地铁隧道过人行地下通道设计施工优化论文

地铁隧道过人行地下通道设计施工优化【摘要】深圳地铁3号线某人行地下通道位于水贝站至草铺站区间布吉路下，横跨布吉路，钢筋混凝土结构形式，长56m，宽7m，地铁隧道在地下通道下方垂直通过，初步设计采用在通道内六竖井跳仓明挖工法，施工难度大、安全隐患大、工期长、造价高。

鉴于此我部根据地下通道结构受力特点提出新做隧道穿过通道范围内
钢筋砼底板替换原通道底板，并使其作为隧道拱顶初期支护，采取暗挖工法通过地下通道，优化的工法简化了施工工序、降低了安全风险、缩短了工期、降低了成本。

为类似工程提供了成功的范例。

【关键词】地铁隧道;人行通道;竖井;明挖;暗挖
1.工程概况
深圳地铁3号线某地下通道位于水贝站至草铺站区间布吉路下，横穿布吉路。

地铁隧道过人行地道暗挖部分讫止里程为
ydk13+19.205～ydk13+28.144（zdk13+030.5～zdk13+039.5），该地下通道为钢筋混凝土结构形式。

长约56m，结构宽7.0m，底板厚700mm，侧墙厚500mm。

受线路坡度影响，地铁隧道不能进行调坡，迫不得已通道底板与地铁隧道顶板部分重叠，如图：1-1、1-2、1-3 图1-1 人行地道与隧道结构平面位置图
图1-2 人行地道与b1断面剖面示意图
图1-3人行地道位置照片
2.地铁隧道过地下通道初步设计
2.1设计原则
①本工程隧道安全等级为二级；计算岩土参数按业主提供的《深圳市地铁3号线工程详勘阶段岩土工程勘察报告》采用。

②地道保护应满足本身稳定及隧道安全的要求，结构本身不会产生倾覆、滑移和局部失稳；该保护本身还应保证地铁暗挖隧道安全、城市道路、地下各类管网不至于位移、应力过大而损坏。

③从保护完成后二衬结构施工完毕止，在此期间必须保证地铁隧道及地下通道结构安全正常使用。

2.2地下通道保护设计
为确保地下通道在地铁隧道施工过程中的正常使用，工程原设计采用在底下通道内跳仓法竖井施工完成地铁过地下通道段。

六竖井开挖工序如下：
地道部分施工编为六个竖井进行，每个竖井的施工步骤如下：先采用型钢框架对要开挖竖井上的地道顶板进行支撑--再凿除竖井部分地道底板和侧墙，预留侧墙主钢筋，以便与隧道顶板钢筋焊接--开挖施工竖井--完成该竖井部分隧道衬砌施作。

竖井采用逆作法开挖，每次开挖0.5米，及时安装钢架，喷射混凝土。

后期隧道施工凿除临时竖井隔壁。

避免地道施工中因凿除底板结构受到影响，开挖竖井前地道顶板采用3排型钢框架预先支撑（开挖①或②竖井时，①和②竖井上型钢框架同时支护；开挖③竖井前需架设③竖井型钢框架，可拆除①和②竖井型钢框架提供行人通行。

在北侧地道侧墙上如图打设φ108＠400钢管，长20m，起到凿
断侧墙时支撑侧墙的作用和起暗挖施工超前管棚的作用。

φ108钢管尾部如图与定位钢架焊接，定位钢架采用工45c型钢焊接而成，定位钢架柱底以钢板加膨胀螺栓方式固定于地道底板之上。

地道边墙与隧道顶板的连接，将侧墙预留主筋如图通过同规格的钢筋接长后，与隧道顶板主筋焊接，焊接必需满足规范要求；同时注意将地道边墙凿除的钢筋（包括纵筋、拉筋等）全部恢复，地道底板纵向筋与隧道顶板钢筋焊接连接。

地道边墙与隧道顶板连接后，注意隧道顶板铺设防水层及砂浆保护层后，将隧道顶板之上采用素混凝土回填与周围地道底板平齐,并铺广场砖恢复至原状。

b1断面与两端暗挖断面堵头墙位置设封闭的环框梁，主要用于承载地道侧墙荷载。

图2-1六竖井平面图
图2-21-1剖面图图2-32-2剖面图
3.初步设计的特点及难点
本段地铁隧道采用六竖井跳仓法施工穿过既有地下通道是深圳地铁3号线工程施工关键部位之一，其施工难点主要包括：
⑴施工工序繁杂，场地狭小，跳仓法工期长；
⑵施工过程中数次开挖竖井，后期凿除竖井隔墙，对通道结构影响大，变形难以控制。

⑶隧道采用明挖分段开挖分阶段封闭施工，防水施工难度大。

4.优化设计方案
我部经过反复调研、论证，提出了如下优化施工方案：在施工
前先分三块将原地道底板既现有隧道顶板凿除，分块采用钢筋砼结构替换原有地道底板并作为隧道拱顶初期支护，形成初期支护支撑体系后，再凿除两侧地道底板，同样用钢筋砼封闭。

最后隧道分左右洞暗挖通过。

4.1技术可行性分析
穿过既有地下通道的地铁隧道施工分两步，隧道顶板施工和隧道开挖。

其中，隧道顶板分三块将原地道底板既现有隧道顶板凿除，分块采用钢筋砼结构替换原有地道底板并作为隧道拱顶初期支护，形成初期支护支撑体系后，再凿除两侧地道底板，同样用钢筋砼封闭。

此工序既有利于施工组织又保证了地下通道的正常使用。

另一方面，隧道开挖是在隧道拱顶初期支护结构已经达到设计强度后进行，随开挖施工中间墙永久支撑，既保证了施工的安全性，又可加快工程进度。

总之，优化设计方案充分利用了地下通道与地铁隧道结构和不同工序的特点，技术可行。

4.2设计优化的方法
本项目总体技术方案围绕合理设计用新施工底板分步骤托换原通道底板，保证通道结构及地面稳定。

围绕这个中心，项目采取以下施工方法：
①暗挖施工前首先对人行通道两侧的土体，采用地表注浆的方式对人行通道两侧回填石粉层进行加固。

注浆孔位布置于地道两侧垂直于隧道方向，每边布置两排，间距30cm。

注浆完成后方可进行
隧道的开挖。

②以替换后的人行通道结构底板砼为初支，先施作右导洞上半部导洞，洞室开挖完成后，采用工20型钢50cm间距密排格栅钢架，连接原地道底板预埋连接板，连接板周边焊接牢固，两侧采用锁脚锚杆锁死。

然后安装纵向连接筋。

形成支护体系。

开挖下半部分后，同样采用工20型钢连接上半部型钢格栅拱架，两侧格栅拱架采用横向型钢螺栓连接形成封闭结构，支承原有地道边墙，形成门形框架结构受力。

施工中架设临时竖撑，范围尽量小，以保证对通道的扰动尽量小。

③按同样施工顺序施工左侧导洞，最后整个断面形成完整的型钢支护体系。

④为了控制施工过程中通道底板沉降，在地下通道开挖面两侧布设监测点。

通过高精度徕卡全新tps1200全站仪每一天进行一次监测，底板面沉降监测结果沉降最大为15mm。

满足设计要求。

4.3过地下通道施工总体部署
在施工前先分三块将原地道底板既现有隧道顶板凿除，分块采用钢筋砼结构替换原有地道底板并作为隧道拱顶初期支护，形成初期支护支撑体系后，再凿除两侧地道底板，同样用钢筋砼封闭。

然后隧道开挖根据现有a3段及b1断面临时支撑将整个隧道分为四个断面，将主体结构分成4块，按下图所示顺序逐步开挖1~4号导洞，开挖完成后立即架设中间墙永久支撑，采用型钢支护。

形成中柱支撑体系完成后，再施作洞室二衬，二衬施工过程中用于初期支护的
型钢临时支撑体系不予拆除，直接浇筑在砼中，和二衬钢筋一起受力以保证地道的稳定。

暗挖隧道超前小导管预注浆加固，格栅全封闭钢架，c20，s6喷射混凝土作为初期支护。

格栅钢架纵向间距500mm，纵向用φ20钢筋连接，外层挂φ8钢筋网，网格间距为150mm×150mm。

具体施工步序见下图。

4.4过地下通道开挖施工工艺
5.方案对比
方案对比表
6.施工监控量测
在通道底板托换及暗挖施工过程中，分析地面的下沉可能会比较明显，设计要求本次观测重点是地道托换及暗挖施工过程中地面的沉降。

随着施工的进程，地表沉降呈规律性的变化，最终沉降为15mm，满足设计要求。

通过对比分析，我们发现数据变化分以下几个阶段：
(1)在地道底板托换阶段，由于隧道未开挖，地面沉降较小。

(2)在隧道暗挖过程中，地面沉降速率较大。

(3)随着隧道暗挖施工完成，地面最终沉降稳定在近15mm。

7.结论
城市地铁在垂直通过人行通道结构相互影响时，当由于条件限制不能进行线路调坡或通道改移时，采用合理的底板托换方案取代竖井施工方案是首选之一，它将通道的受力状况与地铁综合考虑，
在降低安全风险的同时又能保证质量、节约工期、成本。

为类似情况提供了一个成功范例。

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【参考文献】
［１］混凝土结构设计规范（gb5001-2002）.
［２］混凝土结构工程施工质量验收规范（gb50204-2002）.
［３］建筑基坑支护技术规范（jgj120-99）.
［４］陈宗基.地下巷道长期稳定性的力学问题[j].武汉：岩石力学与工程学报. 1982, vol.1, no.1.
［５］孙广忠.岩体结构力学[m].北京：科学出版社，.1988.
［６］宋成辉，李晓，杨志法.鹙窝梁隧道初次支护评价新方法［j］.武汉:岩土力学.2008，vol.29, no.1.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以pdf格式阅读原文。