暗挖车站下穿地铁既有线的设计要点及分析

目前主体结构已 式， 采 用 柱 洞 法 施 工（ 见 图 ! ）， 基本完工。
图 K//// 新建车站与既有线关系图
!3 $ !G 。 过 既 有 线 结 构 断 面 采 用 双 柱 三 跨 结 构 形
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/// 图 !/// 柱洞法施工工序
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- ’’’’ 过 既 有 线 设 计 施 工 方 法 及 措 施 !+
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工程质量
采用远程自动化监测技术， !" 小 时 监 控 既 有 线 结 构及运营轨道的变化；增大初支刚度，且初支与 大管棚刚性接触，并在大管棚两端施做二次衬砌 结构，为大管棚提供刚性支座，消除土体的压缩 变形；大管棚与既有线之间采用跟踪补偿技术注 无收缩速凝高强浆液，控制地层变形；全断面超 前注浆，改善土体物理力学指标；开挖前填充大 管棚钢管， 增加管棚刚度； 缩小开挖断面， 分步开 挖， 减小开挖跨度， 控制开挖沉降； 对每一步初支 地基注浆改良，增强土体的承载能力；初支背后 回填注浆紧跟开挖面，防止土体进一步扰动变 形； 作好每一组衬砌背后回填压浆， 确 保 设 计“ 复 合 结 构 ”理 念 的 实 现 。 值得强调的是， 施工中采用的跟踪注浆、 全断 面预注浆、 回 填 注 浆 等 多 项 地 层 加 固 措 施#有 效 控 制了上部结构的沉降；三种注浆方式的综合采 用， 保证了下穿既有线的顺利施工。 （ $ ）跟 踪 补 偿 注 浆 。 根 据 施 工 进 展 分 为 管 幕 施工时的扰动土体缝隙填充阶段和管幕施工完成 及开挖过程中沉降补偿注浆阶段。通过补偿注浆 可以及时对扰动土体进行填充加固，避免地层扰 动范围随时间的扩大；通过对补偿注浆压力、 注 浆量和注浆次数的控制，可以对每个施工阶段的 地层沉降有所补偿抬升，减小总体累计沉降， 达 到控制最终沉降的目的。 可 （!） 全断面预注浆。进行全断面预注浆， 以补偿管幕施工过程中引起的地层变形；置换降 水盲区的残余水， 起到止水、 防水的作用； 改变土 体的 !、 ! 、 "、 值，减小开挖过程 中 土 体 的 变 形 沉降， 同时提高土体承载力， 减小初支下沉； 增加 土体密实度，提高土体对管幕的支撑作用，减小 开挖过程中管幕的沉降变形。 （%） 回填注浆。回填注浆分两 个 阶 段 进 行 ， 第一阶段为初支背后回填注浆；第二阶段为二衬 背后回填注浆。回填注浆不仅要在拱部，而且要 在侧墙和底拱进行， 即全方位回填注浆。
根据理论计算及实际 $’’ ( 范 围 内 的 既 有 线 结 构 ， 情况， 本着突出重点， 兼顾全局， 正确指导施工的 原则，结构变形缝为重要监测对象。该区域需重 点监测，在变形缝两侧布置静力水准仪，监测变 形缝两侧沉降变形；在变形缝两侧沿水平方向布 置测缝计，监测变形缝张开度。轨道结构变形为 重要监测项目， 该 项 加 密 测 点 布 设 ’ ( ) 。对 既 有 线 远 程监测项目见表 !。
表 !***** 监 测 项 目 汇 总 表
序 号 监测项目 监测仪器 监测频率 施工关键期： + 次 ,* !" -./ 一般施工状态： + 次 ,! ) 既有结构变形缝沉降监测 静力水准系统 施工关键期： + 次 ,* !" -./ 一般施工状态： + 次 ,! 0 既有结构缝胀缩监测 测缝计 施工关键期： + 次 ,* !" -./ 一般施工状态： + 次 ,! 0 走行轨结构纵向变形监测 静力水准系统 施工关键期： + 次 ,* !" -./ 一般施工状态： + 次 ,!来自百度文库0 走行轨结构左右水平变形监测 梁式倾斜仪 施工关键期： + 次 ,* !" -./ 一般施工状态： + 次 ,! 0 走行轨水平距离变形监测 变位计 施工关键期： + 次 ,* !" -./ 一般施工状态： + 次 ,! 0 掌握施工期间既有结构缝沉降变 形情况 掌握施工期间既有结构缝水平变 形情况 掌握施工期间既有轨道结构纵向 变形情况 掌握施工期间既有轨道结构左右 水平变形情况 掌握施工期间既有轨道水平距离 变形情况 监测目的
在地铁线下面再暗挖新的 地铁站，如何保证上面地 铁线的安全呢？ 根据力学分析得出穿 过既有线下的施工过程中 的沉降规律，结合浅埋暗 挖 法 的“ 管 超 前 、 严注浆、 短开挖、 强支护、 早封闭、 勤量测” 十八字方针， 针 对引起地层沉降变形的因 素，确定先中洞后侧洞的 施工方法。施工中采用 “跟踪注浆、全断面预注 浆、 回 填 注 浆 ”等 多 项 地 层加固措施2 有效控制了 上部结构的沉降，并采用 远程自动化监测系统对既 有线的结构和轨道变形进 行 !3 小 时 监 控 测 量 。
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)’’’ 工 程 的 重 点 和 难 点
! ’’’ 工 程 地 质 与 水 文 地 质 概 况
地层由既有线结构底板处自上至下依次为粉 细砂层、 中粗砂层、 卵石圆砾层、 中粗砂层、 粘土 层、 粉质粘土层、 中粗砂层、 粘土层、 中粗砂层， 围
其中 岩自稳能力差。 各土层物理力学性质见表 (。 中粗砂层、 细中砂层、 卵石圆砾层为承压水层， 应 采取井点降水。
! 。有 限 元 模 拟 计 算
发现，柱洞法以最 小的开挖量，提供 了前期永久衬砌的 施做空间，其永久 衬 砌 施 做 最 早 ，支 撑 作 用 发 挥 得 最 早，对土体变形和 既有线结构的沉降 控 制 最 为 有 利 ，是 下穿既有线施工的 最佳方法。
-$!’ 变 形 控 制 措 施
在下穿既有线 的设计施工中，保证既有线结构和运营的安全是 核心目标。 设计施工措施主要有： 采 用 ! !"" 大 管 棚进行超前支护， 控制土体变形， 防止土体坍塌；
" &% 远 程 自 动 化 监 测
为保证既有环线结构的安全和正常运营， 在 车站施工期间，必须对既有环线地铁进行全天候 的实时监控量测，传统监测技术在高密度的行车 区间内无法实施，且不能满足对大量数据采集、 分析以及及时准确的反馈，因此必须采用远程自 动化监测系统对既有线的结构和轨道变形进行
!" 小 时 监 控 测 量 。 监 测 范 围 为 在 建 车 站 上 方
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既有结构沉降监测
静力水准系统
掌握施工期间既有线结构变形情况
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注： 可根据施工情况和沉降情况调整监测频率， 随时将监测信息通报监测领导小组。
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! 施工模拟计算分析
根据设计方案对施工过程通过三维模拟力学 分析，了解和掌握施工过程中地层沉降变形的发 展规律，对施工和技术措施的管理应用具有指导 意 义 。 本 次 模 拟 采 用 " # $ %&’() 三 维 数 值 分 析 软 件，以实际土层情况为基础，原始应力场只考虑 重力，模拟开挖严格按照施工方案及施工工序， 做到最大限度地与实际施工情况相一致。
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工程质量
暗挖车站下穿地铁既有线的设计 要点及分析
张 洪 威
（中铁隧道勘测设计院有限公司） 【摘要】 介绍了北京地铁五号线崇文门车站近距离下穿既有线的设计施 工技术措施， 采用柱洞法施工工法和大管棚、 联合注浆以及远程自动化监测等 设计措施， 保证了既有线变形在控制标准之内， 为类似工程的设计施工提供了 一定的经验和思路。 【关键词】 下穿 地铁既有线 设计 施工
-$( 施 工 方 法
根据过既有线的力学分析得出的施工过程中 的沉降规律， 结 合 浅 埋 暗 挖 法 的“ 管 超 前 、 严注 浆， 短开挖、 强支护， 早封闭、 勤 量 测 ”十 八 字 方 针，针对引起地层沉降变形的因素，确定了柱洞 法的施工方法。柱洞法施工顺序是先中洞后侧 洞， 中洞施工时， 首先开挖四个彼此独立的导洞， 再施工中洞永久衬砌结构；然后在中洞衬砌的支 撑下，开挖侧洞并完成隧道衬砌. 施工工序见图
表 (’’’ 土 层 物 理 力 学 性 质 表
地层名称 杂填土 粉土填土 粉土 粉细砂 中粗砂 卵石圆砾 粉质粘土 细中砂 卵石圆砾 密 度 / 012, ) 3 压 缩 模 量 4 567 3 泊松比 粘 聚 力 4 567 3 摩 擦 角 4#3
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既 有 线 结 构 (*#+ 年 竣 工 投 入 运 营 ， 距今已经 在五号线崇文门车站下穿施工前， 对既 )" 多 年 ， 有线结构现状进行全面的调查评估，是保证既有 线运营安全和制定过既有线施工技术措施及控制 标准是否安全可靠的重要依据。在施工过程中以 及施工完成后，保证既有区间的变形控制在限制 标准内，保证既有区间的正常行车，是本工程的 重点和难点。 （ ( ）新 建 车 站 近 距 离（ 净 距 ( $ *+, ）暗 挖施工下穿既有地铁 环线结构。 （ ! ）既 有 环 线 结 构有 # 条变形缝处于 新建车站施工影响范 围内，变形缝处如产 生不均匀沉降将危及 行车安全 。 （ ) ）既 有 线 安 全 运营限制标准非常严 格：结构变形不大于 轨距增宽不大 )",, ， 于 #,, ， 轨 距 减 窄 不 大 于 !,, ， 单线两轨高差不 大 于 -,, 。
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K 777 工 程 概 况
北京地铁五号线崇文门站位于崇文门路口 下，车站与既有地铁二号线崇文门站东端区间立 交， 并 从 其 下 方 穿 过（ 见 图 K ）。 既 有 线 结 构 施 工 时 间 为 KL#M 年 # 月 至 KL#M 年 KK 月 ， 隧道自既有 崇文门站到北京站之间由分体双洞单线隧道过渡 成联体双洞单线隧道，隧道结构为钢筋混凝土方 顶板厚度 形框架结构， 底 板 和 侧 墙 厚 度 为 " $ NG ， 每 KMG 设 置 一 条 变 形 缝 。 " $ MG ， 五号线崇文门车站结构范围内，既有线结构 位 于 0 OPQ"G 的 曲 线 上 ， 左 右 线 隧 道 的 外 轮 廓 总 西宽东窄， 共有六条 宽 度 由 K# $ QG 渐 变 为 KP $ QG ， 变形缝受到施工的影响。同时道路下市政管线繁 多，道路两侧建筑物密布，车站采用了全暗挖施 工方案。车站建筑布置为端进式，两端为双层结 总宽度 构， 中间为单层结构， 车 站 总 长 度 !"M $ LG ，
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