CN114908805B - 一种上跨地铁的明挖隧道抽条施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上跨地铁的明挖隧道抽条施工方法，包隧道主体土方开挖时包括以下步骤：沿隧道长度将需要开挖的土方划分为若干段，每条需要开挖的土方记为一个开挖工作面且宽度为2‑6米，开挖时采用跳仓开挖的方式，2‑6个开挖工作面为一组开挖工作面，同一组开挖工作面中相邻的开挖工作面间距为40‑60m，每组开挖工作面中的各个开挖工作面同时施工，当前一组开挖工作面施工完成后，在开挖后的底部浇筑底板并在底板上压放厚素砼，施工过程中进行深基坑监测以及地下轨道监测。本发明解决了现有技术在保证城市既有地下轨道结构安全的前提下，无法在地下轨道上部进行影响等级属于特级的明挖法隧道开挖的技术问题。

Description

一种上跨地铁的明挖隧道抽条施工方法

技术领域

本发明涉及隧道明挖的技术领域，特别是指一种上跨地铁的明挖隧道抽条施工方法。

背景技术

隧道是修建在地下或水下或者在山体中，铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物，根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。而隧道的开挖方法包括明挖法和暗挖法，对于经过中心城区的隧道工程，由于其埋深浅多使用明挖法。

而随着城市建筑的逐渐密集化，可使用土地逐渐缩小，而既有建筑由于历史原因、功能原因无法拆除，同时还要建设新的隧道，来解决早期规划不合理所导致的交通拥堵、商圈结构不合理等问题。但是，对于经过中心城区下轨道的隧道工程，由于其埋深受既有地下轨道、地下水电管网等影响，需要采用明挖法进行施工，但是又难以采用明挖法施工，原因入下：

(1)外部作业对地下轨道交通结构的影响。外部作业对轨道交通影响的级别应根据外部作业与轨道交通结构的接近程度和外部作业工程影响分区来确定。

而接近程度应根据城市轨道交通结构的施工方法及其与外部作业的空间位置关系确定，接近程度的判定标准如表1所示：

表1：接近程度的判定标准

表1中的H为为明挖、盖挖法城市轨道交通结构的基坑开挖深度，W为矿山法城市轨道交通结构的隧道毛洞跨度，D为盾构法或顶管法城市轨道交通结构的隧道外径。

而明挖法外部作业的工程影响分区如表2所示：

表2：明挖法外部作业的工程影响分区

工程影响分区	区域范围
		强烈影响区(A)	结构正上方及外侧0.7h1范围内
显著影响区(B)	结构外侧0.7h1～1.0h1范围
		一般影响区(C)	结构外侧1.0h1～2.0h1范围
较小影响区(D)	结构外侧2.0h1范围以外

表1中h1为明挖、盖挖法外部作业结构底板的埋深。

从表1和表2可以得到表3：

表3：外部作业影响等级划分表

因此，对于上穿地下轨道的上部隧道明挖施工，且影响等级属于特级的外部作业来说，其施工难度非常大。

另外，中心市区的地下轨道具有严格的保护区建设标准，重点保护区范围包括：

(一)地下车站和隧道结构外边线外侧10米内；

(二)地面和高架车站以及线路轨道结构外边线外侧5米内；

(三)出入口、通风亭(井)、冷却塔、变电站、控制中心、垂直电梯等建筑物、构筑物结构外边线和车辆基地用地范围外侧5米内；

(四)轨道交通过河(湖)隧道、桥梁结构外边线外侧50米内。

城市轨道交通结构安全控制指标值如表4所示：

表4：城市轨道交通结构安全控制指标值

因此，在保证城市既有地下轨道结构安全的前提下，如何在其上部进行影响等级属于特级的明挖法开挖隧道，是现有技术亟需解决的技术问题。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种上跨地铁的明挖隧道抽条施工方法，解决了现有技术在保证城市既有地下轨道结构安全的前提下，无法在地下轨道上部进行影响等级属于特级的明挖法隧道开挖的技术问题。

本申请的技术方案为：一种上跨地铁的明挖隧道抽条施工方法，包括以下步骤：围挡保通工程、清表拆除工程、雨污水工程、隧道基坑围护、隧道基坑土体加固、隧道主体土方开挖工程，所述隧道主体土方开挖工程包括以下步骤：沿隧道长度将需要开挖的土方划分为若干段，每条需要开挖的土方记为一个开挖工作面且宽度为2-6米，开挖时采用跳仓开挖的方式，2-6个开挖工作面为一组开挖工作面，同一组开挖工作面中相邻的开挖工作面间距为40-60m，每组开挖工作面中的各个开挖工作面同时施工，当前一组开挖工作面施工完成后，在开挖后的底部浇筑底板并在底板上压放厚素砼，然后进行下一组开挖工作面的施工，施工过程中进行深基坑监测以及地下轨道监测。

进一步地，所述隧道主体土方开挖工程的计算方法，利用采用大型商业三维有限元软件MIDAS-GTS，采用连续介质有限元法，按实际工况真实模拟地下工程开挖过程，所述模拟的步骤为：(1)首先计算初始应力状态，初始地应力利用地层侧压力系数K0计算；(2)下卧已建隧道的施工，不记该过程产生的隧道和地层位移；(3)围护结构施工；(4)基坑土方开挖，按设计方案进行所述跳仓开挖；(5)结构底板施工与压载；(6)结构顶板施工与覆土回填，模型建立时约束底面三向位移，侧向四周约束法向位移，顶面自由。

进一步地，所述隧道基坑围护采用墙撑体系，其中围护壁采用800mm厚地下连续墙，横向支撑为800mm×800mm的钢筋混凝土支撑，局部位置设两道钢筋混凝土支撑，钢筋混凝土支撑设置至少一道钢格构柱，施工顶板时，架设尺寸为D609mm×16mm的临时钢支撑作为钢换撑，考虑到地下轨道周边施工安全保护区域，所述地下连续墙最小嵌入深度为3.2m-7m，开挖深度7.1m，插入比0.45-0.98。

进一步地，所述隧道基坑土体加固时，隧道周边采用全方位高压旋喷注浆进行加固，全方位高压旋喷注浆的规格为D2000@1800mm，搭接宽度为200mm，加固方式采用门式加固方法，地铁隧道保护区域内加固至拱顶以上2m，地铁保护区域外加固至坑底以下14m，要求加固土体的无侧限抗压强度不小于2.5MPa，加固区域应先施工全方位高压旋喷注浆的加固桩，后套作施工所述地下连续墙，施工中控制全方位高压旋喷注浆与地连墙之间的施工时间间隔为5～7天。

进一步地，所述隧道基坑土体加固在主隧道基坑施工前从地表实施，施工前必须查清既有地下轨道的准确位置，地下轨道上方及临近地下轨道侧的地基加固必须在监测数据的指导下组织施工，进行精确定位，严格控制隧道基坑土体加固的标高、垂直度和注浆压力，地下轨道侧按照“先近后远”的次序组织施工，最贴近地下轨道侧的全方位高压旋喷注浆加固必须在地铁列车夜间停运时予以实施，且应在地铁开始运营之前2h内完成并确保加固后的土体在运营前已具有80％以上的设计强度。

进一步地，每个所述开挖工作面的施工步骤包括土方开挖、土钉墙施工、混凝土垫层及防水施工、底板施工、腹板钢筋绑扎及模板安装、配重块放置及支架安装、腹板混凝土浇筑及安装钢换撑、拆除钢筋混凝土支撑、顶板施工，在腹板混凝土浇筑及安装钢换撑完成后即可进行下一组开挖工作面的施工。

进一步地，对每个开挖工作面进行土方开挖前采用挖掘机挖去基坑表层2m厚表层土，剩余土方采用跳仓开挖的方式进行施工，此工序与所述钢筋混凝土支撑及钢筋混凝土支撑外围的冠梁同步进行施工；对每个开挖工作面进行土方开挖时，采用分层开挖的方式，每层开挖0.5m，并且按照1:0.5放坡，同时采用土钉墙支护，每开挖一层，支护一层，每层开挖支护完毕后，深基坑监测以及地下轨道监测的数据结果无异常后再进行下层土体开挖，如果开挖过程中数据出现异常，地下轨道上浮超过预警值6mm时，现场根据实际情况采用配重块反压或者采用开挖过的土方回填，土体开挖至坑底后，开挖土体底宽5m、顶宽10m，在基坑四周最低点设置集水坑，基坑开挖完成后，在基坑底部浇筑15cm厚的C20素混凝土垫层，在素混凝土垫层上方及所述地下连续墙内侧铺设1.5mm厚的反应粘结型高分子湿铺防水卷材，并留置与紧邻结构防水卷材的搭接部分，搭接部分的宽度为100mm，铺设反应粘结型高分子湿铺防水卷材完成后浇筑5cm厚的C20细石混凝土防水保护层。

进一步地，所述底板施工时，先进行隧道底板钢筋安装、模板安装，预留纵向紧邻结构搭接钢筋，搭接钢筋长度为1m；然后浇筑底板混凝土，侧墙、中隔墙浇筑至底板倒角以上0.5m处，并在水平施工缝处预埋止水钢板，垂直环向施工缝预埋钢边橡胶止水带；底板施工完毕，在底板混凝土强度上升期间可以穿插进行侧墙钢筋、模板安装；所述配重块放置及支架安装时，待底板的混凝土强度达到设计强度的50％后，吊装安放配重块，配重块采用塔吊吊放，叉车转运，配重块采用尺寸为1.5m×1m×0.5m的混凝土块，相邻两层的配重块交错布置，所述腹板混凝土浇筑的支架及顶板施工的支架围绕配重块搭设至钢换撑位置。

进一步地，所述腹板混凝土浇筑及安装钢换撑时，在侧墙内侧、中隔墙两侧相同位置预埋尺寸为700mm*700mm的预埋钢板，预埋钢板中心线位于钢筋混凝土支撑的中心线以下1.4m处；腹板混凝土浇筑强度达到设计值的90％后，进行所述钢换撑安装，钢换撑与所述预埋钢板焊接；标准段侧墙与地下连续墙浇紧密结合时，仅在中隔墙和侧墙之间设置钢换撑；非标准段侧墙和地下连续墙之间有空隙区域时，在侧墙和地下连续墙之间增设钢换撑；钢换撑设置完成后，采用绳锯割断钢筋混凝土支撑，吊车吊运混凝土支撑，然后拆除所述钢格构柱，底板进行防水补强处理；然后进行所述顶板施工，搭设结构顶板支架，安装顶板模板，浇筑顶板混凝土；顶板浇筑完成后，拆除顶板支架、钢换撑，配重块通过叉车运至临近开挖工作面。

进一步地，所述基坑监测的监测项目包括周围建筑物沉降量和倾斜量、周边道路沉降量、坑边地面沉降量、周围地下管线的位移量、坑外土体深层侧向位移量、支护墙体水平位移量、支护墙顶沉降量、桩撑支护的支撑轴力、复合土钉墙的锚杆拉力、桩撑支护的立柱桩沉降量、地下水水位，所述地下轨道监测的监测项目包括地下轨道的内部监测项目和地下轨道的外部监测项目，所述内部监测项目包括竖向位移量、水平位移量、相对收敛量、变形缝张开量、裂缝、隧道断面尺寸、道床与轨道变位量，所述外部监测项目包括地下水水位、围护结构顶部水平位移量、围护结构顶部竖向位移量、岩土深层水平位移量。

本发明所公开的一种上跨地铁的明挖隧道抽条施工方法与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)能够根据总体工期及外部环境的要求，在地下轨道上方进行隧道明挖段施工，整个工程以充分利用基坑开挖过程中的时空效应原理，即在基坑开挖前，对地基土进行合理的加固，合理安排开挖土方的尺寸，尽量减小每步开挖无支护的暴露时间，按照“分层、分块、分段、对称、平衡、限时”的开挖原则，开挖后快速加载，能够将地铁隧道的隆起变形量控制在合理的范围内；组织进场后首先进行围挡、保通、清表、迁移地下管线工程，精准测量放线，然后分段进行基坑支护、土体加固、若干个开挖工作面跳仓开挖。

(2)流水作业步骤为：钻孔桩、地连墙施工----地下轨道全方位高压旋喷注浆土体加固----钢筋混凝土支撑施工----土体分段开挖施工----底板、腹板施工、压配重块----临时钢支撑换撑施工----拆除钢筋混凝土支撑施工)----顶板施工，即开挖施工可与管节现浇施工交叉进行，在分层、分段开挖、加载的基础上，现浇的管节等结构起到同步辅助，充分避免因明挖施工而造成沉降、上浮、平移量过大，充分保证明挖施工不影响既有地下轨道、地上文物建筑、商业建筑的安全。

(3)地基加固不仅有利于减小基坑开挖过程中的侧向变形、回弹变形，而且有利于减小管片弯矩分配的不均匀性，还有利于减小通道施工完成后的再压缩沉降与震动的影响。

(4)通过基坑监测的监测项目进行预警并指导相关工序，当出现下列情况之一时，立即进行危险报警，并对基坑支护结构和周边环境中的保护对象采取应急措施：

①监测数据达到监测报警值的累计值；

②基坑支护结构或周边土体的位移值突然明显增大或基坑出现流沙、管涌、隆起、陷落或较严重的渗漏等；

③基坑支护结构锚杆体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出迹象；

④周边建筑的结构部分、周边地面出现较严重的突发裂缝或危害结构的变形裂缝；

⑤周边管线变形突然明显增长或出现裂缝、泄露等；

⑥根据当地工程经验判断，出现其他进行危险报警的情况。

(5)本发明涉及地铁正上方的基坑开挖卸载问题，对既有盾构隧道会造成影响，施工过程中除进行地面常规监测外，尚应对既有区间隧道洞内进行全过程跟踪监测。通过洞内监测数据的采集、分析、反馈，进行动态化施工，掌握既有地铁隧道结构和运营的安全状态，并制定相应的应急预案，对出现的问题及时处理。即所述地下轨道监测的检测项目与基坑监测共同作用，进行预警并指导相关工序，以达到下述目的：

①通过监控量测对本工程产生的地铁影响进行全面的监控，掌握施工可能对城市轨道交通既有结构的局部和整体的影响程度、变化速率、变化趋势等情况；

②及时预报该段地铁发生的变形趋势，以便及时采取有效措施，确保地铁安全正常运营；

③保证地铁正常运行和设备安全，为地铁轨道检修和维护使用提供依据；

④通过监控量测了解本工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该工法本身的发展提供借鉴、依据和指导作用。为后续相关工程设计、施工提供资料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的总体施工流程图；

图2为隧道施工的断面图；

图3为开挖工作面的施工流程图；

图4为第55段土方开挖的沉降量变形统计图(局部)；

图5为第55段土方开挖的位移量变形统计图(局部)；

图6为第15段土方开挖的沉降量变形统计图(局部)；

图7为第15段土方开挖的位移量变形统计图(局部)；

图8为纵向一次开挖3m地下轨道左线沉降量变形统计图；

图9为纵向一次开挖3m地下轨道右线沉降量变形统计图；

图10为不同开挖宽度下跳仓施工沉降量变形统计图；

图中标号：地下连续墙1、土体加固区2、钢格构柱21、钢筋混凝土支撑3、冠梁31、开挖土体区4、底板5、腹板51、钢换撑6、顶板7、地下轨道8。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种上跨地铁的明挖隧道抽条施工方法，如图1-图3所示，包括以下步骤：围挡保通工程、清表拆除工程、雨污水工程、隧道基坑围护、隧道基坑土体加固、隧道主体土方开挖工程，所述隧道主体土方开挖工程的计算方法，利用采用大型商业三维有限元软件MIDAS-GTS，采用连续介质有限元法，按实际工况真实模拟地下工程开挖过程，所述模拟的步骤为：

(1)首先计算初始应力状态，初始地应力利用地层侧压力系数K0计算；

(2)下卧已建隧道的施工，不记该过程产生的隧道和地层位移；

(3)围护结构施工；

(4)基坑土方开挖，按设计方案进行所述跳仓开挖；

(5)结构底板施工与压载；

(6)结构顶板施工与覆土回填，模型建立时约束底面三向位移，侧向四周约束法向位移，顶面自由。

如图2所示，所述隧道基坑围护采用墙撑体系，其中围护壁采用800mm厚地下连续墙1，横向支撑为800mm×800mm的钢筋混凝土支撑，局部位置设两道钢筋混凝土支撑，钢筋混凝土支撑3下方设置至少一道钢格构柱21，钢格构柱21设置在土体加固区2内。施工顶板7时，架设尺寸为D609mm×16mm的临时钢支撑作为钢换撑6，考虑到地下轨道周边施工安全保护区域，所述地下连续墙1的最小嵌入深度为3.2m-7m，开挖深度7.1m，插入比0.45-0.98。

所述隧道基坑土体加固时，隧道周边采用全方位高压旋喷注浆进行加固，全方位高压旋喷注浆的规格为D2000@1800mm，搭接宽度为200mm，加固方式采用门式加固方法，地铁隧道保护区域内加固至拱顶以上2m，地铁保护区域外加固至坑底以下14m，要求加固土体的无侧限抗压强度不小于2.5MPa，加固区域应先施工全方位高压旋喷注浆的加固桩，后套作施工所述地下连续墙1，施工中控制全方位高压旋喷注浆与地连墙之间的施工时间间隔为5～7天，然后再对开挖土体区4开挖。

进一步地，所述隧道基坑土体加固在主隧道基坑施工前从地表实施，施工前必须查清既有地下轨道的准确位置，地下轨道上方及临近地下轨道侧的地基加固必须在监测数据的指导下组织施工，进行精确定位，严格控制隧道基坑土体加固的标高、垂直度和注浆压力，地下轨道侧按照“先近后远”的次序组织施工，最贴近地下轨道侧的全方位高压旋喷注浆加固必须在地铁列车夜间停运时予以实施，且应在地铁开始运营之前2h内完成并确保加固后的土体在运营前已具有80％以上的设计强度。

所述隧道主体土方开挖工程包括以下步骤：沿隧道长度将需要开挖的土方划分为若干段，每条需要开挖的土方记为一个开挖工作面且宽度为2-6米，开挖时采用跳仓开挖的方式，2-6个开挖工作面为一组开挖工作面，同一组开挖工作面中相邻的开挖工作面间距为40-60m，每组开挖工作面中的各个开挖工作面同时施工，当前一组开挖工作面施工完成后，在开挖后的底部浇筑底板并在底板上压放厚素砼，然后进行下一组开挖工作面的施工。

施工过程中进行深基坑监测以及地下轨道监测，所述基坑监测的监测项目包括周围建筑物沉降量和倾斜量、周边道路沉降量、坑边地面沉降量、周围地下管线的位移量、坑外土体深层侧向位移量、支护墙体水平位移量、支护墙顶沉降量、桩撑支护的支撑轴力、复合土钉墙的锚杆拉力、桩撑支护的立柱桩沉降量、地下水水位，所述地下轨道监测的监测项目包括地下轨道的内部监测项目和地下轨道的外部监测项目，所述内部监测项目包括竖向位移量、水平位移量、相对收敛量、变形缝张开量、裂缝、隧道断面尺寸、道床与轨道变位量，所述外部监测项目包括地下水水位、围护结构顶部水平位移量、围护结构顶部竖向位移量、岩土深层水平位移量。

进一步地，如图3所示，每个所述开挖工作面的施工步骤包括土方开挖、土钉墙施工、混凝土垫层及防水施工、底板施工、腹板钢筋绑扎及模板安装、配重块放置及支架安装、腹板混凝土浇筑及安装钢换撑、拆除钢筋混凝土支撑、顶板施工，在腹板混凝土浇筑及安装钢换撑完成后即可进行下一组开挖工作面的施工。

进一步地，对每个开挖工作面进行土方开挖前采用挖掘机挖去基坑表层2m厚表层土，剩余土方采用跳仓开挖的方式进行施工，此工序与所述钢筋混凝土支撑及钢筋混凝土支撑外围的冠梁同步进行施工；对每个开挖工作面进行土方开挖时，采用分层开挖的方式，每层开挖0.5m，并且按照1:0.5放坡，同时采用土钉墙支护，每开挖一层，支护一层，每层开挖支护完毕后，深基坑监测以及地下轨道监测的数据结果无异常后再进行下层土体开挖，如果开挖过程中数据出现异常，地下轨道上浮超过预警值6mm时，现场根据实际情况采用配重块反压或者采用开挖过的土方回填，土体开挖至坑底后，开挖土体底宽5m、顶宽10m，在基坑四周最低点设置集水坑，基坑开挖完成后，在基坑底部浇筑15cm厚的C20素混凝土垫层，在素混凝土垫层上方及所述地下连续墙内侧铺设1.5mm厚的反应粘结型高分子湿铺防水卷材，并留置与紧邻结构防水卷材的搭接部分，搭接部分的宽度为100mm，铺设反应粘结型高分子湿铺防水卷材完成后浇筑5cm厚的C20细石混凝土防水保护层。

在所述底板施工时，先进行隧道底板钢筋安装、模板安装，预留纵向紧邻结构搭接钢筋，搭接钢筋长度为1m；然后浇筑底板混凝土，侧墙、中隔墙浇筑至底板倒角以上0.5m处，并在水平施工缝处预埋止水钢板，垂直环向施工缝预埋钢边橡胶止水带；底板施工完毕，在底板混凝土强度上升期间可以穿插进行侧墙钢筋、模板安装；所述配重块放置及支架安装时，待底板的混凝土强度达到设计强度的50％后，吊装安放配重块，配重块采用塔吊吊放，叉车转运，配重块采用尺寸为1.5m×1m×0.5m的混凝土块，相邻两层的配重块交错布置，所述腹板混凝土浇筑的支架及顶板施工的支架围绕配重块搭设至钢换撑位置。

在所述腹板混凝土浇筑及安装钢换撑时，在侧墙内侧、中隔墙两侧相同位置预埋尺寸为700mm*700mm的预埋钢板，预埋钢板中心线位于钢筋混凝土支撑的中心线以下1.4m处；腹板混凝土浇筑强度达到设计值的90％后，进行所述钢换撑安装，钢换撑与所述预埋钢板焊接；标准段侧墙与地下连续墙浇紧密结合时，仅在中隔墙和侧墙之间设置钢换撑；非标准段侧墙和地下连续墙之间有空隙区域时，在侧墙和地下连续墙之间增设钢换撑；钢换撑设置完成后，采用绳锯割断钢筋混凝土支撑，吊车吊运混凝土支撑，然后拆除所述钢格构柱，底板进行防水补强处理；然后进行所述顶板施工，搭设结构顶板支架，安装顶板模板，浇筑顶板混凝土；顶板浇筑完成后，拆除顶板支架、钢换撑，配重块通过叉车运至临近开挖工作面。

当地下轨道8上方的基坑开挖深度约为7m且基坑底部距离下方的地下轨道4.2米时，在土方开挖时，可先整体挖去表层2m覆土，可根据实际监测数据减少一次开挖长度，剩余土方采用跳仓开挖。若地下轨道8上方范围的隧道共计200m，共分为65段土体，每条土体宽度约为3m，开挖时分为四个开挖工作面采用跳仓开挖。可以减小卸荷范围、加大剩余5m土体的放坡坡度，在先行开挖的土体两侧，设置2m宽、5m厚的MJS加固。

先行开挖第1、15、39、55段土体，开挖完毕后浇筑底板并在底板上压重2m厚素砼；待第1、15、39、55段土体范围施工完毕后，方可开挖第2、16、40、56段土体，浇筑底板并在底板上压重2m厚素砼；最后开挖第17、33、48、65段土体。四个开挖工作面中相邻两个工作面的间距约50m，也可根据实际情况适当的缩小距离。

施工前先施做土方开挖试验段，因为第55条基坑底距离地铁管片顶最近为4.2m，具有很强的代表性，所以选取第55段为首条试验段。逐层开挖，根据地下轨道8每层监测数据，动态调整施工方案。按照施工图纸跳仓开挖顺序进行第一条土方开挖，根据监测数据，决定是否配重(准备好配重块，超过报警值时及时预压)。开挖前与监测单位密切配合，开挖时同步进行地下轨道8的上浮及位移量的监控量测，以验证设计土方开挖方案的可行性及安全性。若地下轨道8上浮量或位移量通过监控量测始终保持在控制值以下，则施工方案可行，继续进行开挖施工；若地铁上浮量或位移量通过监控量测超过控制值或变化速率较大时，应立即停工，对该土体进行反压，查明原因并对施工方案进行论证。施工时结构钢筋提前加工，尽可能缩短主体结构施工时间，减少基坑裸露时间。

试验段开挖过程中监测到的数据如图4和图5所示，第55段沉降量变形最大值1.36mm，位移量变形最大值2.21mm，远小于预警值6mm的要求，收敛无变化。

此外，我们对第15段、16段、39段、40段、56段、64段抽段施工进行了监测数据统计，结果如下：

如图6-图7所示，第15段沉降量变形最大值1.31mm，位移量变形最大值2.41mm，远小于预警值6mm的要求，收敛无变化。

由于篇幅所限，省略了第16段、39段、40段、56段、64段的位移量变形统计图和沉降量变形统计图，现将统计结果记载如下：

第16段沉降量变形最大值1.02mm，位移量变形最大值2.45mm，远小于预警值6mm的要求，收敛无变化。

第39段沉降量变形最大值1.31mm，位移量变形最大值2.39mm，远小于预警值6mm的要求，收敛无变化。

第40段沉降量变形最大值2.18mm，位移量变形最大值2.67mm，远小于预警值6mm的要求，收敛无变化。

第56段沉降量变形最大值1.35mm，位移量变形最大值2.18mm，远小于预警值6mm的要求，收敛无变化。

第64段沉降量变形最大值1.8mm，位移量变形最大值，远小于预警值6mm的要求，收敛无变化。

整个施工过程中监测数据无异常，最大沉降变形为2.18mm，最大位移变形为2.67mm，收敛情况无变化。

由于现场土体加固效果较好，无侧限抗压强度为4-7Mpa大于设计值2.5Mpa，根据现场实际的土体加固情况采用有限差分法，使用FLAC3D软件重新进行了计算，计算结果如图8和图9所示。由图可知理论值与实测值偏差很小，在允许误差范围内。

因此，在保证安全与质量的前提下，为了加快施工进度，优化施工工艺，我们又对一次纵向开挖宽度4m、5m、6m、7m、8m、9m，横向全断面开挖的工况进行了模拟进行了验算，采用有限差分法，使用FLAC3D软件进行分析结果如表5和图10：

表5：不同开挖宽度下隧道的最终变形值

由表5和图10可知，理论计算可以看出一次纵向开挖宽度4m、5m、6m、7m、8m、9m，横向全断面开挖的工况下最大沉降量均小于7mm，小于报警值8mm。在保证地下轨道运营安全的情况下，以理论计算为基础，监测数据为主，进行跳仓施工，可以逐步增加一次开挖宽度，并加强监控监测。

本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种上跨地铁的明挖隧道抽条施工方法，包括以下步骤：围挡保通工程、清表拆除工程、雨污水工程、隧道基坑围护、隧道基坑土体加固、隧道主体土方开挖工程，其特征在于：所述隧道主体土方开挖工程包括以下步骤：沿隧道长度将需要开挖的土方划分为若干段，每条需要开挖的土方记为一个开挖工作面且宽度为2-6米，开挖时采用跳仓开挖的方式，2-6个开挖工作面为一组开挖工作面，同一组开挖工作面中相邻的开挖工作面间距为40-60m，每组开挖工作面中的各个开挖工作面同时施工，当前一组开挖工作面施工完成后，在开挖后的底部浇筑底板并在底板上压放厚素砼，然后进行下一组开挖工作面的施工，施工过程中进行基坑监测以及地下轨道监测；

所述隧道基坑土体加固在主隧道基坑施工前从地表实施，施工前必须查清既有地下轨道的准确位置，地下轨道上方及临近地下轨道侧的地基加固必须在监测数据的指导下组织施工，进行精确定位，严格控制隧道基坑土体加固的标高、垂直度和注浆压力，地下轨道侧按照“先近后远”的次序组织施工，最贴近地下轨道侧的全方位高压旋喷注浆加固必须在地铁列车夜间停运时予以实施，且应在地铁开始运营之前2h内完成并确保加固后的土体在运营前已具有80%以上的设计强度；

每个所述开挖工作面的施工步骤包括土方开挖、土钉墙施工、混凝土垫层及防水施工、底板施工、腹板钢筋绑扎及模板安装、配重块放置及支架安装、腹板混凝土浇筑及安装钢换撑、拆除钢筋混凝土支撑、顶板施工，在腹板混凝土浇筑及安装钢换撑完成后即进行下一组开挖工作面的施工；

对每个开挖工作面进行土方开挖前采用挖掘机挖去基坑表层2m厚表层土，剩余土方采用跳仓开挖的方式进行施工，此工序与所述钢筋混凝土支撑及钢筋混凝土外围的冠梁同步进行施工；对每个开挖工作面进行土方开挖时，采用分层开挖的方式，每层开挖0.5m，并且按照1:0.5放坡，同时采用土钉墙支护，每开挖一层，支护一层，每层开挖支护完毕后，深基坑监测以及地下轨道监测的数据结果无异常后再进行下层土体开挖，如果开挖过程中数据出现异常，地下轨道上浮超过预警值6mm时，现场根据实际情况采用配重块反压或者采用开挖过的土方回填，土体开挖至坑底后，开挖土体底宽5m、顶宽10m，在基坑四周最低点设置集水坑，基坑开挖完成后，在基坑底部浇筑15cm厚的C20素混凝土垫层，在素混凝土垫层上方及地下连续墙内侧铺设1.5mm厚的反应粘结型高分子湿铺防水卷材，并留置与紧邻结构防水卷材的搭接部分，搭接部分的宽度为100mm，铺设反应粘结型高分子湿铺防水卷材完成后浇筑5cm厚的C20细石混凝土防水保护层；

所述底板施工时，先进行隧道底板钢筋安装、模板安装，预留纵向紧邻结构搭接钢筋，搭接钢筋长度为1m；然后浇筑底板混凝土，侧墙、中隔墙浇筑至底板倒角以上0.5m处，并在水平施工缝处预埋止水钢板，垂直环向施工缝预埋钢边橡胶止水带；底板施工完毕，在底板混凝土强度上升期间穿插进行侧墙钢筋、模板安装；所述配重块放置及支架安装时，待底板的混凝土强度达到设计强度的50%后，吊装安放配重块，配重块采用塔吊吊放，叉车转运，配重块采用尺寸为1.5m×1m×0.5m的混凝土块，相邻两层的配重块交错布置，所述腹板混凝土浇筑的支架及顶板施工的支架围绕配重块搭设至钢换撑位置；

所述腹板混凝土浇筑及安装钢换撑时，在侧墙内侧、中隔墙两侧相同位置预埋尺寸为700mm*700mm的预埋钢板，预埋钢板中心线位于钢筋混凝土支撑的中心线以下1.4m处；腹板混凝土浇筑强度达到设计值的90%后，进行所述钢换撑安装，钢换撑与所述预埋钢板焊接；标准段侧墙与地下连续墙浇紧密结合时，仅在中隔墙和侧墙之间设置钢换撑；非标准段侧墙和地下连续墙之间有空隙区域时，在侧墙和地下连续墙之间增设钢换撑；钢换撑设置完成后，采用绳锯割断钢筋混凝土支撑，吊车吊运混凝土支撑，然后拆除钢格构柱，底板进行防水补强处理；然后进行所述顶板施工，搭设结构顶板支架，安装顶板模板，浇筑顶板混凝土；顶板浇筑完成后，拆除顶板支架、钢换撑，配重块通过叉车运至临近开挖工作面；

所述基坑监测的监测项目包括周围建筑物沉降量和倾斜量、周边道路沉降量、坑边地面沉降量、周围地下管线的位移量、坑外土体深层侧向位移量、支护墙体水平位移量、支护墙顶沉降量、桩撑支护的支撑轴力、复合土钉墙的锚杆拉力、桩撑支护的立柱桩沉降量、地下水水位，所述地下轨道监测的监测项目包括地下轨道的内部监测项目和地下轨道的外部监测项目，所述内部监测项目包括竖向位移量、水平位移量、相对收敛量、变形缝张开量、裂缝、隧道断面尺寸、道床与轨道变位量，所述外部监测项目包括地下水水位、围护结构顶部水平位移量、围护结构顶部竖向位移量、岩土深层水平位移量。

2.根据权利要求1所述的上跨地铁的明挖隧道抽条施工方法，其特征在于：所述隧道主体土方开挖工程的计算方法，利用采用大型商业三维有限元软件MIDAS-GTS，采用连续介质有限元法，按实际工况真实模拟地下工程开挖过程，所述模拟的步骤为：（1）首先计算初始应力状态，初始地应力利用地层侧压力系数K0计算；（2）下卧已建隧道的施工，不记该过程产生的隧道和地层位移；（3）围护结构施工；（4）基坑土方开挖，按设计方案进行所述跳仓开挖；（5）结构底板施工与压载；（6）结构顶板施工与覆土回填，模型建立时约束底面三向位移，侧向四周约束法向位移，顶面自由。

3.根据权利要求1所述的上跨地铁的明挖隧道抽条施工方法，其特征在于：所述隧道基坑围护采用墙撑体系，其中围护壁采用800mm厚地下连续墙，横向支撑为800mm×800mm的钢筋混凝土支撑，局部位置设两道钢筋混凝土支撑，钢筋混凝土支撑设置至少一道钢格构柱，施工顶板时，架设尺寸为D609mm×16mm的临时钢支撑作为钢换撑，考虑到地下轨道周边施工安全保护区域，所述地下连续墙最小嵌入深度为3.2m-7m，开挖深度7.1m，插入比0.45-0.98。

4.根据权利要求1所述的上跨地铁的明挖隧道抽条施工方法，其特征在于：所述隧道基坑土体加固时，隧道周边采用全方位高压旋喷注浆进行加固，全方位高压旋喷注浆的规格为D2000@1800mm，搭接宽度为200mm，加固方式采用门式加固方法，地铁隧道保护区域内加固至拱顶以上2m，地铁保护区域外加固至坑底以下14m，要求加固土体的无侧限抗压强度不小于2.5MPa，加固区域应先施工全方位高压旋喷注浆的加固桩，后套作施工所述地下连续墙，施工中控制全方位高压旋喷注浆与地连墙之间的施工时间间隔为5~7天。