节点修建新技术

（一）技术内容

节点修建新技术的应用案例为成都地铁3号线体育西路站的修建，其主要技术内容如下：

（1）通过对3号线体育西路站的功能要求和相邻区间的设计条件进行综合分析，同时考虑地铁1号线的安全、工程投资、施工要求，确定1、3号线车站之间的最小间距和节点部分3号线结构形式及施工工法。

（2）对1、3号线结构建立三维有限元计算分析模型，分别采用地层结构模式、荷载-结构模式，模拟计算施工工序中每一施工步骤对1号线车站各构件的结构受力和变形变化情况、暗挖隧道初期支护及二次衬砌的内力变化及安全系数、洞周位移变化、围岩内的位移场变化、地面沉降的变化等，初步提出相应的设计参数和工程措施。

（3）现场对1号线车站进行全方位的监测，同时对3号线明挖基坑和节点暗挖隧道洞身进行围岩压力、洞周收敛、拱顶下沉等进行监测，通过对监测数据进行分析和反馈，检验和修正上述计算出的初步设计参数和工程措施，在实施过程中逐步获得最合理的设计参数和技术措施。

（二）主要技术性能

1. 1号线车站下3号线的结构形式及施工方案

根据1号线车站的结构形式、受力特点和1号线车站底板下的地质情况，对节点段3号线车站结构形式拟订了三个方案：

（1）三连拱暗挖隧道结构方案，保留1、3号线之间的加土体。

（2）三跨矩形暗挖结构方案，保留1、3号线之间的加土体。

（3）三跨矩形盖挖结构方案，取消1、3号线之间的加土体。

对三个方案结构模拟计算分析，第1方案对1号线车站的影响最小，因此，对1号线车站下3号线结构采用三连拱暗挖隧道结构方案，保留1、3号线之间的加土体。

2. 1号线车站两侧3号线明挖基坑施工方法

根据研究，得出1号线车站两侧3号线明挖基坑施工工序如下：

（1）1号线顶板上覆土部分卸载、对1号线结构进行加固。

（2）邻1号线结构两侧3号线结构施工：1号线结构两侧3号线基坑对称开挖，并预留反压土体，同时对反压土体做边坡防护；基坑开挖到基底，施工底板下接地网和垫层；顺便对1号线结构和两侧3号线结构进行施工。

（3）紧贴1号线结构反压土体开挖：在已完成的3号线顶板、地下1层中板与1号线结构之间分别架设支撑（1号线两侧对称架设）；顺序开挖反压土体。

（4）在开挖到1号线底板后分期掏槽施作明暗挖连接处壁框的中柱、侧墙位置的土体，同时对1号线底板下土体进行超前长管棚施作。

（5）施工3号线明暗连接壁框。

（6）顺筑施工紧贴1号线两侧的3号线结构（破除1号线围护桩）到3号线车站顶板，同时施工1、3号线站厅连接壁框，完成1、3号线结构的连接。

（7）施工3号线暗挖结构。

（8）凿除1、3号线车站站厅连通部分剩余的1号线侧墙。

3. 节点暗挖施工方法

由于隧道为三连拱结构，总的原则是隧道施工采用先施工中导坑（中墙），然后施工两个边导坑（边墙），最后开挖隧道核心部分。隧道共分7个导坑进行开挖及支护施工，每个导坑采用短台阶法开挖，每个开挖步距控制在0.6～0.8 m范围内；开挖后应及时支护、封闭成环，使其与围岩共同形成联合支护体系，有效抑制围岩过大变形。同时，为了最大限度地减小隧道施工对1号线结构的影响，隧道的两个中导坑和边导坑应错开施工；开挖隧道核心部分时，二衬应及时跟进、封闭成环，由于设有中间临时支撑，每次拆除临时支撑和施作二衬的长度应控制在2.0 m以内。

4. 节点暗挖初期支护参数

节点暗挖隧道采取了相应的临时支护措施，包括超前大管棚进行预支护，超前（注浆）小导管预支护；临时仰拱或临时支护。

5. 节点暗挖段监测控制基准

（1）为掌握地层、洞室、1号线车站在施工过程中的力学状态，确保洞室的稳定和1号线车站的安全，必须进行现场监控量测。通过对监测数据进行分析和判断，对围岩-支护体系和1号线车站的安全度进行预测，并以此采取相应的工程措施，合理安排施工工序，以保证施工安全和隧道稳定。

（2）洞内各测点应尽量靠近开挖面布置，且与开挖面距离不大于1 m，应在开挖后不大于6 h或下一次开挖前读取初始值。

（3）监测控制值除根据结构计算要求外，还需满足有关规范的规定。

（4）监测警戒值按控制值的70%～80%来控制。

6. 节点暗挖隧道预加固技术

节点暗挖隧道穿越一号线车站的关键是控制沉降，施工辅助措施采取大管棚超前支护，围岩注浆加固止水等综合措施。大管棚采用φ121 mm、壁厚8 mm的无缝钢管，长23.7m，分节安装。分节为5.2 m+4.0 m×2+5.0 m+5.5 m，两节之间用丝扣连结，丝扣螺纹段长度为150 mm。相邻两根钢管的接头错接，其错接长度不小于1.0 m。为提高钢管的刚度和强度，钢管内增设由4根φ20 mm螺纹钢筋和固定短环组成的钢筋笼，固定环采用φ50 mm、壁厚6 mm、长60 mm的短钢环，短管间距1.0 m。注浆钢管上钻孔注浆，孔径φ10 mm，孔距200 mm，呈梅花形布置，钢管尾部（孔口段）2 m不钻孔作止浆段；注浆浆液采用425号普通硅酸盐水泥浆液，水泥浆水灰比1∶l；注浆压力为0.4～0.8 MPa。管棚孔口位置为隧道拱部开挖轮廓线外200 mm布置，钢管环向间距300 mm，外插角度0.5°，管棚利用明挖基坑作为工作室。

7. 1号线车站的受力转化问题

由于1号线车站设计时未预留与3号线的连接条件，当3号线下穿时，1号线车站的结构受力将发生变化。通过节点暗挖施工工序的分析和计算机数值模拟计算，1号线车站结构除底纵梁原有设计不满足受力要求外，其余构件均满足，须对1号线底纵梁进行加固。加固材料采用对1号线运营影响较小的高分子材料（芳纶纤维布）。

8. 1号线列车震动影响问题

列车进出1号线车站产生的动荷载对隧道周边围岩内应力场和位移场不可避免地产生1定的影响，列车在轨底面产生的震动经过道床后传递到1号线车站底板上，再通过地层传递给暗挖结构。

列车振动荷载在施工阶段主要影响暗挖隧道的混凝土浇注质量，由于震动的影响，混凝土浇注不密实，可能在结构与地层之间形成空隙，造成安全隐患，经与运营部门协调，在施工期间控制列车进出站的速度在20 km/h。在使用期间，1号线车站结构除底纵梁外，其他构件满足结构受力的要求；但对暗挖隧道的初支和二衬有一定的影响，最大主拉应力为3.54 MPa，超过了C25混凝土的抗拉极限强度2.0 MPa，因此，根据计算结果对暗挖隧道的初支和二衬增大配筋率。

（三）技术特点

1. 1、3号线结构间距800 mm

由于1号线体育西路站为已建成运营的车站，1、3号线结构之间的间距就决定了3号线车站的埋深，进而影响3号线的工程投资。如何确定1、3号线结构之间的距离是本工程的关键，也是本工程的创新点所在。通过对节点段进行综合研究，从结构设计方案、结构施工方案、结构空间计算分析、辅助施工措施等多方面进行分析，确定了1、3号线结构之间的间距采用800 mm，这一间距突破了国内外类似工程的最小间距，节省投资约1 500万元。同时，在施工过程中，通过建立完备的监测体系，根据监测结果，及时调整施工参数，指导施工，保证了施工安全和1号线的正常运营。

2. 节点暗挖隧道施工技术根据3号线的使用功能要求，3号线将与支线、机场线换乘，暗挖宽度将达到32.3 m

通过对节点段进行综合研究，暗挖隧道采用三连拱结构、喷锚构筑法施工，施工工序采用先施工中导坑（中墙），然后施工两个边导坑（边墙），最后开挖施工隧道核心部分。隧道共分7个导坑进行开挖及支护施工，每个导坑采用短台阶法开挖，每个开挖步距控制在0.6～0.8 m范围内；开挖后应及时支护、封闭成环，使其与围岩共同形成联合支护体系，有效抑制围岩过大变形。同时，为了最大限度地减小隧道施工对1号线结构的影响，隧道的两个中导坑和边导坑应错开施工；开挖隧道核心部分时，二衬应及时跟进、封闭成环，由于设有中间临时支撑，每次拆除临时支撑和施作二衬的长度应控制在2.0 m以内。

3. 1号线底纵梁加固技术

由于1号线车站设计时未预留与3号线的连接条件，当3号线下穿时，1号线车站的结构受力将发生变化。通过节点暗挖施工工序的分析和计算机数值模拟计算，1号线车站结构除底纵梁原有设计不满足受力要求外，其余构件均满足，须对1号线底纵梁进行加固。为最大限度减少加固对1号线运营的影响和地铁车站防迷流的要求，加固材料采用芳纶纤维布，该材料也是第一次应用到地铁领域。

（四）使用范围及应用条件

目前我国在建和规划修建地铁的城市有30多个，由于我国各大城市过去都没有重视规划，或者规划中没有考虑地铁的修建空间，因此目前地铁线路规划布置非常困难。在一个城市中，地铁网络往往中多条线路组成，随着线路的增多，线路交叉在所难免，因此，节点隧道在地铁中还将大量遇到。所以，通过开展节点暗挖修建技术研究，不但对地铁节点隧道的设计和施工提供足够的技术支持，而且成果也将推广应用到与其他领域的线路相交隧道，应用前景广阔。同时，也为未来制订规范提供理论和实践依据，这样可以为国家节约大量投资，其社会效益和经济效益是巨大的。