淺埋暗挖法近距離穿越既有地鐵構(gòu)筑物

（區(qū)間與車站）關(guān)鍵技術(shù)研究1立項(xiàng)背景

近年來我國城市快速軌道交建設(shè)得到了迅速發(fā)展，逐步形成地下鐵道網(wǎng)。在地鐵網(wǎng)的建設(shè)中必然會(huì)遇到眾多的節(jié)點(diǎn)車站（即換乘車站），僅北京市線網(wǎng)規(guī)劃中節(jié)點(diǎn)車站就達(dá)118處，因此換乘車站的設(shè)計(jì)和施工通常是城市地鐵建設(shè)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)工程。

換乘車站的建設(shè)方式：A.同期建設(shè)—4、10號(hào)線黃莊車站B.前期建設(shè)預(yù)留如2、4號(hào)線西直門站C.穿越既有線施工,如崇文門、東單、宣武門站等顯然,在以上3種建造方式中，顯然是以穿越既有線結(jié)構(gòu)的方式技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)最大。

序號(hào)新建線既有線穿越情況穿越類型最小間距/m152崇文門暗挖車站下穿地鐵2號(hào)線區(qū)間下穿1.98021東單暗挖車站上穿地鐵1號(hào)線區(qū)間上穿0.632雍~和暗挖區(qū)間穿環(huán)線雍和宮站下穿0.3442宣武門暗挖車站下穿2號(hào)線宣武門車站下穿1.951西單暗挖車站上穿1號(hào)線區(qū)間上穿0.5462西直門站改造（預(yù)留)

7101國雙區(qū)間下穿1號(hào)線區(qū)間下穿1.245813北芍區(qū)間下穿13號(hào)線芍藥居站下穿9.2159機(jī)場(chǎng)線13東直門站穿13號(hào)線東直門折返線下穿、側(cè)穿0北京地鐵在建線路近距離穿越既有地鐵線工程匯總表

通常認(rèn)為，當(dāng)結(jié)構(gòu)間距大于5.0m以后兩者的影響就非常明顯，即5.0m以下可以認(rèn)為是小間距，上表中除穿越芍藥居城鐵站外，其他間距均小于2.0m，因此均為近距穿越。

隧道穿越既有線的主要形式:

依據(jù)新建隧道與既有線結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系可分為以下3種穿越形式：下穿既有線

上穿既有線

側(cè)穿既有線

宣武門下穿既有線結(jié)構(gòu)東單站上穿既有線結(jié)構(gòu)崇文門聯(lián)絡(luò)通道側(cè)穿既有線結(jié)構(gòu)在3種穿越方式中以下穿既有線工程的技術(shù)難度最大。而在北京在建的穿越既有線工程中，以五號(hào)線崇文門車站下穿既有線工程條件最為復(fù)雜，難度和風(fēng)險(xiǎn)最大，同時(shí)也是最先建設(shè)的穿越工程。因此本課題重點(diǎn)以崇文門車站作為工程北京開展研究工作，并在該工程建設(shè)中進(jìn)行本成果的應(yīng)用。以五號(hào)線東單車站作為上穿既有線的工程應(yīng)用。北京地鐵五號(hào)線崇文門車站工程概況

北京地鐵五號(hào)線崇文門車站和東單車站隧道穿越工程的規(guī)模之大、條件之復(fù)雜以及控制標(biāo)準(zhǔn)之高是國內(nèi)外罕見的，其中崇文門車站以24.2m×11.42m的大斷面下穿既有環(huán)線地鐵結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)最小間距僅為1.98m；東單車站開挖斷面為23.66m×9.87m，以最小間距0.5m上穿既有地鐵一號(hào)線區(qū)間。在如此復(fù)雜的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)施工過程中的安全運(yùn)營，其風(fēng)險(xiǎn)性非常之大。崇文門車站的主要技術(shù)難點(diǎn)：崇文門車站是重要的換乘車站，在整個(gè)交通線網(wǎng)中具有不可替代性。施工技術(shù)難度大，國內(nèi)外尚無成熟的經(jīng)驗(yàn)可資借鑒，需要通過技術(shù)創(chuàng)新來完成。周圍環(huán)境及其復(fù)雜，而且地處交通要道，一旦出現(xiàn)工程環(huán)境事故，將造成非常惡劣的社會(huì)影響；如果造成既有線結(jié)構(gòu)破壞迫使環(huán)線地鐵停運(yùn)，將使整個(gè)北京地鐵交通癱瘓。在如此復(fù)雜的條件下施工，要同時(shí)保證既有線和新建工程的安全，技術(shù)要求高。2主要研究?jī)?nèi)容和總體思路

成功穿越既有線結(jié)構(gòu)，要解決好以下關(guān)鍵問題：A.保證既有線的安全運(yùn)營B.保證施工過程的安全C.監(jiān)控量測(cè)和信息反饋是工程安全的重要保證

隧道穿越既有線的核心問題是如何控制既有線結(jié)構(gòu)的變形量和變形速率(防止災(zāi)難事故發(fā)生)，因此從研究思路上可以采取以下3種方法：結(jié)構(gòu)托換，即通過托換手段對(duì)既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)支護(hù)，如美國波士頓中央交通主動(dòng)脈公路隧道工程穿越既有地鐵線時(shí)使用了此方法。減小開挖斷面，即在滿足工程要求的條件下盡量減小隧道斷面，或?qū)⒋髷嗝嫠淼婪纸獬尚嗝妫?號(hào)線宣武門站擬采用的方法。隧道分部開挖，即將大斷面隧道分多次開挖完成，從而減小對(duì)既有結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)和變形，如5號(hào)線崇文門車站、東單車站以及穿越雍和宮車站所采用的方法。安全穿越既有線結(jié)構(gòu)的基本思路

穿越既有線工程主要包括以下5個(gè)環(huán)節(jié)，課題研究也是圍繞這5個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行的，并且重視成果的實(shí)際應(yīng)用。Ⅰ既有結(jié)構(gòu)物的現(xiàn)狀評(píng)估和安全性評(píng)價(jià)。由此可確定出既有結(jié)構(gòu)的沉降和變形控制標(biāo)準(zhǔn)，即既有結(jié)構(gòu)所能夠承受的極限變形值。Ⅱ

施工附加影響的分析及施工方法優(yōu)化。實(shí)際上為施工方法以及輔助施工方法的優(yōu)化，并且包括工法的優(yōu)化以及細(xì)部?jī)?yōu)化（如到洞開挖以及支護(hù)順序等細(xì)節(jié)問題）。

Ⅲ

過程控制方案制定與實(shí)施?？紤]到隧道開挖對(duì)地層影響的時(shí)空效應(yīng)，依據(jù)地層和結(jié)構(gòu)的變位分配原理，初步擬定相應(yīng)施工方案下的既有結(jié)構(gòu)變形及穩(wěn)定性控制方案并實(shí)施。方案制定的依據(jù)主要包括：既往經(jīng)驗(yàn)及資料、數(shù)值模擬及理論分析、工程特點(diǎn)等。

Ⅳ

施工過程監(jiān)測(cè)及信息反饋。基于信息化施工的原理，通過監(jiān)測(cè)結(jié)果與既定控制方案的對(duì)比，可及時(shí)對(duì)施工方案和控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，以及在必要時(shí)對(duì)地層和結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。加固地層—其作用是減小施工對(duì)結(jié)構(gòu)的附加影響；加固結(jié)構(gòu)—其作用則在于提高結(jié)構(gòu)的抗變形能力。Ⅴ工后寬評(píng)估師及恢相復(fù)方雞案制浙定。無論采建取怎樣膝的施工叔方案和群技術(shù)措半施，施巴工結(jié)束尺后都會(huì)攀或多或迷少地對(duì)除既有結(jié)嫂構(gòu)造成要影響，核因此待佳施工完回成后應(yīng)賢對(duì)既有撲結(jié)構(gòu)的胡損壞狀旁況進(jìn)行悔檢測(cè)和私評(píng)估，熄并據(jù)此掃制定恢個(gè)復(fù)方案椒和具體喂措施，席包括恢閘復(fù)的必趙要性、贏恢復(fù)程屢度以及此工后沉積降和變偽形的預(yù)偷測(cè)等。依據(jù)觀上述澡原理旨和方殿法，那在淺燙埋暗財(cái)挖法少穿越深地鐵燭結(jié)構(gòu)愿成功訓(xùn)實(shí)踐浪的基停礎(chǔ)上嬸，目孤前已罰在北拔京地械鐵施研工的答環(huán)境僻安全證風(fēng)險(xiǎn)牛管理搏中得發(fā)到了狂推廣勾應(yīng)用職，取阿得了邪很好皆的效章果。匙由此頑可對(duì)追地鐵這及城孝市地葡下工緩程施捉工的沫環(huán)境西控制改提供折直接形的指積導(dǎo)，溪從整撞體上描提高瞎了信殃息化撤施工介的技艙術(shù)水似平。3課題技寄術(shù)成果掏及其應(yīng)拍用分析循了穿他越工待程中豆合理舌結(jié)構(gòu)鼓間距豈的主條要影象響因揉素及厘評(píng)價(jià)葬方法城，并漿由此峽確定碑了一敏般工堵程條造件下均的合朋理結(jié)螞構(gòu)間片距。綜合考?xì)q慮列車您振動(dòng)對(duì)唐新建結(jié)少構(gòu)的影玩響、夾縱層土體吧變形對(duì)贏既有結(jié)藍(lán)構(gòu)沉降尼的影響舅以及地拋下空間損的合理浪利用等襲，下穿鳴越既有稍線時(shí)結(jié)扭構(gòu)間距釋以2~奇3m為宜。（一）哄既有結(jié)凍構(gòu)的現(xiàn)將狀評(píng)估兇與安全惰性評(píng)價(jià)根據(jù)直現(xiàn)狀拉評(píng)估終結(jié)果傾，結(jié)禾合施魯工過驢程中肢可能解發(fā)生反的沉馳降模織式的享綜合來分析抱，同他時(shí)考舉慮到怠列車使運(yùn)營腸條件百（豎直曲線疼、過肺超高顛等）淚的要睬求，貝最后含以既梨有隧擊道結(jié)系構(gòu)變蠢形縫轟處的當(dāng)最大處沉降膚量最草為控紅制指寬標(biāo)，縮慧控制黃標(biāo)準(zhǔn)鋪為不葡超過40圓mm，考騙慮到灘一定揪安全鏈儲(chǔ)備浪，將請(qǐng)既有巡壽結(jié)構(gòu)志的最煎大沉況降量喪控制仁標(biāo)準(zhǔn)阻擬定至為36晨mm。東單車弊站既有援線復(fù)八澇線的上只浮量控者制標(biāo)準(zhǔn)闊為12俗mm昏,考慮安疊全儲(chǔ)備明后，最獵大上浮院量為10m敬m。東南狡施工與場(chǎng)地西北傍施工深場(chǎng)地崇文胡門車裹站周略邊實(shí)磁景圖平面遷圖橫剖面值圖西1.9痰8m（二莊）地摘鐵施沿工的球附加裙影響恢分析神及工創(chuàng)法優(yōu)托化針對(duì)大安斷面淺島埋暗挖棒地鐵車代站常用翁的中洞天法、柱殿洞法和壓側(cè)洞法屑對(duì)既有腫結(jié)構(gòu)沉查降附加檢影響進(jìn)衛(wèi)行分析奮，由此別實(shí)現(xiàn)對(duì)輸施工方凍法的優(yōu)逆化。施工方杰法的附刃加影響朋分析及課優(yōu)化，霜包括工勻法的優(yōu)亞化和施造工步驟赴的細(xì)部荒優(yōu)化。既有環(huán)德線區(qū)間隧蘆道新建車鋪站?60涉0大管棚柱洞法中洞閣法側(cè)洞法不同施殖工方法孝的塑性孩區(qū)分布柱洞法中洞級(jí)法側(cè)洞法綜合既孤有結(jié)構(gòu)徒沉降以喚及塑性今區(qū)范圍窩的影響自分析，世可以得展出以下門結(jié)論：柱洞萌法以最小好的挖土戚量，提蓄供了前符期襯砌織的施作勻空間，刃其永久心襯砌結(jié)顧構(gòu)施作爬最早，兆支撐作仁用發(fā)揮擴(kuò)得最早鼓，所以辟對(duì)土體丙沉降和緞既有結(jié)霸構(gòu)的變型位控制杠最為有脂利，應(yīng)是穿托越施割工的棟最佳趴方案折。導(dǎo)洞開赤挖順序欣的細(xì)部卡優(yōu)化1234123412341234方案Ⅰ方案Ⅳ方案Ⅱ方案Ⅲ既有結(jié)片構(gòu)分步第沉降預(yù)撓測(cè)結(jié)果-4撓0-3捉5-30-25-2烘0-1捎5-10-50024681012141618施工巴步序累計(jì)削沉降坊量（mm）導(dǎo)洞貫麥通中洞弱頂層序襯砌側(cè)洞支貿(mào)撐側(cè)洞抵貫通中洞襯鎖砌側(cè)洞襯障砌中洞幻玉管幕伴施工寸結(jié)束（三逆）環(huán)驕境風(fēng)差險(xiǎn)安省全控細(xì)制方雪案的享制定悶和實(shí)口施依據(jù)傾地層路及結(jié)狐構(gòu)變陰為分繡配的宗原理目和方贊法，陪擬定戶出不寒同施巴工階頂段的膛既有顧結(jié)構(gòu)歡變形在控制狡目標(biāo)轉(zhuǎn)值，夫形成族控制問方案凱。φ6揀00超前節(jié)管幕◆設(shè)計(jì)俊參數(shù)φ6肯00咬合管送幕，鋼河管管徑φ60券0mm，壁厚16背mm，長(zhǎng)度乓為36m。沿良車站造隧道翻單層甚斷面駱拱部窄布設(shè)禿一環(huán)撒，鋼他管之赴間采景用10號(hào)槽士鋼和鑰工10相互第咬合聾（雙坐扣為錄槽鋼煮，單赤扣為耕工鋼序）?！羰┕だ欠椒ǔ唉?俗00管幕采爭(zhēng)用水平轉(zhuǎn)液壓鉆湖孔頂管召機(jī)施工幫，施工現(xiàn)時(shí)采用馬先頂進(jìn)殖后出土匪的施工烘工藝，誼鉆頭落訓(xùn)后鋼管斑前端10扎-1柏5c滅m，該乖施工險(xiǎn)工藝鋸能夠樸有效痕的控口制地斯層沉斬降，霞其主決施工僵設(shè)備完為液泊壓系拾統(tǒng)，蛋施工巷中振顛動(dòng)和愿噪音紛較小◆施工參謊數(shù)管幕沖布置爹在既竟有環(huán)怨線區(qū)薪間隧揮道和慶車站寒拱頂衣之間飾，距鐘離車箭站初在支30c青m。在鋼邪管支座永施工完鎖成后，魔鋼管內(nèi)讓再填充匪無收縮躬水泥砂蛋漿，用則來提高適鋼管剛仗度。鉆孔造頂管塵機(jī)施料工示夕意圖φ6馬00超前管襪幕現(xiàn)場(chǎng)串鋼管因柱施鏡工（四命）施演工過襲程中恩的監(jiān)金測(cè)和襖控制與其暗他的走暗挖絨地鐵樂車站顫工程鄙相比退，監(jiān)齊測(cè)工撿作的鍋主要樸創(chuàng)新愧點(diǎn)為需：采用先肆進(jìn)的高晴精度靜正力水準(zhǔn)遲自動(dòng)化么監(jiān)測(cè)系然統(tǒng)，實(shí)羽現(xiàn)了實(shí)火時(shí)監(jiān)測(cè)豎和及時(shí)蘆的信息停反饋；采用光溝柵系統(tǒng)古對(duì)典型葛管棚進(jìn)眉行了隧蔽道施工肌過程的德全過程阿實(shí)時(shí)監(jiān)毯測(cè)；對(duì)地鐵霜列車振鎖動(dòng)在地足層中的掏傳播規(guī)童律進(jìn)行闖了監(jiān)測(cè)件，為振譜動(dòng)影響徐分析及謎減振措過施制定橫提供了粒依據(jù)。常規(guī)倚監(jiān)測(cè)燃項(xiàng)目——地表布賭點(diǎn)圖測(cè)點(diǎn)布乞置原則親為：沿鎮(zhèn)縱向每5米布設(shè)寒一個(gè)斷搭面，每嶼個(gè)斷面顫布設(shè)5個(gè)測(cè)研點(diǎn)。常規(guī)監(jiān)刮測(cè)項(xiàng)目——洞內(nèi)偏布點(diǎn)渠圖既有沃線監(jiān)逮測(cè)布耽點(diǎn)縱趨剖面戴圖既有線率監(jiān)測(cè)布罵點(diǎn)縱剖脆面圖既有線棋監(jiān)測(cè)方對(duì)案既有線很監(jiān)測(cè)設(shè)懸計(jì)就是接結(jié)合既海有隧道府的結(jié)構(gòu)碧特點(diǎn)和響已制定控的監(jiān)管筒指標(biāo)，賄選擇相眉應(yīng)的量尺測(cè)儀器屋和設(shè)備叔。監(jiān)測(cè)污系統(tǒng)的材布置也數(shù)是監(jiān)測(cè)等設(shè)計(jì)的煙重要內(nèi)畏容，包鴿括儀器真安設(shè)位研置的選虎擇，儀慚器安裝嶄的數(shù)量落、密度窮、分布靜方式和吹范圍等挨。梁式傾點(diǎn)斜儀變位計(jì)（五動(dòng)）工辰后評(píng)甘估和押恢復(fù)屯方案塵制定