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【摘 要】 北京地铁10号线二期宋家庄站-石榴庄站暗挖区间上跨既有5号线刘家窑-宋家庄盾构区间，结构垂直距离约为1.8-3.5 m，施工过程中由于土体卸载，可能对既有五号线盾构区间产生结构上浮、裂缝等问题，影响5号线正常运营，施工风险较大。本文重点介绍了防止地铁5号线盾构区间上浮和盾构区间变形超标采取的的方法和措施，对类似工程有一定的参考价值。
【关键词】 地铁区间；上跨既有地铁线；上浮；措施
中图分类号：TB21 文献标识码：A 文章编码：1672-2442（2014）04-0033-10
On the Subway Underground Running Tunnel Across Both
the Design and Construction of Subway Engineering
Hua Ye
（China Railway 15 th Bureau Group Co.，Ltd，Luoyang Henan 471013，China）
Abstract： The Beijing subway line 10 second phase songjiazhuang station -pomegranate zhuang station underground running across both on line 5 Liu Guyao - songjiazhuang shield interval， the structure of the vertical distance is about 1.8 -3.5 m， because the unloading of soil in the construction process， and is likely to have five line of shield interval to produce the problem such as floating structure， fracture， influence the normal operation of line 5， the construction risk is bigger. This paper mainly introduces the shield to prevent the subway line 5， buoyancy and shield interval method and the measures taken by the excessive deformation， has the certain reference value to similar projects.
Keywords：on the subway interval across both measures of increase of the subway
1 工程概况
北京地铁十号线二期工程宋家庄站～石榴庄站区间（K31+15.910～K32+079.499）位于北京市丰台区[1-3]。本区间线路起点设在宋家庄站，向西穿过宋庄路、蒲黄榆路和光彩路与地铁10号线二期工程石榴庄站衔接，衔接站站中里程为K32+170。拟建线路从里程K30+913～K31+500范围内多为居民楼和地面建筑、各类管线密集且埋深不等。本段区间与K31+158.910～K31+271.30（共计112.39 m）范围内，暗挖单线单洞区间上穿既有地铁5号线宋家庄～刘家窑盾构区间，经调查，本段运营5号线区间为圆曲线，曲线半径为400 m，左线区间超高75 mm，右线区间超高110 mm。
2 工程地质及水文地质情况
2.1 工程地质情况
根据钻探资料及室内土工试验结果，本段线路土层分布较为稳定，自上而下依次为人工填土（Qml）、第四纪全新世冲洪积地层（Q4al+pl）、第四纪晚更新世冲洪积地层（Q3al+pl）三大类。
2.2 水文地质情况
本里程段详细勘察钻孔，揭露一层地下水：
潜水（二）：水位标高为24.71-28.76 m，水位埋深为11.00-15.10 m，观测时间为：2007年2月26日- 2007年3月7日。含水层为粉土④2、粉土⑥2层，主要接受大气降水的垂直渗透及本层地下水的侧向径流补给，以侧向径流、向下越流补给承压水及人工开采的方式排泄。
根据历年最高水位，参考钻探时的实测地下水位，本段线路抗浮设防水位按标高33.00 m考虑。
本段区间结构底板位于承压水水位以上。
3. 施工工法及方案的确定
3.1 工法确定
原有初步设计本段区间采用盾构法施工，后期由于考虑盾构上穿既有区间，盾构本身压重增大，夹心土层较薄，上跨机械施工风险较大，故修改为矿山法施工，由于线路左右线线间距约为15 m，区间左右线结构均采用单线单洞矿山法施工，区间结构总图如图4所示。
3.2 结构尺寸拟定
该段区间采用矿山法施工，结构型式为单线单洞标准断面，复合式衬砌结构，初衬结构厚250 mm，由C25喷射混凝土、钢筋网及钢拱架组成，中间加设250 mm厚临时仰拱；初衬与二次衬砌之间敷设防水层，二次衬砌为C40模筑钢筋混凝土，厚300 mm。区间结构总长约101.37 m，断面净宽6.2 m，净高6.71 m，拱顶平均覆土厚度为7.1 m。
4 工程重点（难点）及处理措施
4.1 工程重点（难点）
新建的矿山法区间为单线马蹄形断面，复合式衬砌结构。区间结构上穿刘家窑—宋家庄5号线盾构区间，结构外皮垂直距离约1.8-3.5 m。施工过程中由于土体卸载，可能对既有五号线盾构区间产生结构上浮、裂缝等问题，影响5号线正常运营。依据轨道公司下发的风险管理规定，该处风险工程定级为特级风险工程。如何防止地铁5号线盾构区间上浮和盾构区间变形超标是工程的难点。 5号线区间隧道采用盾构法施工，结构为拼装式钢筋混凝土预制管片，结构断面为圆形，管片外径6000 mm，内径5400 mm，厚度300 mm，环宽1200 mm，每环分6块。管片间以Φ24 mm弯螺栓相连接。环向12个，纵向10个。
根据评估报告，确定该段的变形指标，5号线结构隆起为3 mm（右线通过后，隆起值2.0 mm，双线均通过后，隆起值3.0 mm），结构侧向变形为1.4 mm（右线通过后，侧移值1.0 mm，双线均通过后，侧移值1.4 mm）。
4.2 保护措施
针对评估要求所提出的控制指标，参考5号线区间上穿1号线东单站的具体施工实例，设计中对此风险工程采取了如下保护措施：
1）新建区间结构施工前，采用袖阀管注浆加固新建区间结构上台阶以下、5号线区间结构中线以上两侧各6.0 m范围内的土体，要求加固后的土体无侧限抗压强度不小于0.8 MPa；
2）新建区间隧道施工时，在隧道内增加临时仰拱；隧道拱部Φ42超前导管单根长2.5 m，环向间距300 mm；隧道上台阶拱脚处均打设Φ42锁脚锚杆，单根长3.0 m，每处2根，区间下台阶仰拱处增设Φ[email protected]，L=1.0 m的补偿注浆锚管；
3）初衬封闭成环后及时进行初衬背后注浆；隧道二衬混凝土达到设计强度75%后，及时进行二衬背后注浆；
4）区间施工时先开挖右线隧道，及时施作右线二衬，二衬施工完毕后再开挖左线隧道，既减小对5号线既有结构的影响，又可以根据右线隧道施工过程中的监测结果及时调整左线施工参数，优化施工方案；
5）采用信息化施工，监控量测即时反馈信息，指导施工。
5 风险影响预测及分析
5.1 计算范围及单元类型
为了从理论上论证现场监控量测结果的准确性，进一步研究各阶段工法情况下地层的变形情况、趋势，以及最不利部位，以下将根据实际开挖步骤，利用Itasca公司的三维有限差分程序FLAC3D对隧道施工全过程采用Mohr-Coulomb准则进行动态模拟。
考虑到尺寸效应带来的计算误差，计算范围取：左右边界为2.5倍区间结构宽度，下边界为1.5倍区间结构高度，上边界到地面，沿区间结构纵向取40 m，围岩、初支、二衬均采用8节点六面体实体单元模拟，土层加固采用提高地层参数进行模拟。
5.2 计算结果及分析
计算采取两种工况进行比对，1）不对“夹心土”采取任何措施；2）对“夹心土”采取袖阀管注浆加固，加固后的强度指标按照设计要求进行计算。
（1）不采取任何措施
开挖过程中，若对底板以下土体不采取任何加固措施，此时5号线既有结构最大隆起值6.34 mm。
（2）对“夹心土”采取注浆加固措施
若按照施工设计方案，注浆加固土体，5号线结构最大隆起值为2.71 mm。
根据计算结果，若不采取任何措施，5号线结构最大隆起值为6.34 mm，若按照设计要求进行注浆加固地层后，5号线结构最大隆起值为2.7 1mm，满足评估报告所提出的3.0 mm的变形允许值。与实际现场监测的2.4 mm基本相符。
6 结论
宋家庄～石榴庄上穿5号线段目前已完成施工，严格按照图纸中相关措施进行加固，根据目前监测结果，地面沉降为13.6 mm，5号线隆起值为1.4 mm，满足评估要求所提出的分段控制指标，，能够满足运营方面对于变形的控制要求。
根据该工程的设计与施工情况，得出以下结论：
（1）上穿既有线结构施工主要存在“土体卸载”的回弹作用，需要控制既有结构的回弹变形，设计前，应仔细调查既有线结构的结构型式，是否设置有变形缝以及目前的运营状况，并以此制定相应的变形控制指标；
（2）新建区间施工时，通过对新建结构与既有线结构之间的“夹心土”进行注浆加固，增加该部分土体的压缩模量，对于控制土体回弹是很有必要的。
参考文献
[1] 王梦恕，地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥：安徽教育出版社，2004.
[2] 施仲衡，地下铁道设计与施工[M].西安：陕西科学技术出版社，2004.
[3] 卢光杰，上穿工程对既有地铁隧道结构变形影响及控制研究. 北京交通大学：论文编号：1000405121391，2007（12）.
【关键词】 地铁区间；上跨既有地铁线；上浮；措施
中图分类号：TB21 文献标识码：A 文章编码：1672-2442（2014）04-0033-10
On the Subway Underground Running Tunnel Across Both
the Design and Construction of Subway Engineering
Hua Ye
（China Railway 15 th Bureau Group Co.，Ltd，Luoyang Henan 471013，China）
Abstract： The Beijing subway line 10 second phase songjiazhuang station -pomegranate zhuang station underground running across both on line 5 Liu Guyao - songjiazhuang shield interval， the structure of the vertical distance is about 1.8 -3.5 m， because the unloading of soil in the construction process， and is likely to have five line of shield interval to produce the problem such as floating structure， fracture， influence the normal operation of line 5， the construction risk is bigger. This paper mainly introduces the shield to prevent the subway line 5， buoyancy and shield interval method and the measures taken by the excessive deformation， has the certain reference value to similar projects.
Keywords：on the subway interval across both measures of increase of the subway
1 工程概况
北京地铁十号线二期工程宋家庄站～石榴庄站区间（K31+15.910～K32+079.499）位于北京市丰台区[1-3]。本区间线路起点设在宋家庄站，向西穿过宋庄路、蒲黄榆路和光彩路与地铁10号线二期工程石榴庄站衔接，衔接站站中里程为K32+170。拟建线路从里程K30+913～K31+500范围内多为居民楼和地面建筑、各类管线密集且埋深不等。本段区间与K31+158.910～K31+271.30（共计112.39 m）范围内，暗挖单线单洞区间上穿既有地铁5号线宋家庄～刘家窑盾构区间，经调查，本段运营5号线区间为圆曲线，曲线半径为400 m，左线区间超高75 mm，右线区间超高110 mm。
2 工程地质及水文地质情况
2.1 工程地质情况
根据钻探资料及室内土工试验结果，本段线路土层分布较为稳定，自上而下依次为人工填土（Qml）、第四纪全新世冲洪积地层（Q4al+pl）、第四纪晚更新世冲洪积地层（Q3al+pl）三大类。
2.2 水文地质情况
本里程段详细勘察钻孔，揭露一层地下水：
潜水（二）：水位标高为24.71-28.76 m，水位埋深为11.00-15.10 m，观测时间为：2007年2月26日- 2007年3月7日。含水层为粉土④2、粉土⑥2层，主要接受大气降水的垂直渗透及本层地下水的侧向径流补给，以侧向径流、向下越流补给承压水及人工开采的方式排泄。
根据历年最高水位，参考钻探时的实测地下水位，本段线路抗浮设防水位按标高33.00 m考虑。
本段区间结构底板位于承压水水位以上。
3. 施工工法及方案的确定
3.1 工法确定
原有初步设计本段区间采用盾构法施工，后期由于考虑盾构上穿既有区间，盾构本身压重增大，夹心土层较薄，上跨机械施工风险较大，故修改为矿山法施工，由于线路左右线线间距约为15 m，区间左右线结构均采用单线单洞矿山法施工，区间结构总图如图4所示。
3.2 结构尺寸拟定
该段区间采用矿山法施工，结构型式为单线单洞标准断面，复合式衬砌结构，初衬结构厚250 mm，由C25喷射混凝土、钢筋网及钢拱架组成，中间加设250 mm厚临时仰拱；初衬与二次衬砌之间敷设防水层，二次衬砌为C40模筑钢筋混凝土，厚300 mm。区间结构总长约101.37 m，断面净宽6.2 m，净高6.71 m，拱顶平均覆土厚度为7.1 m。
4 工程重点（难点）及处理措施
4.1 工程重点（难点）
新建的矿山法区间为单线马蹄形断面，复合式衬砌结构。区间结构上穿刘家窑—宋家庄5号线盾构区间，结构外皮垂直距离约1.8-3.5 m。施工过程中由于土体卸载，可能对既有五号线盾构区间产生结构上浮、裂缝等问题，影响5号线正常运营。依据轨道公司下发的风险管理规定，该处风险工程定级为特级风险工程。如何防止地铁5号线盾构区间上浮和盾构区间变形超标是工程的难点。 5号线区间隧道采用盾构法施工，结构为拼装式钢筋混凝土预制管片，结构断面为圆形，管片外径6000 mm，内径5400 mm，厚度300 mm，环宽1200 mm，每环分6块。管片间以Φ24 mm弯螺栓相连接。环向12个，纵向10个。
根据评估报告，确定该段的变形指标，5号线结构隆起为3 mm（右线通过后，隆起值2.0 mm，双线均通过后，隆起值3.0 mm），结构侧向变形为1.4 mm（右线通过后，侧移值1.0 mm，双线均通过后，侧移值1.4 mm）。
4.2 保护措施
针对评估要求所提出的控制指标，参考5号线区间上穿1号线东单站的具体施工实例，设计中对此风险工程采取了如下保护措施：
1）新建区间结构施工前，采用袖阀管注浆加固新建区间结构上台阶以下、5号线区间结构中线以上两侧各6.0 m范围内的土体，要求加固后的土体无侧限抗压强度不小于0.8 MPa；
2）新建区间隧道施工时，在隧道内增加临时仰拱；隧道拱部Φ42超前导管单根长2.5 m，环向间距300 mm；隧道上台阶拱脚处均打设Φ42锁脚锚杆，单根长3.0 m，每处2根，区间下台阶仰拱处增设Φ[email protected]，L=1.0 m的补偿注浆锚管；
3）初衬封闭成环后及时进行初衬背后注浆；隧道二衬混凝土达到设计强度75%后，及时进行二衬背后注浆；
4）区间施工时先开挖右线隧道，及时施作右线二衬，二衬施工完毕后再开挖左线隧道，既减小对5号线既有结构的影响，又可以根据右线隧道施工过程中的监测结果及时调整左线施工参数，优化施工方案；
5）采用信息化施工，监控量测即时反馈信息，指导施工。
5 风险影响预测及分析
5.1 计算范围及单元类型
为了从理论上论证现场监控量测结果的准确性，进一步研究各阶段工法情况下地层的变形情况、趋势，以及最不利部位，以下将根据实际开挖步骤，利用Itasca公司的三维有限差分程序FLAC3D对隧道施工全过程采用Mohr-Coulomb准则进行动态模拟。
考虑到尺寸效应带来的计算误差，计算范围取：左右边界为2.5倍区间结构宽度，下边界为1.5倍区间结构高度，上边界到地面，沿区间结构纵向取40 m，围岩、初支、二衬均采用8节点六面体实体单元模拟，土层加固采用提高地层参数进行模拟。
5.2 计算结果及分析
计算采取两种工况进行比对，1）不对“夹心土”采取任何措施；2）对“夹心土”采取袖阀管注浆加固，加固后的强度指标按照设计要求进行计算。
（1）不采取任何措施
开挖过程中，若对底板以下土体不采取任何加固措施，此时5号线既有结构最大隆起值6.34 mm。
（2）对“夹心土”采取注浆加固措施
若按照施工设计方案，注浆加固土体，5号线结构最大隆起值为2.71 mm。
根据计算结果，若不采取任何措施，5号线结构最大隆起值为6.34 mm，若按照设计要求进行注浆加固地层后，5号线结构最大隆起值为2.7 1mm，满足评估报告所提出的3.0 mm的变形允许值。与实际现场监测的2.4 mm基本相符。
6 结论
宋家庄～石榴庄上穿5号线段目前已完成施工，严格按照图纸中相关措施进行加固，根据目前监测结果，地面沉降为13.6 mm，5号线隆起值为1.4 mm，满足评估要求所提出的分段控制指标，，能够满足运营方面对于变形的控制要求。
根据该工程的设计与施工情况，得出以下结论：
（1）上穿既有线结构施工主要存在“土体卸载”的回弹作用，需要控制既有结构的回弹变形，设计前，应仔细调查既有线结构的结构型式，是否设置有变形缝以及目前的运营状况，并以此制定相应的变形控制指标；
（2）新建区间施工时，通过对新建结构与既有线结构之间的“夹心土”进行注浆加固，增加该部分土体的压缩模量，对于控制土体回弹是很有必要的。
参考文献
[1] 王梦恕，地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥：安徽教育出版社，2004.
[2] 施仲衡，地下铁道设计与施工[M].西安：陕西科学技术出版社，2004.
[3] 卢光杰，上穿工程对既有地铁隧道结构变形影响及控制研究. 北京交通大学：论文编号：1000405121391，2007（12）.