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摘要：本文以华南某地铁隧道为例，从一名运营地铁隧道管理者的角度出发，对在运营地铁隧道正上方修建下穿公路隧道的保护措施进行探讨，并提出建议，为以后类似的运营地铁保护提供参考。
关键词：运营地铁保护地下连续墙冷冻法止水隧道变形监测
中图分类号：U448文献标识码： A
引言：随着城市轨道交通的迅速发展，在运营地铁线路附近进行工程建设的现象越来越常见。为确保原有地铁线路的正常运营，必须严格控制施工对运营地铁隧道的影响，同时做好施工期间对地铁隧道的监控。本文以华南某运营地铁隧道为例，探讨在运营地铁隧道上方修建公路隧道时的保护措施和监控措施，从而确保地铁线路的安全运营。
1 工程概况
华南某地铁隧道上方修建下穿公路隧道，该公路隧道与地铁隧道在平面上成十字交叉。地铁隧道为盾构法施工，外径约6.0m，左右线之间净距约7m。地铁隧道顶覆土约16m，地铁上方基坑开挖深度约10m，地铁衬砌结构顶距基坑底约6m。为有效控制基坑变形，基坑采用地下连续墙围护，为有效止水封闭基坑及控制坑底隆起，基坑底以下4m 范围内采用三轴水泥土搅拌桩满堂加固。为更好地保证止水，在地铁上方基坑南北端增加冷冻法止水施工。工程基坑与地铁结构关系见图1-1。
图1-1 工程基坑与地铁结构关系图
2 工程施工对地铁隧道影响分析
根据该公路隧道的设计、施工方案，并结合地铁隧道所处的地质环境分析，本工程的施工可能对地铁隧道产生以下几方面的影响：
2.1基坑施工卸荷或加载易导致地铁隧道结构变形
基坑开挖的卸荷，主体施工时的加载期间，地铁隧道上方进行重复的卸载和加载，易引起坑底土体回弹、位移，地层变化向隧道传递，继而引起区间隧道管片出现回弹变形，严重时直接影响列车运营。上部的工程活动对拱顶的受力、变形影响较大，可能导致地铁既有结构变形；管片开裂、连接螺栓刚度受损；地铁防水结构破坏，造成道床、隧道渗漏水。
2.2 基坑底存在涌水、涌砂风险从而影响地铁隧道安全
地铁隧道主要处于透水性砂层中，施工中稍加扰动极易形成流砂状态，当基底出现涌水、涌砂和管涌，则易造成基坑失稳，大量水土流入基坑，造成周边地面或建筑物下沉，引起地陷或建筑物倾斜，引起坑底隆起，地层移动并导致地铁隧道结构变形，从而引起区间隧道管片出现变形，造成隧道开裂、破损、渗水现象，严重时隧道位移过大，造成轨道变形，或地铁运营电网受损，直接影响列车运营安全。
2.3 近距离施工震动造成地铁设备破坏
地铁上方基坑支护中的三轴水泥土搅拌桩、地下连续墙、旋挖桩与地铁隧道结构的距离较近，如地铁隧道两侧的连续墙与隧道相距5米，两孔隧道之间的旋挖桩，桩长超过地铁隧道结构底，特别是连续墙成槽及修槽施工中，破除连续墙、中隔离墙桩头引起的震动，均易对地铁隧道造成影响，或者造成地铁防水结构破坏。
2.4 冷冻法钻孔施工及冻胀冻融对地铁结构的影响
根据冷冻法止水设计方案，为达到更好的冻结效果，冷冻管需与隧道结构外表面密贴，因此在施工中有钻通隧道结构的风险。另外，由于冻结工法特点，冻结期会使隧道结构产生冻胀变形，严重时可能造成管片较大的变形甚至破坏，而在解冻期，冻土体融化体积收缩，地层会产生一定的沉降，对附近的隧道结构也会造成一定的影响。
3 工程施工期间对地铁隧道的保护措施
通过以上该工程的施工对地铁隧道的影响分析，结合实际施工情况，对运营地铁隧道采取了以下几方面的保护措施：
3.1 对运营地铁隧道进行人工加密监控
为了较直观地掌握工程施工过程中地铁隧道产生的变化情况，需对地铁隧道结构进行一定频率的动态监控，并建立档案进行比较分析。主要通过施工前隧道结构现状普查、施工过程中的人工监控和施工后的现状确认三部分来进行。施工期间的人工监控主要是安排人员通过肉眼观察和拍照建档的方式，详细记录施工期间隧道管片的变化情况，频率则根据实际施工情况略做调整，在基坑支护阶段为每周检查一次，在土方开挖及主体结构施工期间则调整为每周两次。
该段隧道在施工前普查中状态良好，结构无渗漏水现象，管片无裂缝、错台等异常情况。而在基坑支护阶段，冷冻法施工开始后，冷冻法影响区域的管片出现不同程度的渗漏水现象。出现该情况后，工程人员结合施工开始以来监控的记录进行分析，确定是冷冻法的冻胀力令原管片止水胶条发生弹性变形，导致止水压力低于外部水压力，从而引起渗漏水。通过采取调整冷冻设备参数和对渗漏位置进行注浆止水，及时处理了冷冻法引起的隧道结构渗漏水现象。
3.2 围护结构控制措施
地铁隧道上方近距离的搅拌桩、连续墙、旋挖桩施工深度和垂直度控制是本工程安全控制的重点，在实际施工中采取了以下控制措施：
(1)认真核对公路隧道与地铁隧道的平面位置及高程，提高施工中的精度；
(2)搅拌桩和旋挖桩分别通过搅拌桩机和旋挖钻机的钻杆标识来控制桩长，设立自动开关控制装置，连续墙通过测绳反复测量成槽深度；
(3)通过成槽机和旋挖钻机自身配备的电脑系统，自动调整钻杆垂直度；搅拌桩机通过钻架悬吊铅垂来控制垂直度，终孔后再采用超声波检测孔壁垂直度。
3.3 土方开挖控制措施
为有效控制地铁隧道上方土体开挖步骤，防止土体卸载后地铁隧道上浮，施工时采用了分块、分层、分条、限时开挖的方式。施工过程中东西两区依次开挖，先施工西区，后施工东区，深度方向上分层开挖，严格遵循“开槽支撑、先撑后挖、对称、平衡、限时”的原则，基坑竖向分三层开挖，第三层分条开挖完成后及时浇筑该条垫层，以控制基坑隆起，减少对地铁隧道的影响，垫层完成后，及时施作主体结构。
3.4 冷冻法施工控制措施
(1)钻孔前，对每个孔的长度和地面及孔底标高进行细化，在隧道顶上部1m 以上段采用牙轮钻头钻孔， 以克服地层软硬不均的影响，保证钻孔垂直度和提高钻孔效率。 在隧道上部的孔及可能偏斜碰到隧道的冻结孔，提前在地面配好钻杆长度，详细记录钻进深度，根据设计尺寸当离隧道还有1m 时，改换三翼钻头，钻头上不配硬质合金（钻不动隧道管片），慢慢钻至设计深度，同时根据钻进扭矩和进尺速率判断是否到达隧道边缘。
(2)本冻结区域土体为粉质粘土和风化岩，含水量和渗透系数小，同时上部土层已进行搅拌加固，土性被改良，综合分析此工程弱冻胀情况。冻结帷幕的外侧没有受限，冻胀力可以得到及时释放，不会产生较大的冻胀力。为安全起见，在冻结帷幕外围布置若干泄压孔，当冻胀力产生时，通过泄压孔直接向地面释放地层过高压力，以减少可能对隧道的挤压影响。
3.5 对运营地铁隧道进行自动化监测
为了连续监测工程施工影响下隧道结构的几何变形情况，及时掌握隧道变形的规律，科学合理地指导工程施工，并将施工对隧道的变形控制在较小范围内，在受工程施工影响的地铁隧道范围内建立了全自动的无线传输监测系统。具体的监测方案为：在受施工影響的地铁隧道局部区段左、右线各布设13个监测断面，每个监测断面布设5个监测点（分别位于左、右钢轨旁的道床上，左、右拱腰部位和拱顶部位）。每条地铁隧道的13个监测断面中，7个断面在下穿公路暗埋隧道正下方，另6个布设在暗埋隧道边线两侧。在基坑支护阶段及主体结构施工期间，地铁隧道监测频率均为1天/3次，地下结构施工完成后再保持1个月的监测，频率则调整为3天/次。经过施工期间的跟踪监测，一直到该行车隧道主体结构全部完成，运营地铁隧道各监测点的累计变化量均在2mm以内，变形量较小，本工程的施工对地铁隧道结构的影响不大。
4 结语
通过对本工程施工对地铁隧道的影响进行分析，并提前采取了相应的保护措施，该公路隧道顺利完成，施工期间地铁隧道变形量较小，说明采取的措施对于地铁隧道的保护是成功的。本工程由于基坑距离地铁结构较近，除了在基坑支护阶段提高施工中的精度外，还应做好对隧道结构的动态观测，及时掌握隧道结构变化规律，同时指导工程的施工，本工程的经验可供以后类似的地铁保护项目参考。
参考文献
[1]赵惠祥.城市轨道交通土建工程[M].北京：中国铁道出版社,2000.
关键词：运营地铁保护地下连续墙冷冻法止水隧道变形监测
中图分类号：U448文献标识码： A
引言：随着城市轨道交通的迅速发展，在运营地铁线路附近进行工程建设的现象越来越常见。为确保原有地铁线路的正常运营，必须严格控制施工对运营地铁隧道的影响，同时做好施工期间对地铁隧道的监控。本文以华南某运营地铁隧道为例，探讨在运营地铁隧道上方修建公路隧道时的保护措施和监控措施，从而确保地铁线路的安全运营。
1 工程概况
华南某地铁隧道上方修建下穿公路隧道，该公路隧道与地铁隧道在平面上成十字交叉。地铁隧道为盾构法施工，外径约6.0m，左右线之间净距约7m。地铁隧道顶覆土约16m，地铁上方基坑开挖深度约10m，地铁衬砌结构顶距基坑底约6m。为有效控制基坑变形，基坑采用地下连续墙围护，为有效止水封闭基坑及控制坑底隆起，基坑底以下4m 范围内采用三轴水泥土搅拌桩满堂加固。为更好地保证止水，在地铁上方基坑南北端增加冷冻法止水施工。工程基坑与地铁结构关系见图1-1。
图1-1 工程基坑与地铁结构关系图
2 工程施工对地铁隧道影响分析
根据该公路隧道的设计、施工方案，并结合地铁隧道所处的地质环境分析，本工程的施工可能对地铁隧道产生以下几方面的影响：
2.1基坑施工卸荷或加载易导致地铁隧道结构变形
基坑开挖的卸荷，主体施工时的加载期间，地铁隧道上方进行重复的卸载和加载，易引起坑底土体回弹、位移，地层变化向隧道传递，继而引起区间隧道管片出现回弹变形，严重时直接影响列车运营。上部的工程活动对拱顶的受力、变形影响较大，可能导致地铁既有结构变形；管片开裂、连接螺栓刚度受损；地铁防水结构破坏，造成道床、隧道渗漏水。
2.2 基坑底存在涌水、涌砂风险从而影响地铁隧道安全
地铁隧道主要处于透水性砂层中，施工中稍加扰动极易形成流砂状态，当基底出现涌水、涌砂和管涌，则易造成基坑失稳，大量水土流入基坑，造成周边地面或建筑物下沉，引起地陷或建筑物倾斜，引起坑底隆起，地层移动并导致地铁隧道结构变形，从而引起区间隧道管片出现变形，造成隧道开裂、破损、渗水现象，严重时隧道位移过大，造成轨道变形，或地铁运营电网受损，直接影响列车运营安全。
2.3 近距离施工震动造成地铁设备破坏
地铁上方基坑支护中的三轴水泥土搅拌桩、地下连续墙、旋挖桩与地铁隧道结构的距离较近，如地铁隧道两侧的连续墙与隧道相距5米，两孔隧道之间的旋挖桩，桩长超过地铁隧道结构底，特别是连续墙成槽及修槽施工中，破除连续墙、中隔离墙桩头引起的震动，均易对地铁隧道造成影响，或者造成地铁防水结构破坏。
2.4 冷冻法钻孔施工及冻胀冻融对地铁结构的影响
根据冷冻法止水设计方案，为达到更好的冻结效果，冷冻管需与隧道结构外表面密贴，因此在施工中有钻通隧道结构的风险。另外，由于冻结工法特点，冻结期会使隧道结构产生冻胀变形，严重时可能造成管片较大的变形甚至破坏，而在解冻期，冻土体融化体积收缩，地层会产生一定的沉降，对附近的隧道结构也会造成一定的影响。
3 工程施工期间对地铁隧道的保护措施
通过以上该工程的施工对地铁隧道的影响分析，结合实际施工情况，对运营地铁隧道采取了以下几方面的保护措施：
3.1 对运营地铁隧道进行人工加密监控
为了较直观地掌握工程施工过程中地铁隧道产生的变化情况，需对地铁隧道结构进行一定频率的动态监控，并建立档案进行比较分析。主要通过施工前隧道结构现状普查、施工过程中的人工监控和施工后的现状确认三部分来进行。施工期间的人工监控主要是安排人员通过肉眼观察和拍照建档的方式，详细记录施工期间隧道管片的变化情况，频率则根据实际施工情况略做调整，在基坑支护阶段为每周检查一次，在土方开挖及主体结构施工期间则调整为每周两次。
该段隧道在施工前普查中状态良好，结构无渗漏水现象，管片无裂缝、错台等异常情况。而在基坑支护阶段，冷冻法施工开始后，冷冻法影响区域的管片出现不同程度的渗漏水现象。出现该情况后，工程人员结合施工开始以来监控的记录进行分析，确定是冷冻法的冻胀力令原管片止水胶条发生弹性变形，导致止水压力低于外部水压力，从而引起渗漏水。通过采取调整冷冻设备参数和对渗漏位置进行注浆止水，及时处理了冷冻法引起的隧道结构渗漏水现象。
3.2 围护结构控制措施
地铁隧道上方近距离的搅拌桩、连续墙、旋挖桩施工深度和垂直度控制是本工程安全控制的重点，在实际施工中采取了以下控制措施：
(1)认真核对公路隧道与地铁隧道的平面位置及高程，提高施工中的精度；
(2)搅拌桩和旋挖桩分别通过搅拌桩机和旋挖钻机的钻杆标识来控制桩长，设立自动开关控制装置，连续墙通过测绳反复测量成槽深度；
(3)通过成槽机和旋挖钻机自身配备的电脑系统，自动调整钻杆垂直度；搅拌桩机通过钻架悬吊铅垂来控制垂直度，终孔后再采用超声波检测孔壁垂直度。
3.3 土方开挖控制措施
为有效控制地铁隧道上方土体开挖步骤，防止土体卸载后地铁隧道上浮，施工时采用了分块、分层、分条、限时开挖的方式。施工过程中东西两区依次开挖，先施工西区，后施工东区，深度方向上分层开挖，严格遵循“开槽支撑、先撑后挖、对称、平衡、限时”的原则，基坑竖向分三层开挖，第三层分条开挖完成后及时浇筑该条垫层，以控制基坑隆起，减少对地铁隧道的影响，垫层完成后，及时施作主体结构。
3.4 冷冻法施工控制措施
(1)钻孔前，对每个孔的长度和地面及孔底标高进行细化，在隧道顶上部1m 以上段采用牙轮钻头钻孔， 以克服地层软硬不均的影响，保证钻孔垂直度和提高钻孔效率。 在隧道上部的孔及可能偏斜碰到隧道的冻结孔，提前在地面配好钻杆长度，详细记录钻进深度，根据设计尺寸当离隧道还有1m 时，改换三翼钻头，钻头上不配硬质合金（钻不动隧道管片），慢慢钻至设计深度，同时根据钻进扭矩和进尺速率判断是否到达隧道边缘。
(2)本冻结区域土体为粉质粘土和风化岩，含水量和渗透系数小，同时上部土层已进行搅拌加固，土性被改良，综合分析此工程弱冻胀情况。冻结帷幕的外侧没有受限，冻胀力可以得到及时释放，不会产生较大的冻胀力。为安全起见，在冻结帷幕外围布置若干泄压孔，当冻胀力产生时，通过泄压孔直接向地面释放地层过高压力，以减少可能对隧道的挤压影响。
3.5 对运营地铁隧道进行自动化监测
为了连续监测工程施工影响下隧道结构的几何变形情况，及时掌握隧道变形的规律，科学合理地指导工程施工，并将施工对隧道的变形控制在较小范围内，在受工程施工影响的地铁隧道范围内建立了全自动的无线传输监测系统。具体的监测方案为：在受施工影響的地铁隧道局部区段左、右线各布设13个监测断面，每个监测断面布设5个监测点（分别位于左、右钢轨旁的道床上，左、右拱腰部位和拱顶部位）。每条地铁隧道的13个监测断面中，7个断面在下穿公路暗埋隧道正下方，另6个布设在暗埋隧道边线两侧。在基坑支护阶段及主体结构施工期间，地铁隧道监测频率均为1天/3次，地下结构施工完成后再保持1个月的监测，频率则调整为3天/次。经过施工期间的跟踪监测，一直到该行车隧道主体结构全部完成，运营地铁隧道各监测点的累计变化量均在2mm以内，变形量较小，本工程的施工对地铁隧道结构的影响不大。
4 结语
通过对本工程施工对地铁隧道的影响进行分析，并提前采取了相应的保护措施，该公路隧道顺利完成，施工期间地铁隧道变形量较小，说明采取的措施对于地铁隧道的保护是成功的。本工程由于基坑距离地铁结构较近，除了在基坑支护阶段提高施工中的精度外，还应做好对隧道结构的动态观测，及时掌握隧道结构变化规律，同时指导工程的施工，本工程的经验可供以后类似的地铁保护项目参考。
参考文献
[1]赵惠祥.城市轨道交通土建工程[M].北京：中国铁道出版社,2000.