完成后，最后从节点处向小里程方向衬砌至竖井结构。

2、关键施工技术

（一）马头门大管棚施工

马头门大管棚采用Φ108mm钢管，壁厚6.0mm的无缝钢管，分节安装。与自进式管棚之间水平搭接长度不小于3m。管棚环向间距400mm，水平打设，可根据实际情况作适当调整，拱顶120°布置，管棚长度10m。管棚打设从底部往上打，打完一根立即注浆。管棚打设时，相邻两根钢花管的接头要错接，其错接长度不小于1.0m，且同一断面内接头数量不超过总钢管数的50%。

（二）CRD法施工

CRD法将大断面隧道分成4个相对独立的小洞室分部施工，是一种适用于软弱地层的隧道施工方法，特别是对于控制地表沉陷有很好的效果。开挖采用人工结合小型机械开挖的方式，小型农用车运输至竖井口，垂直提升至地面临时存土场。每部开挖完成后及时施作初期支护和临时支护。上台阶采用人工风镐开挖翻渣至下台阶，采用翻斗车经下台阶运输至洞外，下台阶按设计要求的步距跟进施工，采用小型机械进行开挖。在施工过程中加强洞内和地表的监控量测，防止沉降失控。CRD法具体施工工艺及步骤如下：

（三）洞内管棚加固

下穿既有7号线段区间隧道采用T76L自进式管棚超前支护，纵向设置3环，每环长12m，相邻两环之间水平搭接长度不小于3m，管棚环向间距400mm，外插角6～8°，可根据现场实际情况作适当调整。T76L自进式管棚壁厚不小于9.5mm，管棚分节为3m、4m、5m，相邻两节之间采用套筒连接，同一截面内的接头数不超过管数的50%。根据自进式管棚直径、长度及作业空间，采用ZSY-70型全液压锚固钻机钻进。为了保证T76L自进式管棚及小导管的支护效果，尽量减小管棚及小导管的外插角，可在格栅钢架中开孔以穿管棚及小导管，钢管尾部应与拱架焊接。T76L自进式管棚内采用M10水泥砂浆充填，以增强管棚强度。

（四）初支背后注浆

为了及时填充初支喷射混凝土与土层之间的空隙，最上层导洞（Ⅰ号、Ⅲ号）初支结构封闭后应及时进行初支背后注浆，以控制初支结构变形，控制既有线结构、道床沉降。初期支护背后注浆管采用Φ42钢花管，壁厚3.5mm，制作成小导管型式，管长1m，间距1.0m×1.0m（环向×纵向），均采用预埋方式布管，即在喷射混凝土前埋设。注浆过程中要严格控制注浆压力，终压为0.5MPa，注浆速率不大于50L/min，注浆材料采用1：1水泥浆。

三、监控量测

监控量测是成都地铁8号线殷高区间暗挖段下穿既有地铁7号线区间隧道施工中不可缺少的重要组成部分，根据暗挖隧道施工特点，建立控量测体系，重点是既有线结构和道床沉降、隧道洞内拱顶沉降和净空收敛；监控量测目的在于可以有效地指导初期支护结构施工，及时调整土方开挖施工部序、开挖进尺和支护参数，及时进行拱顶及拱墙初支背后充填注浆，有效控制拱顶沉降、洞内收敛、既有线结构和道床沉降。为了保证既有线运营安全，施工期间及既有线结构、道床和轨道进行全过程、24小时远程实时监控。及时分析整理监测数据，并对可能发生的危及环境安全的隐患或事故提供及时、准确的预报，以便及时采取相应的预防措施，避免事故的发生。

监测数据表明，既有线结构竖向位移累计最大变化值为-5.68mm，水平位移累计最大变化值为2.43mm，道床左右差异沉降累计最大值为0.44mm，道床纵向差异沉降累计最大值为-0.33mm，均未超出警戒值。

结语：

（1）土方开挖时严格控制开挖步序，各导洞留足安全步距，及时封闭成环；

（2）施工过程中成功地应用“动态注浆”的技术管理，及时整理、分析监测数据，反馈监控量测信息指导现场施工，主要表现在以下几个方面：

①根据隧道拱顶沉降和洞内收敛监测数据，对初支背后反复注浆，每开挖一层导洞拱部均应及时注浆；

②根据既有线沉降监测数据，在既有线下沉较大处的暗挖拱墙部位打设水平锚杆并注浆，提高既有线下方土体稳定性；

本工法在实施前，利用区间管片注浆孔对下穿区域进行注浆预加固，以保证暗挖拱顶土体稳定，减小沉降；暗挖实施过程中，在被加固的地层中进行多点、定量、均衡注浆，注浆体在地层中均匀分布，大大提高了被加固土体的整体稳定性。对控制既有线沉降、保证既有线运营安全取得了非常好的效果，期望该工法对以后类似工程的实践起到一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]王占生，张顶立.浅埋暗挖隧道及距离下穿既有地铁的关键技术[J].岩石力学与工程学报，2007，26（2）：4209-4213.

[2] 马敬东.城市轨道交通工程关键施工技术/北京城建集团有限责任公司编著，2015，（11）：101-111.

[3]张大春，城市轨道交通工程矿山法施工指南.北京：中国建筑工业出版社，2016.9.