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摘要：随着城市地下交通工程的快速发展，新建地铁隧道下穿既有轨道车站工程的案例越来越多。在下穿既有轨道车站工程中既要保证既有轨道车站的安全运营，又要保证新建地铁隧道的安全高效，但是，由于地下工程的复杂性，要想精确地计算地下围岩变形对周围建筑物的影响很难，这就让新建地铁隧道下穿既有轨道工程面临着巨大的挑战。基于此，本文对新建地铁下穿既有轨道的关键性问题和施工工法进行了研究分析，并在此基础上考虑将新建地铁的施工工法由原有的 CRD 法变更为上下台阶法。
关键词：地铁；既有轨道车站；上下台阶法；
1引言
21 世纪以来，我国经济飞速发展，人口也持续增加，城市的交通运输也随之变得越来越拥堵，交通拥堵问题已经成为制约我国经济发展的一大难题。为了解决这一难题，城市地铁交通应运而生，城市地铁在耗能、环境污染、载客量、安全性等方面相比传统交通运输方式有非常大的优势，在发达国家（如日本、欧美等）城市地铁已经成为市民出行的主要交通工具，目前日本每日超过 90%的客流量是通过地铁和轻轨来完成的。随着地下交通发展的加快，城市地下轨道线路里程大幅增加，一些新建地铁不可避免地要穿越既有的轨道线路。城市新建地铁下穿既有轨道车站的方式大致分为上穿、下穿和侧穿三种形式，其中以下穿既有轨道车站安全隐患最大，下穿地铁的施工会给既有轨道车站的沉降等带来很大的影响，所以在进行下穿既有轨道的设计与施工时，必须采取合理的施工方案，既保证既有轨道车站的运营安全，又满足新建地铁线路的需要。在国内已经建成的地铁中已经有不少下穿既有轨道的成功工程案例，相关的专家学者也对新建地铁下穿既有轨道的沉降变形进行了分析，但是对于风险隐患高和施工设计挑战大的新建地铁下穿既有轨道车站的沉降变形与结构受力研究分析还相对较少，因此，对新建地铁下穿既有轨道车站的沉降变形和结构受力进行研究具有重要的意义。
2新建地铁下穿既有轨道工程的关键性问题
在新建地铁隧道下穿既有轨道工程中，由于既有轨道在修建时已经对周边围岩产生扰动且既有轨道自重较大，新建地铁隧道在施工时难度和风险很大，为了确保施工安全顺利的进行，必须要把握好下穿工程中以下关键性问题：
（1）工程地质和水文地质条件
针对地层条件和隧道的富水情况好坏将对既有结构的变形带来很大的影响。隧道的工程地质和水下穿工程而言，新建地铁隧道的修建是在既有结构的下方，所以隧道周围的围岩地质条件是新建隧道选择施工工法考虑的关键因素，围岩等级的好坏往往决定了隧道下穿过程中加固措施的选择，所以，工程地质和水文地质条件是下穿工程中的关键性问题。
（2）新建地铁隧道和既有结构间土层的处理
在诸多下穿工程案例中，我们不难发现很多下穿地铁隧道为了确保工程的安全性，在施工时对新建隧道和既有结构之间的土层进行了加固处理。在进行中间土层加固时加固方式的选择通常要考虑土层的厚度，在土层较厚时通常选择注浆，在较薄时往往采用超前管棚或者小导管等方式。
（3）既有结构的现状评价
在下穿工程中，我们首先要确保的就是上部既有结构的安全，在保证上部结构安全的前提下来进行新建地铁隧道的施工掘进。在施工前，要对既有结构的极限承载力等做相应的评估，评估过程中应考虑既有结构在使用过程中的损耗，如受地下水的侵蚀、结构的漏水开裂等，在此基础上给出既有结构的容许变形值和预警值，然后再以此为安全保障前提来选择新建地铁隧道合理的施工方法和加固措施等，从而保证整个下穿施工过程的安全。
3.新建地铁下穿既有轨道施工方法
3.1 新建地铁下穿既有轨道区间段的施工方法
在城市新建地铁下穿既有轨道区间段采用浅埋暗挖法施工时，严格贯彻新奥法“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的十八字方针。并且，在施工工序上严格遵守“开挖一段，支护一段，封闭一段”的基本工艺。为了适应不同的城市地下环境，控制既有结构建筑物和地表的沉降变形，目前我国城市地铁的浅埋暗挖法施工主要分为台阶法、双侧壁导坑法、CD 法及 CRD 法等。
对于台阶法，根据台阶的长度不同可以分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法，三种台阶法的选择主要考虑隧道围岩条件和施工开挖时机械设备对场地的要求这两个条件。在围岩条件较差的环境下，主要考虑围岩条件，尽早闭合初期支护，这时通常选择短台阶法或者超短台阶法；在围岩条件较好的隧道环境中则主要是考虑机械设备的方便性，从而来提高施工进度，节约成本等，这种情况多选择长台阶法。在选用台阶法施工时必须要结合超前支护对地层进行预加固。在城市地铁中，地表沉降往往要求比较严格，当隧道的跨度特别大而围岩条件又很差时，可以采用双侧壁导坑法，双侧壁导坑法在控制围岩变形方面优势很明显，其施工所引起的地表沉降变形通常只有超短台阶法的一半左右。
3.2 新建地铁下穿既有轨道车站的施工方法
新建地铁下穿既有轨道车站采用浅埋暗挖法施工时施工工艺和方针与下穿区间段大致相同，但由于既有车站在交通运输中的重要性，下穿施工时对其变形控制要求很高，同时考虑到既有车站自重较大等因素，在进行下穿施工时需要采用超前小导管、超前管棚等超前支护措施对围岩进行预加固，同时在施工过程中尽量减少对围岩的扰动程度、次数、范围、持续时间等。在新建地铁施工前应结围岩等级、施工方法、支护条件等选择安全合理的开挖进尺，对于自稳能力差的围岩，开挖进尺应该尽量短些，支护要紧跟开挖面，减少应力松弛的时间。
由于依托工程既有轨道车站在交通运输中的重要性，新建地铁隧道施工引起的既有轨道车站变形控制要求较高，为了较好的控制既有轨道车站的变形，新建地铁隧道原有设计的施工工法为CRD法，但CRD法耗费成本高、工期较长、分块太多工序复杂。结合上述新建地铁下穿既有轨道车站施工工法优缺点及适用条件，同时参考以往下穿施工案例，既有车站整体及底板刚度较大，可考虑施工过程中既有车站结构自身支护作用，将下穿施工工法由原有 CRD法变更为上下台阶法。上下台阶法相较与CRD法工序简单、资金耗费较少、工期相对较短、技术难度小，但是在沉降变形控制上相对不足。
4.结束语
在下穿既有轨道车站工程中既要保证既有轨道车站的安全运营，又要保证新建地铁隧道的安全高效，但是，由于地下工程的复杂性，要想精确地计算地下围岩变形对周围建筑物的影响很难，这就让新建地铁隧道下穿既有轨道工程面临着巨大的挑战。本文对新建地铁下穿既有轨道的关键性问题和施工工法进行了研究分析，并在此基础上考虑将新建地铁的施工工法由原有的 CRD 法变更为上下台阶法。本文未能系统地对新建地铁隧道下穿既有轨道车站工程进行研究分析，同时对既有轨道变形的控制标准和整个工程的施工经济性也有待进一步研究。
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