地下工程施工对地铁结构的影响分析

0 引言

地下工程的施工会使其周围的地层受到扰动，地层扰动对既有地铁区间或车站结构造成影响。一般情况下，会在影响区范围内采用限速行驶来保障地铁运营安全；当产生的影响较大时也会对运营造成严重影响。所以必须采取严格的限速措施才能保证列车安全通过影响区域，在现有轨道交通网络下，单条线路、单独节点受到影响，也会影响到其他线路的运营与管理。

1 工程概况

拟建地下通道工程，位于十字路口处地下.主通道东西向横穿东，辅通道南北向，南端连接主通道，北端与地铁线相接.拟建结构场区地下构筑物及管线种类繁多，与拟建通道结构净距小风险源集中，条件复杂，影响面广，影响程度大。该地下工程涉及地铁及地下通道暗挖施工工程中所遇地下构筑物和管线等风险源种类最多.

2 地下工程施工对地铁结构的影响

2.1暗挖隧道结构所处的岩（土）层条件。如上覆土层较薄，且为松散的杂填土、砂砾地层或者流砂地层等，在辅助工程措施缺乏或不到位、施工现场监管跟不上的情况下，很容易出现坍塌甚至人员伤亡的严重后果，此类现象在北京已完工和在建地铁中已出现过。

2.2暗挖隧道结构开挖断面内的特殊水文地质条件。如存在隔水夹层，降水效果不佳，在开挖时，工作面或者仰拱部位长期不断涌水，开挖及支护作业条件变差，迟滞了初支施做，延缓了初支封闭的时间，引起较大的隧道收敛变形。同时，水流汇积在仰拱部位，长期浸泡，容易造成工作面坍塌。

2.3地质异常区主要为地层松散的空洞区以及形似水囊的富水区域。这些空洞区主要是由于路基回填不密实，或长期在部分管线渗漏水的浸泡下逐渐酥软，空隙率增大，含水饱和，以至地层承载力降低。一旦长期交通繁忙，路面荷载过重，很容易形成主干路面快速下沉、开裂、塌陷，甚至使得个别含水管线爆裂；水囊也是在此种情况下因为不断有市政含水运行管线渗漏的补给，使得局部地层中渗水长期聚积，没有排泄通道，形成较大范围的富水体。一旦下方开挖引起水

囊区渗漏，就形成水力通道，给隧道施工和结构带来风险，同时也会造成上方路面开裂，出现空洞、塌陷等危险。

3 部分工程施工环境安全风险防范措施

3.1 开挖与支护施工中的一般防范措施开挖与支护施工中的一般控制措施包括：

1）严格施工超前支护.

2）分段、分层、分步开挖土体，单个洞室采用超短台阶开挖，每循環进尺0.5 m，拱部台阶长度控制在2～3 m范围内.其上半断面弧形导坑采用预留核心土法开挖，核心土须放坡处理.

3）多洞室开挖时，各洞室初支及临时仰拱应及早闭合.格栅脚趾处打设锁脚锚管并注水泥浆，形成锚固端.格栅连接节点处设置加强筋，格栅底端垫实.后续格栅连接时喷混凝土封闭，不留孔隙，不夹杂砂土.

4）跟随初支施做进度，及时分段进行初支背后充填注浆，确保初支与岩层密贴，回填注浆断面距离掌子面不大于5 m.

5）根据监测结果，在特殊地段或地层变形变位较大段开挖时，可采取跟踪补偿注浆，以及时弥补变形损失，保证地层变位不超过限值.加强监控量测，一旦出现异常，封闭掌子面，采取应急处理措施.出现险情时应立即停止施工，待处理完毕后恢复施工.

6）设置超前地质探孔，指导下一步施工.在不稳定的砂层进行多洞室开挖时，上下相邻洞室开挖掌子面前后距离保持不大于3 m，左右相邻洞室开挖掌子面前后距离保持不小于15 m.暗挖通过流砂层地段路面时，在路面铺设钢板.加强监测，必要时在洞内加设内支撑.主通道穿越污水管、线盾构法区间，辅通道下穿线矿山法区间前后各3 m范围内，主通道穿越桥桩前后各8 m范围内，施工步距0.5 m，格栅密排.

3.2二衬施工中的一般防范措施

1）合理稳妥地进行二衬与临时支护结构的受力转换，防止出现支撑空档，造成较大沉降.

2）临时支护破除应采取分段跳间拆除的原则，加强监控量测.根据量测结果合理确定和及时调整拆除长度和范围.

3）拆除段应提前进行受力体系转换，临时支护拆除后及时施做二衬. 4）二衬施做完成，达到设计强度后，及时进行二衬背后回填注浆. 3.3 穿越流砂层时的安全风险防范措施

砂层地下水的处理措施.治理流砂必先治水.减少砂层的含水量，保证穿越砂层暗挖隧道的无水作业.具体采取以下措施：

1）降水.地面管井降水施工.

2）堵水.隧道开挖过程中，在流砂地段进行掌子面超前帷幕预注浆，对前方容易发生流砂、流泥的粉细砂、细中砂地层进行渗透注浆，固结地层，降低土层透水性，形成相对隔水层.

3）排水.隧道开挖过程中，可在掌子面或侧壁设置引水管，对地层中的少量滞水进行及时引排，并在仰拱处设置集水坑集水抽排或施做洞内小型渗水井等措施，缩短洞内渗水的滞留时间，避免引起掌子面或侧壁坍塌.

3.4 主通道下穿污水管涵段安全风险防范措施

下穿污水管涵段超前深孔帷幕注浆加固.本工程主通道两处污水管涵段，采取对开挖范围及拱顶外下沉段土体进行双重管超前帷幕注浆预加固.注浆孔为正面放射状，加固范围为：宽度方向，过管涵平顶直墙段通道侧墙初支外2 m范围内.高度方向，通道仰拱至拱顶下沉段土体顶部。

3.5施工建议

随着既有线隧道结构两侧基坑的开挖，结构两侧土体侧限的减小和基坑底土体的回弹，会使既有线隧道结构产生较大的隆起，引起轨道结构产生较大变形，从而影响到地铁正常的运行，因此，工点设计单位在制定各项变形控制指标时应充分考虑这些因素。在隧道结构产生较大隆起或沉降时，隧道结构变形缝两侧的差异沉降和开合度也较大，较大的差异沉降会使走行轨产生较大的附加应力，使正常行车增加安全隐患，结构缝的开合度增大会使结构外侧的防水遭受破坏，从而影响结构的耐久性和正常使用功能，因此施工过程中要严格控制隧道的上浮和沉降。

4结语

地铁及地下工程面临较多的施工环境安全风险，必须具备自始至终的整套险管理思路，形成系统管理.从技术角度讲，就是要做好前、中、后三个环节.先是施工前的施工环境安全风险评估，掌握风险等级和控制标准，编制针对风险源的专项安全技术方案.其次是施工过程中的风险控制，控制措施要及时、得当、有效.最后是一旦发生风险事故后，应急预案要响应及时、有效，应急措施要安全、管用。

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