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基于厦门海沧海底隧道上跨厦门地铁段开展地铁隧道施工技术应用分析
摘要：文中以门海沧海底隧道上跨地铁1号线为例，对上跨地铁段特点和施工难点进行分析，并采取合理的措施，确保地铁隧道结构安全和运营安全。希望可以为相关工程提供有利的参考。
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1、工程概况
厦门海沧海底隧道为国内第三座海底隧道，长7.1km，全线呈西东走向。其中上跨地铁1号线明挖隧道位于厦门市石鼓山立交段嘉禾路东侧与火炬北路交汇处。上跨段轴线与地铁区间斜交通过，左线长度38.538m，右线长度38.119m；基坑深度为11.3m～13.7m，宽度为31.6m；基坑底与地铁1号线区间隧道拱顶最小净间距约6.4m，围护结构钻孔灌注桩与地铁隧道拱顶最小净距2.4m，基底袖阀管注浆与隧道拱顶最小净距2.4m，施工安全等级为Ⅰ级。设计上跨地铁1号线明挖基坑采用1000mm灌注桩作为基坑围护桩，采用1道混凝土支撑+2道钢支撑作为基坑的支承结构构件，基坑底部φ48袖阀管注浆1000×1000梅花型布置，加固深度4m。区域内上部为杂填土，厚度2.4～6.8m；中部为粉质黏土和残积砾质黏性土，其中粉质黏土层厚1.9～15.9，残积砾质黏性土厚4.7～14.8；下部为强风化或全风化花岗岩。地下水主要为上层滞水、松散岩类孔隙水、基岩裂隙水三种类型，接受大气降水及地下水管渗漏水补给。
2、上跨地铁段特点和施工难点
上跨地铁1号线明挖隧道，根据交通疏解要求，分两个施工区域施工，先施工围护结构，后分层分块进行土方施工，并分层分块及时施工临时支撑，特点及施工难点如下：(1)主体基坑开挖宽度大、高度深，地质条件以杂填土、粉质粘土、全、强风化花岗岩为主，周边建筑物多，因此确保开挖基坑稳定，控制基坑周边沉降是施工的重难点。(2)基坑土体开挖对地铁隧道拱顶土体为卸载过程。基坑底与地铁隧道的最小垂直距离6.4m，可能会引起地铁隧道整体上浮，因此施工时需采取措施防止基坑底隆起与地铁隧道上浮是施工的重难点。(3)基坑围护结构钻孔灌注桩与地铁隧道拱顶最小净距2.4m，钻孔灌注桩施工中必须确保地铁1号线隧道主体结构安全，因此钻孔桩施工对地铁隧道结构安全是施工的重难点。(4)基坑施工处于地铁1号线试运营期间，确保地铁行车安全是施工的又一重难点。
3、施工中采取的控制措施
3.1 控制基坑周边沉降应对措施
3.1.1 土方开挖
①基坑开挖必须在围护结构、冠梁及坑底加固达到设计强度方可进行，开挖时墙后超载≤20KPa。②基坑开挖时，应充分利用“时空效应”的作用，分段、分区、分层、对称进行，做到随挖随撑，不得超挖。每步开挖所暴露的部分地下墙体宽度宜控制在6m（钢筋砼支撑段长约6m，钢支撑段长度约3m），每层开挖深度不大于2m，严禁在一个工况条件下一次开挖到底。③每层土体开挖分块跳仓间隔进行，跳仓间隔数根据基坑变形控制和工期要求确定，并结合监测结果进行实时调整。④明挖隧道基坑开挖先开挖至第一道砼支撑上方，开槽浇注围护结构顶冠梁及第一道钢筋砼支撑，待达到设计强度80%后方能继续向下开挖。其余土方每次开挖至钢支撑中心位置，及时掏槽架设钢支撑，然后继续向下分层开挖至基坑底。⑤基坑开挖时，应根据设计要求及现场实际情况选取适宜纵坡坡度、分段、分层均匀开挖，确保纵坡稳定。纵坡总体坡度≤1：3，坡顶严禁堆载、动载。⑥机械挖土时，坑底应保留200～300mm厚土层用人工挖除整平，防止坑底土扰动。⑦开挖过程中，按审批后的监测方案对基坑及周围环境进行监测，反馈信息指导施工。
3.1.2 钢支撑施工
①钢支撑施工工艺流程基坑开挖、施工监测、钢支撑组拼→围护结构松软及凸出部分凿除→掏槽开挖钢支撑位置→吊装钢支撑→施加预应力→楔块锁定②钢支撑拆除在相应钢支撑下方结构砼强度达到设计要求强度时方可拆除支撑。施工顺序：搭设防落支架→吊车吊住支撑→千斤顶卸荷→拆除钢楔→卸下千斤顶→吊出支撑。拆除方法：拆除时先在支撑下方搭设防落支架→吊车吊住支撑→管端千斤顶座上设置千斤顶→逐步给管撑卸荷→拆除管端头与围护结构之间的钢斜楔→给千斤顶减压→移走千斤顶→用吊车将管撑吊起撤离现场。钢支撑卸荷及拆除要结合现场施工情况，部分钢支撑等结构浇筑完成并养护一定时间后再拆除，以免发生质量事故及安全事故。拆除时，按设计及拆除方案进行，卸掉钢管支撑前，操作人员与吊点分别位于钢管两侧，以免钢管起吊后摆动伤及作业人员。
3.1.3 基坑井点降水
①主体结构基坑开挖前20天利用基坑内降水井对坑底进行预降水、疏干，确保水位降至开挖面以下1m；根据上跨地铁段明挖隧道地质水文资料，该段地下水丰富，基坑内设置6口降水井，并在基坑外北侧设置两排共17口降水井，南侧设置8口降水井。②降水井施工工艺流程：井点测量定位→挖井口、安护筒→钻机就位→钻孔→清孔→吊放井管→回填井管与孔壁间的滤料层→洗井→井管内下设水泵、安装抽水控制电路→试抽水→降水井正常工作→降水完毕拔井管→封井。③各降水井采用φ200mm管排水，场内设置沉淀池,污水达到排放标准后，排放至市政管网。
3.1.4 监测量测
根据设计提出的施工监测内容，详细调查周边建筑、管线分布情况并整理成图表，结合实际工况合理安排围护施工、挖土顺序和制定切实可行的监测及监护方案，并经专家评审意见完善。根据监测情况，适时调整施工工序，并采用各种措施控制围护结构和保护对象的变形。降水施工时在基坑两侧外设置水位观测孔，时刻观测坑外地下水位变化情况，避免大量抽除地下水而造成建筑物沉降、倾斜、裂缝、管线沉降断裂等问题。
3.2 防止基坑隆起与地铁隧道上浮应对措施
3.2.1 上跨地铁段明挖基坑底部采用Φ48袖阀管@1000×1000梅花形布置注浆加固，增加基坑底土体强度，控制基底隆起和地铁隧道拱顶上浮，加固深度为坑底下4m范围，面积约1454m2。注水泥浆配合比为1:1，压力控制在0.5～1.0MPa，注浆深度范围内，水泥用量应不低于400kg/m；注浆采用BW-150型注浆泵分段、分序、间歇、重复注浆的方法，每次注浆段长度为0.5m，一般2～3次；注浆速度控制在土体顶、底部速度为30L/min，其它位置50L/min；并应连续进行，因故中断时，间断时间应小于浆液初凝时间。
3.2.2 基坑开挖快速施工消除土方卸载对地铁隧道区间的影响，开挖至基坑底上方20～30cm时采用人工开挖，减小土体扰动，每段基坑开挖完成后，及时浇筑混凝土底板、侧墙。
3.2.3 在基坑及区间隧道内设置自动监测点，随时掌握施工过程中基坑及区间隧道变化情况，利用信息化指导施工。基坑开挖的土方装袋堆在基坑附近且不影响基坑安全的位置，当坑底土体出现隆起或地铁隧道上浮时，立即用土袋进行回填反压，根据监测反馈的数据控制回填土袋的数量，以防超压。
3.3 钻孔桩施工对隧道拱顶安全应对措施
3.3.1 精确控制桩长
钻孔灌注桩严格按照设计桩长进行施工，根据不同的地质资料，对钻进参数进行分层控制，距离桩底设计标高处1m时，控制进尺及钻进速度，每钻进30cm进行一次孔深量测，确保孔深在设计范围内，避免超钻影响地铁1号线隧道拱顶安全。
3.3.2 减小桩基扰动
钻孔灌注桩采用全套管钻机施工，钻孔施工中利用套管与土体摩擦原理向下压入套管，套管形成封闭空间，使用抓斗机抓取套管内部土体，减少对周围土体的扰动，减少桩基扰动。钻孔灌注桩采用搓管机施工，严禁采用冲击钻钻孔施工，避免施工桩基扰动大，确保桩基施工中地铁隧道结构安全。
3.4 试运营期间施工地铁行车安全应对措施
地铁隧道监测以第三方监测为主，采用机器人自动监测和人工联合监测。地铁隧道监测点按5～15m一个断面布置，对应上跨段测点密，两侧疏。与地铁施工单位配合，进行联动监测，设置严密的预警值，当监测量达到预警值时，立即查明原因、采取有效措施。
4、处理效果
4.1 基坑监测
通过对基坑周边连续3个多月监测及数据分析，地表竖向最大位移-17.82mm，小于累计变化预警值21mm，周边其它地表点无明显下沉；支护顶最大竖向位移为5.10mm，水平位移为12.33mm，均无明显变化。
4.2 地铁隧道
通过连续半年多监测和巡视，明挖基坑施工过程和施工结束后，地铁隧道各项监测值均在预警值以内，其中道床竖向位移（见图1地铁隧道道床竖向位移曲线）最大值4.64mm，隧道相对收敛（见图2地铁隧道结构相对收敛曲线）最大值-5.50mm，监测数据稳定，无明显异常，风险可控。
4.3 保障了地铁结构、运营安全
施工期间，地铁隧道结构安全，地铁运营正常。
5、结束语
通过对厦门海沧海底隧道上跨地铁段的施工实践，掌握了复杂地质条件、复杂环境条件下明挖隧道上跨地铁隧道的施工技术和控制措施。根据监控量测资料，严格控制各工序之间衔接，成功解决了明挖隧道基坑支护结构稳定、变形可控，保障了地铁隧道结构安全和运营安全和运营安全。
图1地铁隧道道床竖向位移曲线;2地铁隧道结构相对收敛曲线
参考文献:
[1]城市轨道交通结构安全保护技术规范(CJJ/T202-2013).
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刘巍.厦门海沧海底隧道上跨地铁1号线施工技术[J].四川水泥,2019(8):288-288.
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期刊名称：应用海洋学学报
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主管单位：国家海洋局
主办单位：国家海洋局第三海洋研究所,中国海洋学会,福建省海洋学会
出版地方：福建
专业分类：科学
国际刊号：2095-4972
国内刊号：35-1319/P
创刊时间：1982年
发行周期：季刊
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