地铁重叠隧道施工技术探讨
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摘要：本文结合深圳地铁5号线太怡区间重叠段隧道施工，探讨了地铁重叠隧道施工技术
关键词：重叠隧道；施工方案；效果评价
一、工程概况
1.1 工程范围
深圳地铁5号线5307标太怡区间隧道包含5号线和7号线预留段，均为矿山法施工的暗挖区间隧道。其中5号线2#竖井往太安站方向与7号线预留段设置为上下重叠隧道，5号线在上，7号线在下。重叠段隧道左线长175m，右线长232m。平面位置关系见图1。5号线隧道由2#竖井进入，7号线隧道由3号竖井进入。
1.2 设计概况
重叠段隧道5号线部分设计为由双联拱隧道过渡到两条单洞单线隧道，7号线部分为两条单洞单线隧道，5、7号线隧道净距最小仅为90 cm。
1.3 地质概况
根据地质勘探资料及现场施工情况，重叠隧道段7#线主要位于强风化岩，其顶部为富水性强的全风化岩，底板局部位置位于中风化岩中。5#线主要位于粉质粘土及全风化岩中。围岩等级判定为Ⅴ~Ⅵ级。
由于7号线先进行开挖，相对5号线形成区域性降水作用，固开挖过程中揭示，7号线含水量丰富，5号线含水量较小。
1.4 工程环境
该段隧道上方地表建筑物主要有百仕达花园、百仕达东郡、东晓肉菜市场及南城百货商场。其中东晓肉菜市场为摩擦桩基，距隧道初支外轮廓距离不足10cm。南城百货为浅基三层建筑物，隧道从其一侧正下方穿越，为确保房屋安全，隧道施工前须进行桩基托换处理。
二、具体施工方案
2.1原设计施工方案
设计要求，先施工下方7号线隧道，7号线隧道衬砌完成后，再进行5#线开挖初支施工。
2.2 实际调整施工方案
为迎接2011年深圳大运会，改善城市轨道交通环境，业主要求深圳地铁5号线土建工程须于2010年2月全部完成。太怡区间线路长，断面形式繁多，工程环境复杂，施工难度高，工期压力大。在前期竖井选址及征地拆迁工作终就已较策划开工工期滞后近4个月，另外，受洞内及地表建筑物变形控制的影响，曾先后暂停隧道开挖来完成横通道及竖井二衬，致使工期压力倍增，成为整个地铁5号线土建工程的关键线路之一。
2.3实际调整后施工方案
2.3.1 注浆止水圈
实际方案中，7号线隧道开挖仍为重叠段隧道施工第一步骤。但在超前一定距离后，不等其衬砌完成即先展开5号线开挖，由此可提早双联拱施工时间。
方案调整后施工顺序见图2。
图2重叠隧道方案调整后施工流程图
为此，在7号线洞内采取全断面径向注浆，在隧道周边形成一道封闭的止水加固圈，用于取代二次衬砌的止水作用，并同时起到一定土体加固作用，避免因7号线渗漏降水或土体变形对5号线初支结构造成影响。
方案优化前后对比见图3。
图3 方案优化前后对比图
注浆止水圈设置为2m厚，以确保有效起到止水作用。施工中该优化方案先选择20米作为试验段进行实践，通过监测数据分析，试验段 5、7号线及地表沉降变形情况均处于安全可控范围之内，遂将本方案推广至剩余重叠隧道施工当中。
2.3.2注浆止水圈施作方法
注浆管直径φ42，t=3.5，垂直于初支面打设，按间距500mm*500mm呈梅花型布置，管长2m。
注浆浆液采取水泥-水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.4~0.6MPa。
因7号线隧道开挖采用台阶法进行，注浆管在初支过程中埋设，在初支封闭成环之后再进行注浆施工。
2.3.3 各掌子面步距的确定
试验段施作过程中，首先预确定在7号线掘进25米后，即先展开5号线双联拱中导洞开挖，同时过程中对5、7号线初支结构及对应地表加大监测力度。对监测结果进行分析：单独进行7号线开挖时，隧道初支结构无明显变形，地表沉降速率约0.2mm/d左右（受隧道开挖土体失水影响）；5号线中导洞开挖后，初支结构变形及地表沉降速率均未发生明显变化。
即初步认为将5号线掌子面滞后于7号线25米时，开挖过程中双线干扰影响可减少至忽略不计。据此原则，确定5#线及7#线的掌子面步距为5#线中上导洞掌子面（最前方掌子面）滞后于7#线左线（滞后于右线）下台阶25米。
5号线双联拱侧洞按设计要求暂不开挖，待中导洞初支完成并施工完中隔墙后，再组织进行开挖施工。7号线左右线隧道错开12米，上下台阶错开3～5米。
三、效果评价
3.1 沉降控制情况
注浆止水圈的作用及各掌子面步距的确定均建立在对试验段监测成果分析的基础上，鉴于隧道范围地质情况复杂多变，不确定因素较多，因此过程中仍紧密跟踪隧道及地表变形情况。该段重叠隧道按上述方案全部施工完成后，最终监测情况见下表。
由上表得知，洞内及地表沉降均处于可控范围内。优化后施工方案较有效的保证了重叠隧道施工的安全、顺利推进。
3.2 工期节约情况
按原设计方案要求，先施作完7号线二衬后，才能再展开5号线施工。7号线隧道重叠部分左线长175米，右线长232米，受客观环境限制，只能单工作面进行，并且只有在隧道开挖全部结束后才能有效展开衬砌施工。
按7号线正常施工进度计算，隧道开挖1.5m/d，全部完成共需时间（按右线隧道）155天，假设此后立即开展衬砌施工，并且衬砌完成一段后马上进行5号线开挖，则从7号线开始施工算起，需约160天后才能展开5号线施工。
而优化方案当中，7号线开挖只需超前25米后，即能展开5号线施工，比原设计方案节约工期约140天，大大缓解了太怡区间总体工期压力。
3.3 重叠隧道在施工组织上的使用
工程后期，距离重叠段隧道不远处的5号线大断面隧道受2#竖井提升能力制约，开挖、捡底的土方外运及衬砌材料的吊入冲突干扰大，施工组织较难开展。
因此，制定了将5号线土方通过重叠隧道卸至7号线的方案，具体如下：
在重叠段隧道位置打设一处连通5、7号线的上下卸渣通道，将5号线隧道开挖土方及仰拱捡底土方运输至重叠段隧道位置，由卸渣通道卸至7号线，再通过7号线运输至3#竖井吊出。而3#竖井当时自身的施工任务基本结束， 完全能满足5号线土方的吊出，由此有效缓解了2#竖井提升压力，确保了大断面隧道施工的正常组织开展。
四、结语
太怡区间重叠段隧道迫于工期压力，采取了用注浆止水圈替代二衬防水作用的办法，在下方隧道超前一定距离后，未等其二衬完成即展开上方隧道施工。通过监测数据分析，过程中隧道及地表变形均得到安全有效的控制，较成功的完成了该段重叠隧道施工，在施工过程中总结了一部分经验。随着地铁建设步伐的加快，多条区间线路错综复杂，将会遇到更多的重叠隧道问题，希望能与同行们共同探讨。
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