地铁盾构隧道先行通过后施工明挖车站技术措施研究

1 明挖车站施工技术难点分析

既有隧道结构保护是首要技术难题。当盾构先行通过未建车站区段时，管片结构处于临时暴露状态，缺乏永久支护体系的保护。研究表明，管片接头在无支护条件下会经历明显的力学性能退化过程，特别是在后续明挖施工的基坑开挖阶段，土体卸载会导致管片受力状态发生显著改变。传统支护方法如钢支撑体系，往往难以适应这种动态变化的荷载条件，需要开发能够随施工阶段调整的柔性支护技术。

地层扰动控制是另一关键挑战。明挖车站施工中的基坑降水、土方开挖等工序会打破原有地层平衡，引发周边土体位移。这种位移不仅会影响地表建筑物安全，更会通过土体与既有隧道的相互作用，导致隧道结构产生附加应力。在富水砂层等不良地质条件下，这一问题更为突出。如李海波的研究指出，采用桩基托换等技术可有效控制地层扰动引起的沉降，但如何将这些技术与盾构先行工况相结合，仍需进一步探索。

新旧结构协同变形问题同样不容忽视。明挖车站结构与既有盾构隧道的连接部位，由于施工时序差异和刚度突变，容易产生差异沉降。这种沉降若控制不当，会导致接缝处防水失效，甚至引发结构开裂。现有工程实践中，多采用“跳仓法”浇筑结构板来协调变形，但其在复杂地层中的适用性仍有待验证。此外，新旧结构间的荷载传递机制尚不明确，给设计工作带来较大不确定性。

从施工工艺角度看，这些技术难点还衍生出若干操作层面的问题。例如，在狭窄的施工场地内，如何布置临时支撑和永久支护体系，确保各工序间的空间协调；在盾构通过阶段，如何设置监测系统，为后续明挖施工提供可靠的数据支持；在结构转换阶段，如何实现受力体系的平稳过渡，避免应力集中等。这些问题若处理不当，都可能成为工程安全隐患。

2 技术措施与施工方案设计

2.1 盾构隧道先行通过的技术措施

在盾构掘进阶段，临时支撑体系是保障管片结构稳定的关键。根据工程实践，推荐采用可调节式弧形钢支撑，其优点在于能适应不同直径隧道且便于拆卸。支撑间距需根据地层条件和管片类型确定，一般控制在 3 至5 环管片范围内。支撑安装时机应严格控制在盾尾脱离后24 小时内完成，以充分利用管片初始刚度。为减少支撑点应力集中，支撑与管片接触面应设置弹性缓冲垫层，厚度建议不小于 20 毫米。这种支撑方式在广州地铁14 号线砂层地质中应用效果良好，成功将管片变形控制在安全范围内。

同步注浆工艺的优化对控制地层损失至关重要。与传统盾构施工不同，先行通过工况对注浆材料提出更高要求，需同时满足早强性和微膨胀性。建议采用水泥-水玻璃双液浆体系，其凝固时间可调且能有效填充盾尾空隙。注浆压力应控制在1.2 至1.5 倍静止土压力范围内，避免压力过高导致管片浮起或过低引发地层沉降。特别在砂质地层中，需在浆液中添加抗分散剂以防止浆液流失。北京地铁28 号线的监测数据表明，优化后的注浆工艺可使地层损失率降低约 40% 。

全过程监测系统是技术措施有效实施的重要保障。监测内容应包括管片收敛变形、接缝张开量和周围土体位移三个方面。测点布置遵循“重点突出、全面覆盖”原则，在隧道顶部、腰部和底部均设置监测断面，间距宜为10 米。采用自动化监测设备实时采集数据，当变形速率超过预警值（通常为2 毫米/天）时立即启动应急预案。值得关注的是，监测数据不仅用于指导当前施工，更为后续明挖车站提供基础资料。如深圳地铁某项目通过分析盾构阶段累积变形数据，成功预判了基坑开挖时的风险区域。

在特殊地质条件下，还需采取针对性补充措施。对于上软下硬复合地层，建议在隧道拱腰部位增设径向注浆管，必要时进行补充加固；遇到富水砂层时，可采用冻结法临时封水，但需注意冻结管布置不得影响后续车站结构施工。上海轨道交通15 号线的实践表明，这些措施能显著提高隧道在临时暴露期的稳定性。

技术实施过程中需特别注意三个关键节点：一是盾构到达未建车站区段前10 环应降低掘进速度，调整土仓压力至平衡状态；二是通过后立即开展全面质量检测，重点检查管片破损和接缝渗漏情况；三是建立完整的施工档案，详细记录各项参数和异常情况，为后续工序提供依据。这些措施在成都地铁17 号线等项目中得到验证，有效降低了结构安全风险。

2.2 明挖车站施工方案优化设计

在基坑支护体系设计方面，采用预应力锚索与微型桩组合技术形成复合支护结构。锚索布置采用梅花形阵列，通过张拉锁定提供主动支护力，能有效抵消土方开挖引起的侧向压力。微型桩则沿基坑周边密排设置，形成连续止水帷幕的同时，为锚索提供可靠的受力支点。这种组合方式特别适用于周边建筑物密集的老城区工程，相比传统支撑体系能显著减少对施工空间的占用。实际应用中，支护参数需根据地质勘察数据和既有隧道位置动态调整，确保支护刚度与地层特性相匹配。

土方开挖采用“分层分块”的精细化作业模式。将基坑划分为多个施工单元，每个单元内按“先中间后两侧”的顺序开挖，严格控制单次开挖深度不超过 2 米。开挖过程中实时监测既有隧道变形，根据反馈数据动态调整开挖速度和支护时机。对于邻近隧道侧的开挖区域，增设临时钢支撑进行局部加强，并通过注浆加固掌子面前方土体，形成预支护效果。这种开挖方式在上海地铁某项目中的实测数据显示，可将隧道水平位移控制在允许范围内。

结构板浇筑是协调新旧结构变形的关键工序。创新采用“跳仓法”施工工艺，将底板划分为多个间隔浇筑的仓格，相邻仓格浇筑时间间隔不少于7 天。每个仓格内设置后浇带，待初期收缩变形基本稳定后再进行封闭。这种分阶段浇筑方式能有效释放混凝土早期收缩应力，避免结构板整体开裂。浇筑前在既有隧道顶部设置可调节支座，通过千斤顶精确控制隧道标高，确保与新建结构的平顺连接。

针对富水地层的降水控制，建立“以堵为主、疏堵结合”的水文管理策略。在基坑外围布置高压旋喷桩止水帷幕，内部设置疏干井进行可控降水。降水过程遵循“缓慢递减”原则，每日水位下降速度不超过0.5 米，避免因快速抽水引发周边地层固结沉降。对于与既有隧道相邻区域，采用局部冻结法形成临时隔水屏障，冻结管布置避开隧道结构轮廓线至少 2 米。北京地铁28 号线的应用案例显示，这种降水方案能同时满足基坑干作业和隧道保护的双重要求。

监测预警系统贯穿施工全过程，构建了涵盖地表沉降、支护结构内力、隧道变形等多参数的立体监测网络。采用物联网技术实现数据实时传输，当某监测项达到预警阈值时，自动触发分级响应机制：一级预警（达到控制值 70% ）启动原因分析，二级预警（达到控制值 85% ）调整施工参数，三级预警（达到控制值 100% ）立即停工并实施加固措施。系统特别设置隧道收敛变形的双重控制指标，既限制累计变形量又控制变化速率，确保结构安全处于双重保护之下。

结语

首先，提出的“分阶段动态加固”技术路线能有效解决盾构管片临时暴露和明挖施工相互干扰的问题。临时支撑体系与预应力锚索的组合应用，既保障了盾构通过阶段的结构安全，又控制了后续基坑开挖引起的地层扰动。其次，“跳仓法”浇筑工艺配合可调节支座，显著改善了新旧结构衔接部位的差异沉降问题，这一创新在多个工程实践中得到验证。最后，全过程监测与动态调整机制的实施，使得施工风险处于可控状态，为类似工程提供了可借鉴的安全管理经验。

参考文献

[1] 张 华 旸 . 盾 构 隧 道 施 工 的 风 险 管 理 研 究 [J]. 《 交 通 工程》,2025,(3):86-93.

[2] 李海波.泥岩地层盾构切削桩基沉降规律及加固技术[J].《铁道建筑》,2025,(2):95-100.