最新城市运营地铁上方明挖隧道组合式施工工法

城市运营地铁上方明挖隧道组合式施工工

法

城市运营地铁上方明挖隧道组合式施工工法

城市运营地铁上方明挖隧道组合式

施工工法

编制单位：公司

二〇一六年五月二十日

城市运营地铁上方明挖隧道组合式开挖施工工法

1、前言

地铁，作为城市公共交通中的一种重要运输工具，因其安全、快捷便利、运输能力大而广受各国城市喜爱，地铁在国外的历史已有150年，我国国内北京、上海等发展也有40多年历史，而郑州，虽然地铁建设起步较晚，目前仅有一条正在运营线路，但地铁发展态势迅猛，目前正在建设中有6条线路，建设里程超过150公里，规划2020年前将建设11条线路，2050年前建设21条线路，未来30年将是郑州地铁建设的高速发展期，地铁建设分布于城市的各个区域角落，因此不可避免的，会存在很多通过地铁上方区域与地铁平交或斜交的下穿隧道、高楼大厦、管廊等工程。

在运营地铁上方进行施工，会因地铁上方土体大面积卸载，给地铁带来极大的安全隐患，而目前郑州地区也没有任何可供借鉴的成功经验，还处于空白区域，在地铁轨道保护方面，郑州轨道交通公司也处于摸索阶段，没有可供指导性的文件、条例，而郑州轨道交通公司要求隧道最终变形监测水平位移和沉降控制标准为10mm，远小于北京、上海等城市

的控制标准20mm，控制标准极为严格，为解决这一技术难题，我们同设计院共同开展了科技攻关，开发了“城市运营地铁上方相交明挖隧道组合式开挖施工工法”，解决了这一技术难题，控制住了地铁隧道最终隆起量，最终确保了运营地铁的安全。

该工法包括三轴搅拌桩满堂加固技术、基坑围护结构技术（地

连墙、灌注桩等）、深基坑“弹钢琴”式土方开挖及底板快速施工技术、快速复载技术、实施动态监测技术等一系列成果，并在经三路-城东路下穿金水路隧道工程（与地铁1号线斜交）、未来路下穿金水路隧道工程（与地铁1号线正交）中成功应用，取得了很好的效果，满足了郑州地铁隆起量的安全底线值，有效解决了运营地铁上方因大面积卸荷带来的地铁保护难题，技术先进、操作性强、并具有显著的经济效益和社会效益、有较好的推广意义。

2、工法特点

2.1施工方法特点

2.1.1 可以很好的解决因在城市建设中与地铁隧道相交工程而带来的对地铁安全保护的技术难题。

2.2.2 通过三轴搅拌桩用水泥土置换原先土质，在地铁上方及周围进行土体加固，加大了未开挖土体的荷载重量，并使周边土体形成有效整体，且减少了相邻土层变形灵敏的问题，大大增加了土体抵抗变形能力，有效减少了因土体卸荷而引起的隆起量。

2.2.3 采用“时空效应”原理，在基坑开挖及底板施工时实行“弹钢琴法”跳仓式施工工艺、底板快速施工及快速复载工艺，最大限度的减少因卸荷带来的基坑隆起量。

2.2.3 地铁监测必须实时、全过程不间断监测，人工监测与自动化监测相结合，以指导施工。

3、适用范围

适用于城市建设中与运营地铁隧道相交的（包括正交、斜交、

小于安全距离的平行）高楼大厦基础施工、下穿隧道、地下通道、地下广场、综合管廊等基坑开挖工程，该工法有很好的指导价值。

4、工艺原理

主要利用了“时空效应原理”、提高周边土体自身抵抗变形强度的能力、减少单次开挖的卸荷量及暴露时间以及充分利用隧道变形实时监测的原理，具体如下：

4.1 对地铁隧道上方及周围进行满堂土体加固，增强了隧道上方及周边土体的抗隆起能力，减少邻近基坑开挖的叠加效应影响。

4.2对基坑开挖及底板施工实行分区分块“弹钢琴法”施工，分块面积不宜过大，每块面积控制在50m2以内，保证单次卸荷量小，具体结合工程实际工况确定；基坑开挖到位后，要迅速进行底板结构施工，减少坑底暴露时间。

4.3 复载要及时，复载量可根据地铁上方土体卸载情况，由设计单位计算后提供，复载时间要掌控及时，复载量满足要求，不得打折。

4.4地铁监测要实时动态掌握，监测就是施工的眼睛，一切均以监测数据为依据进行指导施工。

5、施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程坑围护结构施工

施工

方案论证及完善施工准备（含人材机）基地铁上方及周边土体加固支撑体系安装及底板复载块回收。

5.2操作要点

5.2.1围护支撑体系施工

基坑围护体系施工，结合基坑实际工况，可采用地连墙、钻孔灌注桩、SMW工法桩等施工工艺的围护结构，其中SMW工法桩宜采用微扰动工艺、钻孔灌注桩宜选回旋钻机施工；支撑体系可采取钢筋砼支撑体系及钢管支撑体系，为便于后期施工及基坑安全，第一道支撑体系宜选用钢筋砼支撑。

5.2.2三轴搅拌桩土体加固

1、三轴搅拌桩桩径一般为850mm，水泥掺量为20%，地铁区域三轴搅拌桩加固形式宜采用门式加固（如下图5.2.2-1），加固区域宽度为两侧各不小于一个地铁管壁宽度（即6.2米）（如下图5.2.2-2），两侧深度为自然地面至地铁管壁下部平，加固厚度不宜小于4米。

图5.2.2-1

图5.2.2-2

（2）三轴搅拌桩加固施工同基坑施工方法一样，宜采用弹钢琴跳跃式进行施工，每次施工面积不宜过大，以尽量减少对周边土体造成大面积的扰动。

（3

）三轴机械操作人员必须选用业务熟练、责任心强的，且必

须定岗定人，并对范围及标高熟悉的人员，严禁操作人员疲劳驾驶，操作人员在操作过程中如遇异常情况，应立即停止施工，并及时上报。

5.2.3弹钢琴式分区分块施工方法

1、充分利用“时空效益”原理，将原有基坑分为多个小基坑（见下图5.2.3），减少了单次开挖的卸载量及卸载时间。

图5.2.3

2、每个小基坑的土方开挖严格按照“分层、对称、限时”的原则进行。

3、基坑施工采用弹钢琴式跳跃式的施工方法，可考虑“先远后近”的方式进行，首先施工距离地铁隧道相对远的分块区，再依次进行施工隧道正上方的分块区。如上图5.2.3，施工顺序为:1→9→3→7→5→2→6→4,先进行第1块的结构施工，基坑开挖至设计标高后,快速进行底板结构施工，随即进行加载复重，复载完成后，方可进行第9块的施工，依次进行完毕。

5.2.4底板快速施工法

1、为加快施工进度，素混凝土垫层掺入早强剂，

减少初凝时间，

以便尽快形成强度，尽快施工反贴式自粘防水卷材。

2、每一小单元内的底板钢筋网片可拆解为多块提前加工安装成型，以方便直接安装，节省时间。

3、为提高底板混凝土早期强度，可添加早强剂、调整塌落度、加强早期养护等措施，以确保底板尽快满足堆载条件。

4、人材机必须组织到位，必须确保24小时进行作业，严格按照指定的节点时间完成，每道工序之间必须安排紧凑，连贯不停歇，做到提前量。

5、每个小单元的详细时间安排见下表

5.2.5快速复载法

1、底板每平米需再次复载的荷载重量，必须经原设计单位计算后提供作为依据，且现场荷载堆放量要严格按照设计要求足量堆载，不得小于或超过设计要求的每平米堆载重量，荷载堆放时间要掌控好，只要满足条件，就要立即堆载完成。

2、配重块的选择上，可选择砂袋、混凝土块、钢板等，要根据

实际工况、结合项目自身情况选择，配重块体积不可过大、方便吊装、运输及施工方便，考虑回收循环利用，宜选择混凝土配重块（见图 5.2.5），配重块尺寸为1mX1m X0.5m，每块重量为1.2t/m2，混凝土标号采用C25，如下图。

图5.2.5

5.2.6全过程实时动态监测法