朱紅霞

(武漢地鐵集團(tuán)有限公司，湖北 武漢　430070)

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復(fù)雜地質(zhì)條件下土壓平衡盾構(gòu)近距離下穿既有隧道的施工和監(jiān)測(cè)技術(shù)

朱紅霞

(武漢地鐵集團(tuán)有限公司，湖北 武漢430070)

摘要：以武漢地鐵3號(hào)線王家墩北站—范湖站盾構(gòu)區(qū)間為背景，研究在未進(jìn)行加固承壓水粉細(xì)砂層中近距離下穿既有隧道施工和量測(cè)技術(shù)，提出對(duì)既有線路隧道進(jìn)行補(bǔ)充加固體系及相應(yīng)的參數(shù)，同時(shí)提出土壓平衡盾構(gòu)在下穿位于軟弱地層中的既有地鐵線隧道的掘進(jìn)參數(shù)體系和控制難點(diǎn)，采用既有線內(nèi)沉降監(jiān)測(cè)及隧道結(jié)構(gòu)收斂監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)既有隧道進(jìn)行變形和沉降監(jiān)測(cè)，確保既有隧道的安全。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道；軟弱地層；土壓平衡盾構(gòu)；近距離下穿；既有隧道；掘進(jìn)參數(shù)；沉降變形；監(jiān)控量測(cè)

0引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，城市地面交通擁堵情況嚴(yán)峻，各大中城市紛紛通過修建地鐵來緩解城市人口日益增長(zhǎng)帶來的交通壓力。盾構(gòu)作為地鐵隧道施工的專用機(jī)械，具有施工速度快、對(duì)周圍地層擾動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，在城市地下隧道建設(shè)中被廣泛采用，上海、北京、南京、廣州、深圳、天津和重慶等城市的地鐵及各種地下管道施工都大量使用了盾構(gòu)法[1-3]。

盾構(gòu)施工不可避免要擾動(dòng)周圍的土層進(jìn)而引起相關(guān)的土層變形，勢(shì)必會(huì)引起周遭一定范圍內(nèi)建(構(gòu))筑物的變形和不均勻沉降，使既有結(jié)構(gòu)承受一定的附加應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生變形[4-6]。在盾構(gòu)下穿既有結(jié)構(gòu)工程中，尤其是下穿既有地鐵車站和區(qū)間隧道，保證既有線的正常運(yùn)營(yíng)是工程施工的出發(fā)點(diǎn)和基本保證，因此需對(duì)下穿工程的各項(xiàng)施工措施提出嚴(yán)格的要求，制定相應(yīng)的變形沉降控制措施，同時(shí)還需加強(qiáng)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，通過監(jiān)測(cè)反饋，進(jìn)一步指導(dǎo)相關(guān)施工措施[7-8]。

盾構(gòu)穿越既有地鐵在多個(gè)城市的盾構(gòu)施工中有很多的案例，但在承壓水粉細(xì)砂層中近距離(約 2.07 m)下穿施工仍無相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。本文以武漢地鐵3號(hào)線王家墩北站—范湖站盾構(gòu)區(qū)間為背景，研究在未進(jìn)行加固承壓水粉細(xì)砂層中近距離下穿既有隧道的施工和量測(cè)技術(shù)，提出對(duì)既有線路隧道進(jìn)行的補(bǔ)充加固體系及相應(yīng)的參數(shù)，同時(shí)提出土壓平衡盾構(gòu)在下穿既有地鐵線隧道的掘進(jìn)參數(shù)體系和控制難點(diǎn)。

1工程概況

1.1線路概況

武漢地鐵3號(hào)線王—范區(qū)間里程范圍為右DK16+550.461～右DK17+256.00，右線全長(zhǎng)705.539 m，王—范區(qū)間隧道埋深約為18 m；本文研究下穿段里程范圍為3號(hào)線左線右DK17+210.790～+224.730；3號(hào)線右線右DK17+217.760～+231.920。3號(hào)線王—范區(qū)間左線隧道與2號(hào)線范—漢區(qū)間左、右線隧道水平角度為114°，右線隧道與2號(hào)線范—漢區(qū)間左、右線隧道水平角度為115°，范—漢區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)底為10.1 m，隧道間凈距為2.07～2.5 m。3號(hào)線王—范區(qū)間與2號(hào)線范—漢區(qū)間平面關(guān)系如圖1所示。

圖1　3號(hào)線王—范區(qū)間與2號(hào)線范—漢區(qū)間平面關(guān)系圖

Fig.1Plan relationship between Wangjiadun North Station-Fanhu Station section on Line No.3 of Wuhan Metro and Fanhu Station-Hanjiang River Station section on Line No.2 of Wuhan Metro

1.2工程環(huán)境和地質(zhì)條件

1)下穿段工程距離范湖站接收井口里程右DK17+256.000處24.08～45.21 m(線路中線交點(diǎn)距離)，對(duì)應(yīng)地表位置為青年路范湖轉(zhuǎn)盤。

2)場(chǎng)地內(nèi)〈3-3〉淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層和〈3-4〉粉質(zhì)黏土夾粉土層易發(fā)生軟土剪切破壞而產(chǎn)生深層滑動(dòng)，內(nèi)摩擦角6～15°，抗剪強(qiáng)度低。2號(hào)線被下穿段隧道位于該地層軟土中，基本承載力為85～105 kPa，隧道底板為軟基，工程運(yùn)營(yíng)過程中車輛震動(dòng)有可能產(chǎn)生震陷，隧道施工時(shí)易發(fā)生塑性破壞增加隧道襯砌的難度，區(qū)間隧道頂板有較厚軟土可能使地表沉陷值增大。3號(hào)線下穿段隧道全斷面位于〈4-1〉粉細(xì)砂層中，基本承載力150 kPa，隧道頂部與2號(hào)線隧道底間地層約1.5 m〈3-5〉層，0.8 m〈4-1〉層。

3)區(qū)間隧道穿越〈3-5〉粉土、粉砂互層和〈4-1〉粉細(xì)砂層時(shí)，因透水性強(qiáng)，在一定的動(dòng)水壓力作用下易產(chǎn)生坍塌、管涌等現(xiàn)象，可能導(dǎo)致掘進(jìn)面的不穩(wěn)定；且上述土層推進(jìn)阻力較大，具有承壓性，在掘進(jìn)過程中易發(fā)生承壓水突涌。

4)承壓水主要賦存于本標(biāo)段全新統(tǒng)粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂互層、砂土及砂卵石層中，含水層厚度一般為20～40 m，含水層滲透性一般隨深度遞增，承壓水側(cè)壓水位絕對(duì)標(biāo)高一般為15.0～20.0 m(黃海高程)，與長(zhǎng)江、漢江水有密切水力聯(lián)系，呈壓力傳導(dǎo)互補(bǔ)關(guān)系，勘察測(cè)得I級(jí)階地承壓水水位標(biāo)高為18.2～18.5 m。3號(hào)線王—范區(qū)間與2號(hào)線范—漢區(qū)間地質(zhì)斷面如圖2所示。

圖2　3號(hào)線王—范區(qū)間與2號(hào)線范—漢區(qū)間地質(zhì)斷面圖

Fig.2Geological profile of Wangjiadun North Station-Fanhu Station section on Line No.3 of Wuhan Metro and Fanhu Station-Hanjiang River Station section on Line No.2 of Wuhan Metro

1.3工程技術(shù)難點(diǎn)

1)新建地鐵與下穿的既有運(yùn)行線最小凈距2.07 m，盾構(gòu)掘進(jìn)對(duì)既有運(yùn)行線影響較大。

2)根據(jù)規(guī)定，運(yùn)營(yíng)線路軌道豎向變形±6 mm，控制指標(biāo)嚴(yán)格，設(shè)計(jì)要求豎向變形±5 mm，水平位移≤5 mm，軌道沉降差<6 mm，相鄰兩軌高差<6 mm，相鄰兩股鋼軌三角坑<5 mm，管片附加縱、橫徑變形≤5 mm，地表沉降≤15 mm。對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)控制要求高。

3)盾構(gòu)掘進(jìn)位于〈4-1〉承壓水粉細(xì)砂層，施工隧道與既有線交點(diǎn)距離出洞洞門最近24 m(隧道中線交點(diǎn))。

2盾構(gòu)隧道下穿既有隧道施工準(zhǔn)備

2.1施工順序和超前準(zhǔn)備

施工順序?yàn)榧扔兴淼雷{加固—既有隧道鋼環(huán)加固—既有線內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置—盾構(gòu)試驗(yàn)段掘進(jìn)(確定掘進(jìn)參數(shù))—盾構(gòu)下穿既有隧道及監(jiān)控測(cè)量—下穿完成—補(bǔ)充注漿加固及監(jiān)控測(cè)量—穩(wěn)定。

除常規(guī)的和業(yè)主、設(shè)計(jì)方洽商，技術(shù)方案、交底準(zhǔn)備外，還應(yīng)超前準(zhǔn)備如下工作：

1)與既有線運(yùn)營(yíng)單位協(xié)調(diào)，對(duì)既有線隧道預(yù)加固，布設(shè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；

2)下穿影響范圍內(nèi)預(yù)制特殊管片(配筋加強(qiáng)、注漿孔增加)。

2.2盾構(gòu)施工準(zhǔn)備重點(diǎn)

1)盾構(gòu)選型要求

王—范盾構(gòu)區(qū)間在策劃時(shí)，結(jié)合公司盾構(gòu)調(diào)配計(jì)劃進(jìn)行了盾構(gòu)選型工作，主要考慮了以下因素：

①工期緊迫。左、右線穿越位置掘進(jìn)距離分別為660.329、667.3 m，右線10月4日始發(fā)，12月28日前必須完成下穿，即自始發(fā)到右線盾尾脫出2號(hào)線左線隧道結(jié)構(gòu)外邊線每天需要掘進(jìn)5.4環(huán)。

②刀盤配置復(fù)雜。策劃土中進(jìn)洞，因此刀盤配置應(yīng)選擇面版式并安裝滾刀以破除地連墻C35水下混凝土；同步注漿系統(tǒng)功能強(qiáng)大，系統(tǒng)故障率低，可持續(xù)正常掘進(jìn)。

綜合考慮工期、地質(zhì)條件、施工環(huán)境及盾構(gòu)的具體情況，擬定投入海瑞克S346、S439型盾構(gòu)。

2)主要部件及后配套準(zhǔn)備

盾構(gòu)進(jìn)入下穿影響范圍前，按照論證后的專項(xiàng)方案進(jìn)行停機(jī)檢查，主要參考因素包括：

①主機(jī)工況。推進(jìn)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、拼裝機(jī)、同步注漿系統(tǒng)、盾尾密封和測(cè)量等系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行及檢修管理。

②掘進(jìn)參數(shù)復(fù)核。土壓傳感器準(zhǔn)確性復(fù)核；推力、艙壓、扭矩和刀盤轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)的匹配性；類似地層出土量與同步注漿量、注漿壓力與地表沉降的關(guān)聯(lián)情況；渣土改良添加劑種類及添加量；同步注漿漿液配合比。

③后配套設(shè)施。編組列車工況及軌道；龍門吊工況及故障排除；拌合站檢修。

3既有線路隧道加固體系及相應(yīng)參數(shù)

對(duì)既有線路隧道進(jìn)行的補(bǔ)充加固體系及相應(yīng)參數(shù)，主要為軟弱基底上的隧道二次注漿加固和隧道內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)整體加固。

3.1既有線注漿加固

1)主要加固位置。在2號(hào)線隧道內(nèi)對(duì)與3號(hào)線相交范圍的管片靠近道床的左右兩側(cè)共4個(gè)吊裝孔進(jìn)行二次注漿，對(duì)〈3-4〉、〈3-5〉軟弱地層進(jìn)行加固，提高地層密實(shí)度、整體性和承載力，減小后期施工對(duì)隧道的影響。

2)加固范圍及參數(shù)。2號(hào)線左線49～70環(huán)，右線44～66環(huán)，左右線共計(jì)45環(huán)，每環(huán)如圖3所示4個(gè)點(diǎn)位。加固參數(shù)：雙液漿水玻璃使用模數(shù)2.4～2.8，濃度35～40 Be′，使用42.5R硅酸鹽水泥，雙液漿配合比為1∶1.15。

3)加固順序。由下向上，由中間向兩側(cè)進(jìn)行。

4)注漿壓力。控制在0.3～0.5 MPa；單孔注漿量1～2 m3。

圖3　隧道內(nèi)二次注漿加固示意圖(單位：mm)

Fig.3Schematic diagram of secondary grouting reinforcement in tunnel(mm)

3.2既有線管片加固

3號(hào)線下穿既有的2號(hào)線隧道，2號(hào)線隧道會(huì)因3號(hào)線施工對(duì)周圍承載的土體擾動(dòng)造成局部應(yīng)力集中而產(chǎn)生管片或結(jié)構(gòu)破損，因此，應(yīng)增加2號(hào)線隧道整體穩(wěn)定性來抵御盾構(gòu)施工產(chǎn)生的應(yīng)力變化，減小管片或結(jié)構(gòu)變形量。主要采取以下措施：

1)螺栓檢查及復(fù)緊。

2)防止環(huán)與環(huán)間錯(cuò)臺(tái)的管片環(huán)向加固。2號(hào)線左線40環(huán)到70環(huán)(31環(huán))，右線45環(huán)到74環(huán)(30環(huán))，左右線共計(jì)61環(huán)，采用25 mm鋼板制作成內(nèi)徑為2.7 m，長(zhǎng)、寬為0.5 m的弧形鋼板，分成26塊進(jìn)行拼裝(每塊質(zhì)量65.84 kg)，安裝在相鄰兩環(huán)管片的接縫中間，防止管片不均勻沉降使管片螺栓拉斷，如圖4所示。

3)防止隧道軸線方向拉伸的管片縱向加固。2號(hào)線左線41環(huán)到78環(huán)(38環(huán))，右線36環(huán)到74環(huán)(39環(huán))，左右線共計(jì)77環(huán)，利用管片的吊裝孔固定槽鋼將受影響區(qū)域管片拉結(jié)為整體。根據(jù)隧道內(nèi)管線的安裝情況，可有6個(gè)螺栓孔(管片一周16個(gè)點(diǎn)位)進(jìn)行16b槽鋼管片拉結(jié)，可使得出現(xiàn)沉降較大位置的管片沉降在相鄰管片的拉結(jié)下能均勻沉降，以減少隧道管片出現(xiàn)變形較大及破壞的風(fēng)險(xiǎn)，加固示意圖見圖5。

4下穿既有隧道土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)體系

高水頭承壓水粉細(xì)砂層中土壓平衡盾構(gòu)施工掘進(jìn)參數(shù)主要包括土壓力、出土量、同步注漿壓力及注漿量、二次注漿壓力及量的參數(shù)控制，以及渣土改良技術(shù)。在下穿段推進(jìn)過程中除考慮常規(guī)掘進(jìn)各環(huán)節(jié)之外，還應(yīng)根據(jù)電子水平尺監(jiān)測(cè)情況重點(diǎn)控制掘進(jìn)速度、土艙壓力和同步注漿(二次注漿)等。

4.1下穿段掘進(jìn)參數(shù)

1)盾構(gòu)推進(jìn)速度對(duì)既有隧道的隆沉變形影響較大，推進(jìn)速度須綜合考慮土艙壓力等因素，勻速通過。穿越期間不間斷監(jiān)測(cè)盾尾間隙，不斷復(fù)核盾構(gòu)糾偏量，并結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，每10 環(huán)測(cè)量一次管片姿態(tài)，杜絕大幅度糾偏，以減少地層損失和周圍土體的撓動(dòng)，降低對(duì)既有隧道的影響。

圖4　隧道管片環(huán)向加固示意圖(單位：mm)

(a) 加固示意圖

(b) 加固效果圖

2)開挖面維持土壓平衡模式，土壓力的波動(dòng)值控制在±0.02 MPa，嚴(yán)格控制出土量。

3)選取合適的同步漿液配合比，采用注漿量和注漿壓力雙控的模式進(jìn)行漿液的壓注。

根據(jù)線路埋深及地質(zhì)物理性能，對(duì)盾構(gòu)推力、推進(jìn)速度、刀盤轉(zhuǎn)速、土壓力、出土量和注漿量等參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，確定的各項(xiàng)推進(jìn)參數(shù)如表1所示。

4.2掘進(jìn)過程控制要點(diǎn)

1)嚴(yán)控土艙壓力。土艙壓力主要根據(jù)電子水平尺監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、埋深確定。在本工程下穿過程中，由于電子水平尺每5 min讀取數(shù)據(jù)一次，精度0.01 mm，且按埋深確定土壓時(shí)需考慮上部隧道挖空部分，因此主要參考沉降監(jiān)測(cè)值確定土壓力。土艙壓力波動(dòng)值以監(jiān)測(cè)沉降值0.5 mm變化量為參考，并在整環(huán)推進(jìn)的過程中及拼裝期間，土艙壓力最大、最小值相差不宜大于0.04 MPa。本工程實(shí)踐土壓力范圍 0.18～0.22 MPa。

表1　推進(jìn)情況參數(shù)表

2)合理選用注漿工藝

①同步注漿。管片脫出盾尾后，在土體與管片之間會(huì)形成一道寬度為115～140 mm的環(huán)型空隙。為了盡快填充環(huán)形間隙使管片盡早支撐地層，防止地層變形過大而危及2號(hào)線安全需要進(jìn)行注漿。同步注漿采用盾尾壁后注漿方式。注漿要做到“掘進(jìn)、注漿同步，不注漿、不掘進(jìn)”，通過控制同步注漿壓力和注漿量(注漿壓力控制在0.3～0.5 MPa，每環(huán)注漿量8 m3左右)雙重標(biāo)準(zhǔn)來確定每環(huán)推進(jìn)時(shí)間。具體注漿參數(shù)根據(jù)電子水平尺監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行確定。注漿配合比如表2所示，在施工過程中酌情對(duì)配合比進(jìn)行調(diào)整。

②二次注漿。在盾構(gòu)下穿前提前做好隧道二次注漿的準(zhǔn)備工作，盾體通過后立即采用水泥-水玻璃雙液漿加固處理，根據(jù)地面及隧道的變形監(jiān)測(cè)結(jié)果采用多次少量的注漿方式，直至沉降及變形穩(wěn)定后停止二次注漿；注漿位置以盾尾后方20環(huán)以外位置，防止?jié){液損壞、擊穿盾尾密封或竄入土艙，注漿壓力≤1 MPa。二次注漿配合比如表3所示。

表2　同步注漿配合比

表3　二次注漿配合比

③注漿孔布置。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在距3號(hào)線下穿2號(hào)線的前8環(huán)管片至距范湖站端頭10 m的管片，A型管片、B型管片每塊增設(shè)4個(gè)注漿孔，即每環(huán)增設(shè)20個(gè)注漿孔，一環(huán)共計(jì)26個(gè)注漿孔(左線39環(huán)，右線35環(huán))，見圖6。

圖6　增設(shè)注漿孔的管片

④孔位選擇。重點(diǎn)注漿環(huán)號(hào)：3號(hào)線左線439～446、449～456；3號(hào)線右線439～447、450～456。注漿孔位：管片的14～2點(diǎn)位(共16個(gè)點(diǎn)位)。

⑤方式選擇?？筛鶕?jù)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大小、盾尾與沉降最大點(diǎn)相對(duì)應(yīng)位置、盾尾與漿液類型等關(guān)系選擇同步注漿系統(tǒng)管路連接二次補(bǔ)漿、二次注漿機(jī)注雙液漿或單液漿。

5監(jiān)控量測(cè)和數(shù)據(jù)分析

5.1監(jiān)控測(cè)量手段及控制標(biāo)準(zhǔn)

為了確保能及時(shí)掌握隧道變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，工程采用隧道縱/橫向沉降(電子水平尺)自動(dòng)監(jiān)測(cè)+隧道收斂(激光)實(shí)施監(jiān)測(cè)，見圖7和8。具體監(jiān)控布設(shè)見圖9和10。

本工程依據(jù)地鐵設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范[9-13]，以及前期數(shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果最終確定沉降變形控制指標(biāo)，如表4所示。

5.2穿越期間沉降數(shù)據(jù)分析

5.2.1電子水平尺監(jiān)測(cè)結(jié)果

本次自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，盾構(gòu)穿越對(duì)已運(yùn)營(yíng)隧道的擾動(dòng)影響主要表現(xiàn)為隧道的豎向位移，自動(dòng)監(jiān)測(cè)可以連續(xù)記錄位移變化，因此本文以電水平自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來分析。

圖7　2號(hào)線內(nèi)測(cè)距儀安裝示意圖與實(shí)際安裝效果圖

Fig.7Installation sketch diagram and site installation effect of distance measuring instrument in tunnel on Line No.2

圖8　隧道沉降(電水平尺)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝實(shí)例

Fig.8Installation examples of automatic monitoring system for tunnel settlement (electric levelling instrument)

圖9　2號(hào)線隧道內(nèi)電水平尺布置示意圖

Fig.9Layout of electric levelling instrument in tunnel on Line No.2

圖10　2號(hào)線隧道內(nèi)收斂點(diǎn)布置示意圖

Fig.10Layout of convergence monitoring points in tunnel on Line No.2

3號(hào)線左線：盾構(gòu)刀盤抵達(dá)2號(hào)線右線影響區(qū)，2號(hào)線右線隧道開始下沉，分析認(rèn)為，盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，導(dǎo)致穿越區(qū)內(nèi)2號(hào)線下方地層損失，而后隨著盾構(gòu)的持續(xù)推進(jìn)，2號(hào)線的沉降量進(jìn)一步加大，穿越結(jié)束后，施工單位開始注漿，隧道開始上抬，經(jīng)過一段時(shí)間后，趨于穩(wěn)定，具體情況如圖11所示。3號(hào)線盾構(gòu)穿越2號(hào)線左線的沉降變化與右線大致相同，3號(hào)線盾構(gòu)刀盤到達(dá)2號(hào)線左線時(shí)，由于地層損失的影響而開始明顯下沉。3號(hào)線右線：下穿期間與左線對(duì)2號(hào)線影響趨勢(shì)相同。穿越后期由于采取注漿措施，隧道的沉降得以控制，如圖12所示。

表4　監(jiān)測(cè)允許值和預(yù)警值

從圖12監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來看：測(cè)點(diǎn)自盾構(gòu)進(jìn)入保護(hù)區(qū)到盾構(gòu)順利穿過既有的2號(hào)線，縱向沉降累計(jì)最大達(dá)到5.20 mm(2號(hào)線左線測(cè)點(diǎn)ZC31)。

5.2.2變化最大點(diǎn)縱向變化規(guī)律

在地鐵3號(hào)線盾構(gòu)穿越2號(hào)線的整個(gè)時(shí)段，在單一測(cè)點(diǎn)上的沉降變化可以反映隧道隨盾構(gòu)推進(jìn)的縱向變化規(guī)律，見圖13。在盾構(gòu)到達(dá)進(jìn)入影響區(qū)之時(shí)，由于盾構(gòu)開挖掘進(jìn)引起2號(hào)線下方土層的損失，導(dǎo)致2號(hào)線隧道下沉，而后隨著盾構(gòu)持續(xù)推進(jìn)，2號(hào)線隧道進(jìn)一步下沉，當(dāng)盾構(gòu)離開2號(hào)線隧道投影區(qū)后，沉降量達(dá)到最大，施工單位采取了注漿措施，各測(cè)點(diǎn)開始上抬，經(jīng)過一段時(shí)間后，趨于穩(wěn)定。

(a) 左線橫向電水平監(jiān)測(cè)

(b) 右線橫向電水平監(jiān)測(cè)

Fig.11Curves of horizontal settlements of left line tunnel tube and right line tunnel tube on Line No.2 measured by electric levelling instrument

(a) 右線沉降

(b) 左線沉降

圖123號(hào)線下穿過程中2號(hào)線左右線橫向電水平監(jiān)測(cè)沉降曲線圖

Fig.12Curves of horizontal settlements of left line tunnel tube and right line tunnel tube on Line No.2 measured by electric levelling instrument when Line No.3 underneath crossing

圖133號(hào)線穿越2號(hào)線左、右線電水平變化最大點(diǎn)監(jiān)測(cè)沉降曲線圖

Fig.13Curves of horizontal settlements of seriously varied point left line tunnel tube and right line tunnel tube on Line No.2 measured by electric levelling instrument

5.2.3收斂自動(dòng)化監(jiān)測(cè)變化規(guī)律

在地鐵3號(hào)線盾構(gòu)穿越2號(hào)線的過程中，隨著盾構(gòu)的持續(xù)推進(jìn)，2號(hào)線左、右線隧道由于下方土體的損失，導(dǎo)致隧道下沉，后期因注漿加固土體穩(wěn)定后收斂值趨于穩(wěn)定，表明注漿加固的必要性，具體情況如圖14所示。

圖14　2號(hào)線收斂激光自動(dòng)監(jiān)測(cè)曲線圖

Fig.14Automatic monitoring carves of diameter laser convergence for Line No.2

5.3穿越完成隧道穩(wěn)定后數(shù)據(jù)分析

王—范區(qū)間左線隧道完成下穿以后，經(jīng)電子水平尺監(jiān)測(cè)2號(hào)線隧道沉降最大為2.74 mm。王—范區(qū)間右線隧道完成下穿以后，經(jīng)電子水平尺監(jiān)測(cè)2號(hào)線隧道沉降最大為3.2 mm，具體情況如圖15所示。

圖15　3號(hào)線下穿完成后2號(hào)線整體沉降變化曲線圖

Fig.15Curves of overall settlements of Line No.2 after shield underneath crossing

5.4施工工況與監(jiān)測(cè)結(jié)果相對(duì)關(guān)系

由上述數(shù)據(jù)分析可知，盾構(gòu)隧道在穿越既有線時(shí)，選擇合理的掘進(jìn)參數(shù)、保證充足的注漿量至關(guān)重要。掘進(jìn)過程中，監(jiān)測(cè)信息及時(shí)反饋，從而進(jìn)一步調(diào)整合理的掘進(jìn)參數(shù)，確保盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)既有線的安全。

6結(jié)論與體會(huì)

通過研究武漢地鐵3號(hào)線穿越既有2號(hào)線工程，分析穿越過程中的施工技術(shù)和監(jiān)測(cè)結(jié)果，得到了以下體會(huì)：

1)本工程在軟弱地層中下穿相距2.07 m既有隧道，使得盾構(gòu)掘進(jìn)對(duì)既有運(yùn)行線影響較大，為了確保既有隧道的安全，提出對(duì)既有線路隧道進(jìn)行補(bǔ)充加固體系及相應(yīng)的參數(shù)；對(duì)于盾構(gòu)隧道的掘進(jìn)，提出了土壓平衡盾構(gòu)在承壓水粉細(xì)砂層中下穿既有地鐵線隧道的掘進(jìn)參數(shù)體系，同時(shí)要求根據(jù)監(jiān)測(cè)情況重點(diǎn)控制掘進(jìn)速度、土艙壓力和實(shí)行同步注漿等。

2)采用既有線內(nèi)沉降監(jiān)測(cè)及隧道結(jié)構(gòu)收斂監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)既有隧道縱向沉降變形的影響過程和特點(diǎn)進(jìn)行了分析，得出：3號(hào)線左線盾構(gòu)下穿影響2號(hào)線左線沉降2.7 mm，3號(hào)線右線盾構(gòu)進(jìn)洞影響2號(hào)線右線沉降3.2 mm。

3)根據(jù)既有隧道較小的沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，本工程采取的對(duì)既有隧道的加固措施和土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)體系可以有效地控制既有隧道的沉降和變形，確保既有隧道的安全，可以為類似地質(zhì)條件的下穿既有隧道施工和監(jiān)測(cè)提供借鑒。

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Construction and Monitoring Technologies for Earth Pressure Balance Shield Closely Crossing underneath Existing Tunnel in Complex Geological Conditions

ZHU Hongxia

(Wuhan Metro,Wuhan 430070,Hubei,China)

Abstract:The construction and monitoring technologies for earth pressure balance (EPB) shield closely crossing underneath existing tunnel in unconsolidated confined water silty sandy soil strata are studied by taking shield section of Wangjiadun North Station-Fanhu Station section on Line No.3 of Wuhan Metro for example.The supplemental consolidation system and related parameters are presented;meanwhile,shield boring parameters and control points of EPB shield crossing underneath existing Metro tunnel in soft and weak strata are presented as well.The monitoring technologies for existing Metro tunnel are carried out so as to guarantee the tunnel safety.

Keywords:shield tunnel;soft and weak strata;earth pressure balance (EPB) shield;closely underneath crossing;existing tunnel;boring parameter;settlement and deformation;monitoring

收稿日期：2016-02-19;修回日期:2016-05-19

作者簡(jiǎn)介：朱紅霞(1970—)，男，湖北武漢人，1995年畢業(yè)于湖南大學(xué)交通土建專業(yè)，本科，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事軌道交通土建工作。E-mail：1301572016@qq.com。

DOI:10.3973/j.issn.1672-741X.2016.06.015

中圖分類號(hào)：U 455

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1672-741X(2016)06-0748-08