铁车站施工方案探讨
【摘 要】暗挖地铁区间隧道在下穿既有线地铁车站过程中，对车站既有结构变形会产生显著影响。在下穿车站结构前超前大管棚施工、全断面注浆工艺性试验控制尤为重要，起到关键性作用；在下穿车站结构过程中暗挖结构施工质量控制，直接影响后期既有车站的工后沉降。因此，在施工过程中既要保证既有地铁车站的运营安全,又要保证暗挖地铁隧道的施工质量控制。就暗挖地铁隧道下穿既有地铁车站施工方案和施工控制进行研究探讨，对国内类似暗挖工程具有一定的参考价值。
【关键词】暗挖 近距离下穿 既有线地铁车站 全断面深孔注浆 自动化监测
1.工程简介
本区间暗挖隧道为西安地铁16号线上林路站至区间风井段，左右线长度均为88.17m。该段暗挖隧道下穿既有1号线上林路站，为地下两层单柱双跨框架结构，隧道与车站主体竖向最小净距2.034m，下穿段长19.7m。
本区间共设三种断面结构形式：A1断面（台阶法-环形开挖留核心土，一般暗挖段）；A2断面（台阶法-环形开挖留核心土+临时仰拱，下穿既有线）；A3断面（CD法，管棚工作室）。
2.总体施工方案
本暗挖区间总体施工流程：施工准备、井点降水、超前大管棚施工、全断面深孔注浆工艺试验、马头门施工、A1型断面台阶法开挖、A3型断面CD法（管棚工作室）开挖、A2型断面台阶法（下穿既有线车站段）+临时仰拱开挖、初支贯通、二衬施工、交工验收。
3.分项工程施工方案 3.1井点降水
井位布置沿隧道外部及左右线之间南北布设降水井35口，降水井距离暗挖隧道结构外3～4m，距离1号线车站围护桩外边线约2～3m，井间距约6～10m。直至水位下降至底板以下1米。
3.2超前大管棚施工方案
超前大管棚钻孔采用IY4-3500FD40型钻机，管棚为φ108热轧无缝钢管，壁厚6mm，管棚管壁上钻φ10mm注浆孔，并呈梅花形布置其纵向间距为150mm。超前大管棚钻进安装完成后进行注浆，注浆机采用用 KBY-50/70注浆机，出浆口安装流量计,浆液采用水灰比为1：1的水泥浆液。
施工工序：测量放线、核查车站预埋导向管、搭设管棚施工操作平台、钻机就位、定位、钻孔、下管、钻进、接管达到设计深度、注浆封堵。
3.3全断面深孔注浆加固施工方案
为确保下穿既有线施工安全，拟进行6个循环全断面深孔注浆试验，以确定车站下方全断面注浆加固各项工艺参数，防止因注浆引起
的车站结构隆起以及在开挖过程中因加固效果不好引起的掌子面坍塌、车站下沉等风险。
全断面深孔注浆利用ZJL-350D注浆坑道钻机钻孔， 2ZBDS140/6-15双液变量注浆泵，注浆方式为后退式注浆，每循环注浆长度15m，搭接3m。
3.3.1 第一循环~第四循环全断面注浆工艺试验
第一循环~第四循环全断面注浆深度15m，注浆孔直径为φ42mm，注浆顺序由外圈到内圈，间隔施工注浆，孔数87孔，孔间距为500～800mm。浆液凝结时间：25-40S,注浆压力0.4～0.6MPa，终压0.6MPa，浆液扩散半径0.5-1.0米。注浆完成后，对加固后的土体打设探孔，探孔长度12m，探孔直径50mm，探孔无明流水，并对加固后的土体进行检测，均满足设计要求。
结合第一~第四循环注浆开挖效果及地面沉降数据分析：建（构）筑物、地下管线、城市道路、初支结构各项监测数据、控制指标满足设计及规范要求。
3.3.2第五循环~第六循环全断面注浆工艺试验
结合第一至第四循环全断面注浆效果优化第五、六循环注浆参数如下：
原设计注浆孔数为87孔，孔间距为500～800mm，注浆孔深度15m。试验段进行优化注浆孔布置，减少注浆孔数量，在注浆压力稳定的前提下，控制单孔注浆量。减少至62孔，根据地质情况，减少中部粉
质黏土层注浆孔位。浆液凝结时间：20-25S,注浆压力0.3～0.6MPa，终压0.6MPa，浆液扩散半径0.5-1.0米。
注浆顺序由拱部开始，水平向两边扩散，对称注浆。先注上部孔位，其次注下部孔位，最后注中部黏土层孔位，使中部粉质黏土层形成一层压力吸收区，减小上下层压力传递，缩小注浆过程对周边土体影响，浆过程间隔施工注浆。注浆完成后，对加固后的土体打设探孔，探孔长度12m，探孔直径50mm，探孔无明流水，并对加固后的土体进行检测，满足设计要求。注浆过程通过土体分层沉降及土压力监测，进一步确定及验证了适合穿越上林路暗挖隧道全断面注浆的最优工艺工法。
结合第五-六循环注浆开挖效果及地面沉降数据分析：建（构）筑物、地下管线、城市道路、初支结构各项监测数据、控制指标满足设计及规范要求。
3.4马头门施工
马头门采用台阶法进行施工，施工进洞前超前大管棚注浆加固完成后，开始破除地连墙混凝土，安装正洞上台阶钢格栅，第一榀格栅拱部施工完成后，进行拱部第二、三榀拱架联立架设。喷射初支混凝土，待正洞上台阶开挖5米时开挖正洞下台阶，安装正洞下台阶钢格栅喷射初支混凝土。
施工工序：进洞条件验收、洞门破除开挖上台阶地连墙、接口处联立3榀格栅钢架、喷射混凝土、超前小导管施工（钻孔、注浆）、每循环开挖进尺0.5m，及时架设钢格栅，挂网喷射混凝土支护。
3.5 A1断面台阶法施工
A1型断面采用台阶法（环形开挖留核心土）开挖，根据拱架分节位置将隧道断面分为上中下三个部分，台阶法施工先开挖上台阶的环形拱部。上台阶施工完成后，按台阶法施工下台阶及仰拱，初期施作完毕后，进行初期支护背后注浆。根据变形情况，必要时进行二次补强注浆。背后填充注浆应跟随开挖作业面，并距开挖工作面5m的地方进行。
施工工序：深孔注浆、拱部超前大管棚施工、上半断面环形开挖留核心土、上半断面初期支护、下半断面开挖、下半断面初期支护。
3.6 A3断面（管棚工作室）台阶法施工
A3型断面采用台阶法+临时中隔壁法开挖，当左线进行下穿段施工时，满足左右线错开安全步距后，进行右线管棚工作室施工，施工至既有1号线围护桩即可。上台阶施工完成后，按台阶法施工下台阶及临时中隔壁。
施工工序：深孔注浆、拱部超前大管棚施工、上半断面左侧开挖留核心土、初期支护、下半断面左侧开挖、下半断面初期支护与中隔壁钢架形成封闭环、上半断面右侧开挖留核心土、初期支护、下半断面右侧开挖、初期支护，全断面形成封闭环，车站段管棚施工。
3.7 A2断面（临时仰拱）台阶法施工
A2型断面采用台阶法（环形开挖留核心土）+临时仰拱开挖，台阶长3～5m,并及时施工初支后再开挖核心土，核心土长3m,核心土面积为掌子面的1/3～1/2，留1:0.3左右的坡度，上台阶施工完成后，按台阶法施工下台阶及仰拱。
施工前核对隧道中心线、标高，采用水钻、绳锯等静力拆除工具分层分块破除既有1号线上林路站围护桩，严禁采用风镐、破碎锤等震动工具拆除。
施工工序：超前探孔、既有线围护桩破除、超前小导管施工、上台阶环形开挖预留核心土、上台阶初期支护、施做临时仰拱、下台阶开挖、支护。
3.8 二衬施工
待初支仰拱封闭成环及监测数据稳定后，清理基面铺设仰拱防水层，利用小边模进行仰拱混凝土灌注。仰拱及填充施工步距控制在60m以内。仰拱施作完成后，利用多功能作业平台人工铺设防水板，绑扎钢筋后，采用液压整体式台车进行拱墙混凝土灌注施工，混凝土输送泵泵送入模。
施工工序：施工准备、铺设防水板、中线水平放样、钢筋绑扎、铺设台车轨道、台车拼装、台车移位定位、预埋止水带、安装挡头模板、隐蔽检查、浇筑混凝土、台车脱模、混凝土养护、二次衬砌背后注浆。
3.9监测监控方案
根据本监测项目的监测范围，以及主体结构内布点同时情况，每条隧道布设一台自动化全站仪进行监测。左右线各布设8个基准点，分别分布在监测区域两端，每端4个。通过监控量测了解运营车站主体结构变形情况，各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态。
4.结语
本工程专业技术含量高，施工质量、安全和进度要求严格，通过六个循环全断面注浆工艺试验确定了下穿车站的注浆参数，通过井点降水的优化，为无水状态开挖提供了必要条件，通过合理安排组织人员顺利安全快速的通过既有线车站，满足了工期要求，创造了精品工程。
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