虞根淼
（杭州地方铁路开发有限公司浙江杭州310007）
【摘要】以杭州地铁1号线盾构隧道下穿沪杭高铁高架桥为例，探讨类似工程从设计到施工诸阶段中的关键控制问题，提出相应措施，优化方案，从而最大限度地保证高速铁路的运营安全。
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关键词 沪杭高铁；盾构穿越；工程管理
Explore the subway tunnel through high iron bridge across the engineering control problems
Yu Gen-miao
（Hangzhou local railway development co.， LTDHangzhouZhejiang310007）
【Abstract】Wear in Hangzhou Metro Line 1 Shanghai-Hangzhou high-speed rail shield tunnel under the viaduct， for example， to explore similar projects from design to construction of various stages of the key control problems， propose appropriate measures to optimize the program， to ensure maximum operational safety of high-speed rail .
【Key words】Shanghai-Hangzhou high-speed rail；Shield crossing；Project management
随着我国经济建设的迅猛发展，我国的经济水平已跃居世界前列，同样，我国的基础设施建设也得到了举世瞩目的发展。当今世界除了少数发达国家运营着为数不多的高速铁路外，其余国家尚未开展高速铁路建设和运营。随着我国经济实力的日渐雄厚，经过几代铁路人的不懈努力，目前，我国无论从高速铁路的运营里程还是关键技术，我们已经把世界上的其他国家远远地甩在后面。随着运营里程的井喷式增长，高速铁路不可避免地会出现与其他交通方式交叉的问题。由于高速铁路运营速度快，是普通铁路运营速度的两到三倍，且又是无砟轨道，高速铁路结构的变形要求非常之高，变形量的控制往往是在毫米级别，这对下穿高速铁路结构的设计和施工提出了极其严格的要求，同样也对我们管理这些项目提出了近乎苛刻的要求。根据路线规划，杭州地铁1号线在沪杭高铁余杭站交叉，高铁建设时预留了地铁隧道的穿越空间。即便如此，在浙江省，地铁隧道穿越营运高铁尚属首例，没有在周围地区可借鉴的经验。但是地铁建设势在必行，这个难题必须克服，我们就是在这样的背景下开展这个项目的建设和管理的。经过参建各方的共同努力，我们顺利地完成了这个使命，地铁隧道安全通过沪杭高铁，目前已运营了相当一段时间，各种数据都证明了这次建设管理是相当成功的。作为这个项目的主要建设管理者，以下是我就这个项目的建设管理经验的粗略总结，尤其是此类项目中的关键控制问题和对策，与各位同行分享。
1. 工程概况
1.1杭州地铁1号线下穿沪杭高铁余杭南站工程概况：
（1）杭州地铁1号线乔司北站~临平高铁站区间隧道下穿沪杭高铁，隧道左线与沪杭高铁下行线交叉里程为下行K141+999.131，隧道右线与沪杭高铁下行线交叉里程为下行K141+982.252，隧道左右线穿越里程为左K37+410.91~左K37+455.91、右K37+423.16~右K37+468.16，埋深为11.82m。隧道左线距离沪杭高铁西侧承台桩基最近净距为7.7m，隧道右线距离沪杭高铁东侧承台桩基最近净距为5.1m。
（2下穿段高架桥上设2条正线、2条站线及2座站台；下部桥梁及基础承台独立。邻近隧道右线位置的高架桥桥墩中心里程为DK142+824.605，承台顶面在地面以下约0.5m；承台基础为钻孔灌注桩，通长配筋，直径1.5m，正线下方桩长69.5m，站线下方桩长71.5m，正线和两侧站线钻孔桩数量分别为8根和12根。邻近隧道左线位置的高架桥桥墩中心里程为DK142+888.605，桥墩高10m，正线下方桩长68.5m，站线下方桩长70.5m。地铁隧道穿越平面图如图1所示。
1.2工程特点。
（1）下穿段两侧沪杭高铁高架桥桩基密集，盾构先后两次近距离侧穿沪杭高铁高架桥桩基，盾构隧道外边缘与高铁桩基最小净距左线仅6.16m、右线仅5.19m。沪杭高铁桩基变形控制要求极高，必须研究加固措施以确保地铁盾构穿越期间和运营后的高铁安全。
（2）地铁隧道的穿越土层主要以粉砂、砂性粉土为主，该土层渗透系数大，地下水含量丰富，易产生液化、流砂及涌水现象，盾构掘进施工中极易发生流土、引起过大地层损失及位移从而影响高铁运营安全。
2. 管理思路的确立
2.1要保证地铁隧道安全穿越高铁高架桥，保证高铁在地铁隧道穿越期间和长期运营期间的安全，需要研究解决的问题主要有以下几个方面：
（1）研究是否需要采取加固措施和采取怎样的加固方案。
（2）研究加固方案对高铁桩基的影响和需要采取的控制措施。
（3）研究地铁盾构穿越期间对高铁桩基的影响和需要采取的控制措施。
（4）研究地铁长期运营对高铁桩基的影响。
2.2按照以往的管理思路，作为代建单位，我们介入项目管理的时间往往是在施工图设计阶段以后，但是由于本项目牵涉到高铁运营安全，是浙江省首例地铁隧道穿越高速铁路的项目，无任何先期管理经验可借鉴，安全上哪怕是一丁点儿的风吹草动都有可能成为牵动全局的事件，因此，经过研究，我们扩展了管理思路，决定提前介入项目的建设管理，即从设计方案确定阶段就开始介入，实行全阶段管理。这样的思路是对以往工作思路的创新，也是值得一试的更科学的管理模式。
3. 设计方案的确定
3.1根据上面确定的工作思路，我们全程参与了设计方案的确定过程。咨询单位对地铁隧道穿越该处高铁的全过程和后期运营进行了数字化模拟分析。分析结果是：由于该处地质情况良好，地铁隧道通过管片加强后可以满足地铁长期运营的要求，在土体变形稳定后可保证高铁运营安全。但是，由于现行的地铁盾构施工方法必然会引起一定量的地层损失，在地铁隧道穿越期间会对高架桥桩基产生一定的影响，变形超过了桩基的变形允许范围，因此必须采取加固措施以控制土体变形在可控范围之内。
3.2根据以上结论，咨询单位提出了两种加固方案，一种是地铁隧道全断面注浆加固方案，另一种是刚性桩隔离方案。这是两种截然不同的加固思路，前者是通过提高穿越区域土体本身的强度来减少盾构穿越带来的土体变形，同时也减弱了地下水的影响。后者是通过设置刚性隔离墙来隔离变形区域，将主要变形控制在盾构穿越区域，土体重分布产生的外力由刚性隔离体承担，确保桩基不变形或变形甚小以控制桩基的变形在可控范围之内。前者方案虽然对地下水控制较好，但是由于穿越土层本身强度较高，且土体的变形是连续的，不能很好地控制盾构穿越地层损失带来的较大变形，桩基变形的控制存在一定的不确定性。而且即使是设计满足了要求，注浆施工的不均匀性也是一个难以控制的因素。相反，刚性隔离的方案是通过刚性体承担主要变形，尽管隔离体内部可能存在较大变形，但是隔离体之外的变形却是微乎其微。数字模拟分析也充分证明了这一点。因此，经过专家和参建各方充分论证，采用了刚性隔离的方案，即在地铁隧道穿越段桩基影响范围内采用钻孔灌注桩排桩隔离。这样，方案前期研究阶段的关键问题得到了圆满解决。
3.3根据上述确定的加固方案，设计单位进行了细化设计，主要表现在以下三个方面：
（1）为了增加隔离体的整体抗弯刚度，在两排钻孔灌注桩的桩顶增加了压顶梁，并在两排桩之间增设了横向钢筋混凝土支撑，将两排桩组成一座门字架，抗变形性能大大增强。
（2）为了隔断隔离体内外的水体互渗，降低盾构穿越期间的水害风险，在刚性桩的内侧增设了两排高压旋喷桩隔水帷幕。
（3）为使整个加固施工和盾构穿越阶段高架桥桩基的变形始终处在可控的范围内，同时也为了防止施工意外，设计提出了一整套完整的变形监测方案。
4. 施工组织中的关键问题和对策
4.1方案阶段的前期参与和研究让我们深刻理解了设计意图，对后期的施工管理起到了很好的承前启后的作用。我们要指导的是两家不同的施工单位，一家是加固措施施工单位，另一家则是地铁隧道施工单位。首先是加固措施施工单位，他们工作质量的好坏直接影响到下一阶段地铁隧道穿越施工。加固质量的好坏是整个项目成败的关键所在。他们能否做好关键是他们对本项目设计意图的理解和关键部位的把握。在我们的指导帮助下，施工单位在全面研究了设计文件后很快理解了加固目的所在，并牢牢地抓住了核心问题，并加以认真解决落实，主要表现在几个方面：
（1）理解施工顺序问题。必须是先施工钻孔灌注桩，再施工高压旋喷桩隔水帷幕，然后才是其他附属结构的施工。
（2）钻孔灌注桩施工的重点问题是泥浆配比。泥浆护壁的成败是钻孔桩施工成败的关键。孔壁的坍塌和孔壁土的流失都会造成桥墩桩基周围土体的大量流失，造成桩基偏载而引起过大位移影响高铁运营安全。因此，泥浆配型乃是重中之重。在施工过程中，施工单位经过多次实地采样进行泥浆配比试验，直到试验成功率达到100%才最终定型。这样就确保了每根桩都不出现坍孔现象，钻孔灌注桩施工顺利完成。
（3）高压旋喷桩的施工。隔水帷幕之所以选择在钻孔灌注桩内侧是因为钻孔灌注桩可以最大程度地隔离旋喷桩施工期间高压带来的影响，因此，它的施工必须在钻孔灌注桩完成以后混凝土达到一定强度后方能实施，同时应严格控制压力。施工中，施工单位充分实现了这个设计意图，并采取了跳打方案，配合第三方监测随时调整注浆压力，在压力减小的地方进行了补桩，在保证隔水帷幕完整性的同时也保证了高铁桥墩的变位处在监测报警允许值范围之内。
（4）严格执行监测方案，实行第三方监测反馈制度。针对本次加固施工，设计提供了一整套严密的监测方案，包括监测方法和变形控制数据。我们除了要求施工单位自行监测外还聘请了具备相应资质的第三方专业监测机构。他们根据设计提供的监测方案，经现场考察后提出了更为实际的、更易操作的实施方案。这个方案包括两个过程的监测，一是加固施工期间的监测，用以指导加固施工；二是地铁盾构穿越期间和穿越后数据收敛期的监测，用以指导盾构穿越施工控制。加固施工期间，这些监测数据很好地指导了施工参数的控制，尤其是高压旋喷桩施工后期，随着帷幕的形成，注浆压力的轻微变化也会引起监测数据的改变，施工单位随时调整压力并及时补桩，很好的保证了帷幕的完整性，后来的取样试验有力地证实了帷幕的施工高质量，起到了应有的隔水效果。
4.2在前一阶段加固施工保质保量完成的前提下，我们也加强了对地铁施工单位在地铁盾构穿越高铁施工期间的管控。我们同样组织地铁盾构施工单位深入理解设计方案，抓住关键问题，编制专项施工组织设计，针对这些问题提出相应的措施，并不折不扣地加以执行。盾构穿越施工期间主要是盾构掘进参数和注浆参数在第三方监测数据的指导下不断调整的问题。针对这个问题，我们成立了地上与地下的联动机构，穿越期间保持不间断通信联络，随时将地面监测数据反馈给盾构施工单位，随时调整各项参数，严格控制盾构机掘进进度。由于加固体施工质量上乘，很好地起到了隔离作用，地铁盾构整个穿越期间高架桥桥墩变化甚微，均在变形控制值范围以内，盾构两次穿越都顺利通过。盾构穿越后，按设计要求，监测机构继续对桥墩实施了两个月的监测，未见明显变化，说明此次地铁盾构穿越高铁的加固和穿越是相当成功的。
5. 小结
5.1这次实践，我们经受住了严重考验，在省内开了地铁隧道安全穿越高速铁路的先河，对今后的类似工程有比较大的借鉴意义。作为建设方，在建设管理方面，我总结了以下几个方面：
（1）创新了建设管理模式，建立了全过程管理模式。这样的管理模式在重大项目和复杂项目的管理中可以起到事半功倍的效果。在本项目中，我们的提前介入让我们清楚地掌握了项目的关键点，避免了在大方案意见上的分歧与反复，在后来的施工管理中，我们轻车熟路，让施工单位很快掌握了项目的关键点，从而制定相应的应对措施，针对性强，执行效率高。
（2）开辟了与高铁交叉项目的管理先河，积累了此类项目的管理经验，在实践中掌握了大量有用数据，这些数据可以用来指导此类项目的相关实践，具有重大借鉴意义。
（3）初步掌握了此类项目技术管理的关键问题，初步形成了针对此类问题的解决方法和应对策略，可以大大提高此类项目的管理效率。
5.2以上是我通过杭州地铁1号线穿越沪杭高铁项目建设管理过程悟到的一些心得体会，希望能对同行带来一些有益的的启示。由于本人知识水平有限，如有不当之处请阅者海涵。
［文章编号］1006-7619（2014）11-25-816