新建隧道对下穿既有地铁的施工保护措施
摘要以广州花城大道隧道上跨广州地铁五号线和地下电力管廊为工程背景,在简要说明了新建隧道跨越既有地铁区段的施工设计后阐述了其施工过程。
随后，详细介绍了施工过程中采取的一系列施工保护措施，可供今后类似工程参考借鉴。
关键词新建隧道；既有地铁；施工过程；施工保护措施
随着城市地铁及其它市政地下工程的大量建设，新建隧道上跨既有地铁隧道的情况越来越多。
新建隧道的施工必然会对周围地层产生扰动，从而可能引起既有地铁隧道结构产生附加内力和变形。
为了保证既有地铁隧道的安全，防止地铁隧道发生上浮，必须采取一系列施工保护措施。
本文以广州花城大道隧道上跨广州地铁五号线和地下电力管廊为工程背景，详细介绍了施工过程中采用的施工保护措施。
1 工程概况
花城大道隧道工程是广州市猎德大桥系统工程的重要组成部分，位于猎德大道与花城大道交叉口。
隧道下穿花城大道，设计为双向6车道的明挖暗埋隧道，全长465m，由三段组成。
中间段为暗埋段，长140m；南北两段为敞开段，分别长173m和152m。
在猎德大道与花城大道交叉路口段分别跨越沿东西走向的地下电力管廊和地铁五号线。
工程施工场地的地貌为珠江三角洲冲积平原，地势平坦，地面标高约为7.64m～7.92m。
隧道结构底板主要位于亚黏土层；钻孔围护桩桩底主要位于全风化粉砂岩层中，部分进入中风化岩层内，局部位于亚黏土层内；地铁隧道结构底板主要位于强～中风化砂砾岩中，顶板亚黏土层中，洞身穿越亚黏土、全～中风化砂砾岩。
场区混合地下水位埋深1.0m～4.3m，地下水位标高4.4m～6.7m。
2 施工保护设计概况
整个隧道可分为三个区段，即A 区、B 区、C 区。
其中 B 区为跨越地铁隧道区段，其设计起讫里程为K0+477.805～K0+526.553，A区和C区为B区两侧的隧道区段。
B区隧道属暗埋段，其主体结构设计采用单箱双室箱形结构，洞内净高5.2m，每个箱净宽13.05m。
上跨正在建设的地铁五号线，地铁隧道采用盾构法施工，其隧道直径为6m，左右线间距为13m，隧道顶标高为-2.68m，距花城大道隧道底板3.07m。
B区基坑深度在0～8m之间，围护结构沿隧道横向采用
φ1200mm钻孔桩及桩间φ600mm旋喷桩支护，桩芯采用C25钢筋混凝土，中心间距140cm，基坑较深时采用空间桁架内支撑支护；沿花城大道方向采用分台阶放坡开挖支护，放坡开挖端采用双排
φ600mm旋喷桩帷幕止水，放坡开挖坡度为1:1.5，坡面采用10cm 厚C20喷射混凝土和φ6mm@300mm×300mm钢筋网支护。
为防止B区基坑开挖后，由于地下水的浮力和上部土体卸载的影响，使地铁隧道发生上浮，设计采取在B区隧道结构边线外6m以内、地铁隧道左右线外5m以内的范围对地铁隧道进行全断面注浆加固处理，同时在B区该段隧道基底设置φ32mm抗浮锚杆和C30钢筋混凝土压板来限制地铁隧道结构变形。
3 施工过程
花城大道隧道施工采取B区基坑为先导，两端基坑相适时接应，尽可能实现相同工序平行展开，不同部位流水作业。
为严格控制地铁隧道结构变形，彻底解决地铁隧道上浮的问题，更好地保护地铁隧道，基层加固采取从地面直接施工，花城大道隧道B区基坑采取控制性拉槽分段放坡开挖、预留2m厚人工清底并及时施作地铁隧道抗浮结构体系的方法进行施工。
基坑开挖完成后，及时施工隧道主体结构并回填，施工全程进行严密监测并及时反馈指导施工，同时定期向地保办上报隧道变形情况。
具体施工步骤为：
（1）首先在电力管廊及地铁五号线隧道两侧沿地铁五号线隧道方向K0+477.805和K0+526.553处施作两排钻孔灌注桩。
然后施作两端双排咬合旋喷桩，完全封闭基坑。
并对电力管廊、地铁五号线隧道区间范围全断面注浆。
（2）从第二块混凝土板中线开始，沿花城大道方向对称分段向两边分台阶放坡开挖。
当开挖到底后，及时进行抗浮锚杆与钢筋混凝
土压板的施工，架设空间桁架支撑结构。
并对边坡进行喷锚支护，施作护坡平台段抗浮结构。
（3）施作隧道主体结构及防水施工。
最后隧道顶板范围内堆载预压，回填至设计路面。
4 施工保护措施
4.1 采用回旋钻机施工钻孔桩
花城大道隧道B 区围护结构采用φ120cm的灌注桩，由于地铁隧道结构对震动比较敏感，如采用传统的冲孔桩机施工方法会产生冲击震动，势必引起隧道结构开裂，导致安全隐患。
针对本隧道近距离跨越地铁五号线的工程特点，为保证地铁结构安全，采用回旋钻机进行钻孔灌注桩的施工。
该方法采用钻机旋转切削土岩，泥浆循环排渣，不会产生冲击震动，成桩施工质量有保证，满足对地铁隧道的安全保护要求。
4.2 袖阀管全断面注浆
为防止基坑开挖后软弱地基对地铁隧道的影响，采取在B区地铁隧道结构边线外对地铁隧道进行全断面注浆加固处理，注浆范围：平面范围为距地铁隧道左（右）线之间结构边线外1.5m全部土体，地铁隧道结构边线外侧1.5～5m以内的土体；立面范围为花城大道隧道基底至基底下12m。
注浆施工在地面进行，采用袖阀管注浆，单根管长16m，注浆管间距为100cm×100cm，梅花形布置，采用分段后退式注浆方式。
4.3 基坑开挖与钢桁架支撑施工
基坑开挖在地表注浆加固施工完后进行，采用沿隧道中线拉槽开挖，沿花城大道对称分段刷坡方式进行施工，减少每次开挖量，防止因大面积开挖地铁五号线隧道上覆土体而引起地基反弹，造成地铁隧道变形。
采用两台挖掘机沿隧道中线放坡拉槽开挖，采用分层分段开挖，底槽开挖宽度控制在8m以内，放坡开挖坡度为1:1.5，开挖尽量采用轻型挖掘机，必要时采用人工开挖，防止重型设备集中荷载压坏地铁隧道。
随着开挖到底后及时组织地铁隧道抗浮结构压顶保护施工，压顶保护施工完成后继续沿隧道横向对称分段刷坡，基坑开挖时加强对地铁隧道的监控量测，及时进行监控量测数据分析，反馈指导施工，确保处于可控状态。
由于花城大道隧道B区基坑受电力管廊和地铁五号线的影响，无法设置中立柱，鉴于该基坑跨度较大，设计采用钢管支撑、钢桁架支撑体系。
支撑体系施工时，先将钢托盘焊装在提前预埋于冠梁内的钢板上，然后采用2台80T履带吊车将组装好的单根φ600mm，
t=14mm的钢管支撑吊装就位，再采用φ299mm，t=6mm钢管将相临的两根钢支撑焊接为一组。
每组钢支撑和它们之间连接的φ299mm 钢管共同组成空间桁架。
由于花城大道隧道B区基坑受电力管廊和地铁五号线的影响，无法设置中立柱，鉴于该基坑跨度较大，设计采用钢管支撑、钢桁架支撑体系。
支撑体系施工时，先将钢托盘焊装在提前预埋于冠梁内的钢板上，然后采用2台80T履带吊车将组装好的单根φ600mm，
t=14mm的钢管支撑吊装就位，再采用φ299mm，t=6mm钢管将相临的两根钢支撑焊接为一组。
每组钢支撑和它们之间连接的φ299mm 钢管共同组成空间桁架，如图3所示。
4.4 抗浮锚杆与钢筋混凝土压板施工
为解决地铁隧道抗浮问题，在花城大道隧道该节段基底设置抗浮锚杆和钢筋混凝土压板，对地铁形成保护框架，限制其变形。
锚杆采用直径Φ32mm@100cm，单根长度均为12米，整个基坑底共设4块压顶钢筋混凝土板，每块板两端各设5根锚杆，共40根。
锚杆成孔直径为φ80mm，注浆材料采用42.5R普通硅酸水泥，水泥浆的水灰比不大于0.45。
抗浮锚杆施工完成并检测合格后，在基底设置钢筋混凝土压板，将地铁隧道两侧的锚杆与压板联为一体，防止基底土体回弹造成地铁隧道上浮。
钢筋混凝土压板设计为11500mm（长）×5000mm（宽）×500mm（厚），横纵面钢筋均采用Φ25mm@100mm布置，拉筋采用Φ14mm@300mm×300mm布置，板混凝土设计为C30普通混凝土，采用现浇法施工。
4.5 主体结构施工
花城大道隧道B区主体结构待土方开挖及钢筋混凝土压板施工完成后，在混凝土压板上重新铺设垫层混凝土再进行施工，隧道结构与混凝土压板为即独立又相互作用的联合受力体。
隧道B区主体结构分为二段，即跨电力管廊段和跨地铁隧道段，按“水平分段、竖向分层、逐层由下往上平行顺筑”施工。
结构按先底
板、后侧墙、再换撑及顶板的顺序进行组织。
采用人工现场绑扎钢筋，大块定形钢模和满堂支架立模，商品混凝土泵送入模。
防水施工、钢筋制安、模板脚手架架设、混凝土浇筑等施工项目按工序施工的先后顺序配合结构施工平行进行。
4.6 监测措施
由于花城大道隧道基坑距地铁既有线隧道较近，在基坑开挖施工期间可能会对既有线隧道产生一定的影响。
为了解施工期间对既有线的影响程度，确保既有线隧道的结构安全，需对既有隧道进行全过程的监控量测，通过及时反馈、分析监测信息来指导现场施工，做到信息化施工。
根据设计文件以及相关规范，结合类似工程中的施工及监测经验，兼顾监测方便、快速，能够准确指导施工，确定地铁隧道的监测项目及频率，见表1所示。
5 结语
本文以广州花城大道隧道上跨广州地铁五号线和地下电力管廊为工程背景，阐述了合理有序的施工过程，并详细介绍了施工过程中采取的一系列施工保护措施。
当新建隧道工程上跨既有地铁隧道时，
为降低施工工程对既有地铁隧道的不利影响，保证地铁隧道的安全，可采用回旋钻机施工钻孔桩、袖阀管全断面注浆、分层分段开挖基坑、钢桁架支撑体系、抗浮锚杆及钢筋混凝土压板等一系列措施来实现。
