李建高, 王長(zhǎng)虹

(1. 中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司， 廣東 深圳 518000; 2. 上海大學(xué)土木工程系, 上海 200444)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各城市陸續(xù)修建地鐵以實(shí)現(xiàn)快速交通。為進(jìn)一步滿足地下集約化出行的需求，多線同臺(tái)換乘交疊隧道應(yīng)運(yùn)而生。

目前，盾構(gòu)隧道對(duì)周邊環(huán)境的影響研究主要集中在對(duì)地下管線、樁基礎(chǔ)、既有隧道結(jié)構(gòu)以及地面建筑等方面。許多學(xué)者對(duì)交疊隧道做了有益的研究。朱衛(wèi)平等[1]基于Perk公式分析了盾構(gòu)過(guò)程中交疊隧道的地層移動(dòng)；廖少明等[2]利用邊界單元法研究了3種交疊位置關(guān)系的相鄰隧道在開挖過(guò)程中的地層位移分布及相互影響；趙春彥等[3]采用Mesri蠕變模型以及分層總和法，提出了交疊隧道長(zhǎng)期沉降的預(yù)測(cè)方法；肖紅菊等[4]結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，針對(duì)短期內(nèi)2次穿越施工情況，研究了地面和先建隧道的變形規(guī)律；李磊等[5]將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和有限元模擬相結(jié)合，研究了近距離的交疊盾構(gòu)施工對(duì)既有隧道變形的影響；周建軍等[6]研究了交疊隧道在不同交角情況下進(jìn)行盾構(gòu)施工的地層變形規(guī)律；文獻(xiàn)[7-11]研究了交疊隧道的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)既有隧道穩(wěn)定性影響。

現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)交疊隧道施工技術(shù)研究較少，群洞隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)研究已然成為地下軌道交通發(fā)展的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。天津地鐵5、6號(hào)線文化中心1標(biāo)是國(guó)內(nèi)最大規(guī)?？臻g立體交叉、重疊隧道群。具有以下特點(diǎn)： 1)地下空間利用率高； 2)滿足多條地鐵線路同臺(tái)換乘，更好地提升乘客的便捷性； 3)多次始發(fā)、接收造成土體擾動(dòng)大，易發(fā)生滲漏水及周邊構(gòu)筑物變形等風(fēng)險(xiǎn)； 4)多條隧道反復(fù)擾動(dòng)地層、沉降效應(yīng)疊加。

為了克服富水地層中交叉、重疊盾構(gòu)隧道群施工風(fēng)險(xiǎn)，參建單位通過(guò)確定隧道群最優(yōu)施工順序、信息化監(jiān)測(cè)、控制施工時(shí)間、研發(fā)自行式智能支撐臺(tái)車、采用注漿加固技術(shù)及克泥效技術(shù)等，最終確保隧道安全貫通且地表建(構(gòu))筑物安全。

1 工程概況

1.1 地理位置

天津地鐵5、6號(hào)線文化中心1標(biāo)位于天津市南開區(qū)與河西區(qū)交界處，由“1站”(環(huán)湖西路站)“4區(qū)間”組成，如圖1所示。盾構(gòu)區(qū)間隧道單線全長(zhǎng)8 028 m，隧道管片均為圓形斷面，內(nèi)徑5 500 mm，外徑6 200 mm。

圖1 盾構(gòu)區(qū)間示意圖

區(qū)間隧道6號(hào)線以平行狀出水上東路站，漸變?yōu)榻徊?、重疊狀進(jìn)入環(huán)湖西路站，隧道以右上左下重疊狀出環(huán)湖西路站一直延伸至賓館西路站。區(qū)間隧道5號(hào)線以右上左下重疊狀出賓館西路站，交叉漸變?yōu)閿Q麻花狀，以左上右下重疊狀進(jìn)入環(huán)湖西路站，隧道以上下重疊狀出環(huán)湖西路站漸變?yōu)榻徊妗⑵叫袪钸M(jìn)入體育中心站。

1.2 地質(zhì)概況

如圖2所示，隧道主要穿越⑥1粉質(zhì)黏土、⑥3粉土層、⑥3粉質(zhì)黏土、⑦1粉質(zhì)黏土、⑧1粉質(zhì)黏土和⑨1粉質(zhì)黏土層。隧道穿越地層地下水屬孔隙性潛水，由大氣降水和地表水補(bǔ)給，靜止水位埋深0.9～4.8 m，水位年變幅0.5～1.0 m。承壓含水層分布于⑨2粉土中，水量較豐富，隔水層為上部的粉質(zhì)黏土層，其中距離隧道最薄的隔水層為7.2 m。

1.3 設(shè)計(jì)概況

區(qū)間隧道覆土6.56～20.01 m，最大縱坡25.5‰，最小轉(zhuǎn)彎半徑300 m，其中重疊段長(zhǎng)度達(dá)1 883.6 m，隧道最小凈間距僅為2.3 m，具有轉(zhuǎn)彎半徑小、縱坡大、重疊段多、局部淺覆土和隧道凈間距小的特點(diǎn)，始發(fā)井具體情況如表1和圖3所示。

圖2 區(qū)間工程地質(zhì)剖面圖

區(qū)間區(qū)間長(zhǎng)度/m重疊段長(zhǎng)度/m覆土厚度/m最大縱坡/‰最小半徑/m最小凈間距/m6號(hào)線水上東路站—環(huán)湖西路站(水—環(huán)區(qū)間)6781966.56～10.9621.93502.30 5號(hào)線環(huán)湖西路站—體育中心站(環(huán)—體區(qū)間)1 1081747.95～16.7524.63002.31 6號(hào)線環(huán)湖西路站—賓館西路站(環(huán)—賓區(qū)間)1 0921 0928.45～11.108.54002.31 5號(hào)線賓館西路站—環(huán)湖西路站(賓—環(huán)區(qū)間)1 134421.610.05～20.0125.54002.31

圖3 始發(fā)和接收井?dāng)嗝媸疽鈭D(單位： mm)

1.4 環(huán)境概況

隧道區(qū)間沿線共有建(構(gòu))筑物29棟，其中, 最小距離僅有0.6 m，該建筑物群大多為修建于20世紀(jì)80年代的條形基礎(chǔ)老舊居民樓，房屋自身抗變形能力極差，因此，減小緊鄰建(構(gòu))筑物在施工時(shí)的沉降和減少開裂是本項(xiàng)目盾構(gòu)掘進(jìn)施工控制的重點(diǎn)。

1.5 工程重難點(diǎn)

1)本標(biāo)段共需始發(fā)、接收16次，其中環(huán)湖西路、賓館西路站在負(fù)3層始發(fā)、接收，端頭埋深達(dá)27.5 m，且洞身土體多為含水豐富的軟弱土層和砂層，水頭壓力約為25.8 m, 盾構(gòu)順利始發(fā)、安全接收風(fēng)險(xiǎn)控制是本標(biāo)段的難點(diǎn)。

2)環(huán)—賓區(qū)間兩側(cè)有大量民房，減小緊鄰建(構(gòu))筑物在施工時(shí)的沉降和減少開裂是盾構(gòu)掘進(jìn)施工控制的重點(diǎn)。

3)本標(biāo)段5、6號(hào)線并行，共計(jì)8條隧道，重疊、交叉段最小凈間距僅1.9 m左右，最淺埋深僅7.82 m左右。如何組織小間距、重疊和交叉盾構(gòu)隧道群施工，減弱盾構(gòu)隧道群施工的相互影響和減小對(duì)地表及建(構(gòu))筑物沉降、變形的疊加影響是盾構(gòu)掘進(jìn)施工的難點(diǎn)。

2 交叉、重疊隧道施工技術(shù)

本標(biāo)段的始發(fā)、接收端頭均處于富水、軟弱地層，為有效減少始發(fā)時(shí)涌水涌沙的風(fēng)險(xiǎn)，確保始發(fā)和周邊建筑物的安全，該區(qū)間左、右線均采用鋼護(hù)筒始發(fā)，所有負(fù)2層始發(fā)均采用外延鋼箱始發(fā)。

穿越老舊建筑物群時(shí)，為確保建筑物安全，控制盾構(gòu)正上方沉降，掘進(jìn)過(guò)程中利用盾構(gòu)中體預(yù)留注漿孔注入克泥效。通過(guò)注入克泥效和不注入克泥效地層沉降數(shù)據(jù)的對(duì)比可知，注入克泥效可有效將盾構(gòu)上方的沉降減小5～10 mm。

同時(shí)，為減少盾構(gòu)掘進(jìn)施工對(duì)周圍土體重復(fù)擾動(dòng)，引起已完工隧道結(jié)構(gòu)、既有建(構(gòu))筑物和地表沉降、變形，通過(guò)確定隧道群施工順序、調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)、研發(fā)智能式自行臺(tái)車支撐、隧道注漿加固、采用地表沉降控制材料和袖閥管加固技術(shù)等，最終確保隧道安全貫通及地表建筑物的安全。

2.1 施工順序確定

采用大型有限元軟件ANSYS與巖土分析有限差分法軟件FLAC 3D相結(jié)合的方式分別對(duì)“先上后下”和“先下后上”工況進(jìn)行模擬分析[12-13]，分析結(jié)果如表2所示。經(jīng)分析，“先上后下”比“先下后上”引起的地表最終沉降大3～5 mm，同時(shí)考慮下部隧道施工過(guò)程中一旦發(fā)生險(xiǎn)情，不可避免地會(huì)對(duì)上部隧道產(chǎn)生巨大影響，綜合考慮后確定采用“先下后上”施工原則。

表2施工沉降情況分析匯總

Table 2 Analysis and summary of settlement induced by construction

施工順序第1條隧道/mm第2條隧道/mm沉降槽寬度/m劇烈影響區(qū)/m先上后下2532 4520先下后上193 5022

環(huán)—賓區(qū)間隧道5號(hào)線線型為交叉、重疊狀(如圖4所示)，以該區(qū)間為例，為始終保持“先下后上”的施工原則，組織2臺(tái)盾構(gòu)分別在環(huán)湖西路站和賓館西路站下部(負(fù)3層)隧道相對(duì)施工。通過(guò)合理安排始發(fā)時(shí)間(右線需提前始發(fā)15～20 d)和調(diào)整施工進(jìn)度，確保2臺(tái)盾構(gòu)同時(shí)達(dá)到中間交叉點(diǎn)位置，然后距離交叉點(diǎn)較近的盾構(gòu)先停機(jī)等待，在距離交叉點(diǎn)較遠(yuǎn)的盾構(gòu)通過(guò)交叉點(diǎn)30 m后再恢復(fù)掘進(jìn)。

圖4 交叉重疊隧道施工順序示意圖

Fig. 4 Construction sequence of overlapping twisted tunnels

2.2 掘進(jìn)參數(shù)調(diào)整

1) 掘進(jìn)土壓。盾構(gòu)隧道6號(hào)線右線在穿越5—10關(guān)鍵斷面過(guò)程中保持高土壓掘進(jìn)，本區(qū)間掘進(jìn)時(shí)將掘進(jìn)土壓比設(shè)計(jì)值調(diào)高20 kPa，安裝管片停機(jī)時(shí)再將土壓提高10 kPa，預(yù)計(jì)使刀盤前方地表有0～1 mm的隆起量，在穿越前、穿越中和穿越后監(jiān)控土壓變化量。

2) 刀盤轉(zhuǎn)速和掘進(jìn)速度。刀盤轉(zhuǎn)速在穿越關(guān)鍵斷面過(guò)程中應(yīng)控制在1.1～1.3 r/min，速度控制在20～40 mm/min。

3) 出碴量。在穿越過(guò)程中，出碴量應(yīng)控制在每環(huán)理論值的98%～100%。同時(shí)，要求龍門吊司機(jī)必須每車進(jìn)行碴土稱量并記錄，以便值班工程師進(jìn)行技術(shù)分析。

4) 同步注漿。同步注漿采用水泥砂漿，注漿量原則上控制在5.5～6.5 m3/環(huán)(填充率250%～300%)，同時(shí)根據(jù)地面變形情況調(diào)節(jié)，施工中要做到 “不注漿、不掘進(jìn)”。掘進(jìn)過(guò)程中應(yīng)盡量使掘進(jìn)速度與注漿速度相一致，注漿壓力控制在25～35 kPa。

5) 盾構(gòu)軸線糾偏控制。盾構(gòu)在下穿建筑物和關(guān)鍵斷面期間, 應(yīng)少糾偏或不糾偏，使盾構(gòu)保持較為平順的掘進(jìn)狀態(tài)。設(shè)定姿態(tài)警戒值為±30 mm，在盾構(gòu)姿態(tài)達(dá)到設(shè)計(jì)警戒值前立即緩慢調(diào)整，每環(huán)糾偏量不大于5 mm。

6) 渣土改良。由盾構(gòu)司機(jī)根據(jù)螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)矩及渣土性質(zhì)，加泡沫、膨潤(rùn)土以改良渣土性狀。

7) 盾尾防漏。在下穿建筑物和關(guān)鍵斷面期間，加大盾尾油脂注入量(不少于30 kg/環(huán)，可根據(jù)實(shí)際情況加大注入量)，防止地下水及漿液從盾尾流失。控制盾尾油脂注入壓力，防止壓力過(guò)大擊穿盾尾。

8) 二次注漿。根據(jù)斷面監(jiān)測(cè)情況，在離盾尾5環(huán)以外組織注雙液漿穩(wěn)固地層，控制地表沉降，二次注漿作為一道工序組織施工。

2.3 智能式自行臺(tái)車支撐研發(fā)

受工期和施工組織影響，上下重疊隧道必須保證同時(shí)施工，而采用傳統(tǒng)鋼支撐加固工藝不能滿足上下隧道同時(shí)施工的要求，因此必須設(shè)計(jì)一套新型支撐系統(tǒng)，作為盾構(gòu)隧道施工的安全儲(chǔ)備，該系統(tǒng)需滿足以下要求：

1) 在支撐下部隧道的同時(shí)，不能影響下部隧道的正常施工。

2) 支撐系統(tǒng)的長(zhǎng)度需滿足上部隧道施工對(duì)下部隧道的影響范圍要求，即前刀盤前15 m至盾尾后30 m。

3) 支撐系統(tǒng)軸力能根據(jù)監(jiān)測(cè)的變形數(shù)據(jù)自由調(diào)整。

4) 支撐系統(tǒng)能隨上部盾構(gòu)同步自行移動(dòng)。

5) 支撐系統(tǒng)能提高下部既有隧道剛度，減小其垂直彎曲變形量，抵抗上方隧道施工過(guò)程中，盾體下方既有隧道管片環(huán)縫之間因垂直錯(cuò)動(dòng)而產(chǎn)生的剪力。

根據(jù)以上要求，項(xiàng)目部設(shè)計(jì)了1臺(tái)智能式、自行移動(dòng)支撐臺(tái)車，并在上部隧道施工前，采用移動(dòng)臺(tái)車對(duì)下部隧道進(jìn)行支撐。移動(dòng)臺(tái)車在上部隧道施工過(guò)程中, 采用“被動(dòng)支頂、密貼管片”的方式跟隨上部盾構(gòu)前移，同時(shí)在支撐千斤頂上設(shè)置5個(gè)光纖光柵應(yīng)變傳感器(如圖5所示)，利用光纖光柵解調(diào)儀進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和監(jiān)測(cè)，及時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)智能自動(dòng)調(diào)整支撐軸力。

圖5 支撐臺(tái)車監(jiān)測(cè)方案示意圖

支撐臺(tái)車在鋼軌上行走，每道支撐由5個(gè)輪式支撐臂組成，支撐點(diǎn)避開縱縫及手孔位置，支撐臂采用液壓控制，具備壓力調(diào)節(jié)功能，如圖6所示。支撐臺(tái)車在外力推動(dòng)下，根據(jù)上部隧道的掘進(jìn)速度可實(shí)現(xiàn)不卸力向前移動(dòng)。

(a) 支撐臺(tái)車工作狀態(tài)縱向示意圖

(b) 支撐臺(tái)車工作狀態(tài)橫向示意圖

2.4 重疊、交叉段隧道注漿加固

1) 注漿加固。區(qū)間隧道同步注漿完成后，對(duì)所有重疊段盾構(gòu)周圈3 m范圍內(nèi)土體進(jìn)行二次注漿加固，加固后的土體應(yīng)具有良好的均勻性和較小的滲透系數(shù)，加固強(qiáng)度為0.2～0.3 MPa，如圖7所示。

2) 管片設(shè)計(jì)。重疊段區(qū)域混凝土管片設(shè)10個(gè)注漿孔，6個(gè)兼作吊裝孔，每環(huán)管片共設(shè)計(jì)16個(gè)注漿孔。

3) 重疊段注漿加固施工。交疊注漿加固采用雙液漿，初凝時(shí)間控制在30～60 s，體積收縮率小于5%。

2.5 沉降控制與注漿加固

地鐵5、6號(hào)線環(huán)—賓區(qū)間沿線有大量老舊建構(gòu)筑物，需先后經(jīng)過(guò)5號(hào)線、6號(hào)線左右線4次施工擾動(dòng)。經(jīng)前期建模計(jì)算，最終理論沉降達(dá)43 mm，超出設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，因此必須采取措施控制盾構(gòu)掘進(jìn)對(duì)周邊的影響。經(jīng)研究論證除采取控制土艙壓力、出土量、注漿量并及時(shí)進(jìn)行二次注漿等常規(guī)措施外，采用在盾構(gòu)中體注入一種新型材料——克泥效，以減小盾構(gòu)上方的沉降。

圖7重疊段注漿范圍示意圖

Fig. 7 Schematic of grouting scope for overlapping tunnels

穿越建筑物群時(shí)利用盾構(gòu)中體預(yù)留注漿孔注入克泥效，填充開挖面與盾構(gòu)之間的空隙，以減小盾構(gòu)上方的沉降。

如圖8所示，對(duì)于在隧道1倍洞徑之間內(nèi)建構(gòu)筑物提前預(yù)埋袖閥管，進(jìn)行預(yù)注漿。后期施工中及時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤注漿。

3 工程實(shí)施效果

3.1 監(jiān)測(cè)斷面選取

根據(jù)本工程隧道群的線型特點(diǎn)及施工過(guò)程中相互影響程度，選取10個(gè)典型斷面(見圖9)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每個(gè)斷面連續(xù)監(jiān)測(cè)2環(huán)管片，監(jiān)測(cè)范圍取典型斷面前后50 m。先行隧道施工至典型斷面時(shí)首先取得初始值，后行隧道通過(guò)典型斷面時(shí)對(duì)管片的受力、位移及地表變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)重疊隧道的受力及變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

交叉、重疊隧道段監(jiān)測(cè)項(xiàng)目如表3所示。

3.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果

以受力情況較為復(fù)雜的5、6號(hào)線環(huán)—賓區(qū)間為例，最后一條隧道(6號(hào)線環(huán)—賓區(qū)間右線，由賓館西路站向環(huán)湖西路站掘進(jìn))穿越5號(hào)線環(huán)—賓區(qū)間交叉點(diǎn)附近的5—10號(hào)6個(gè)斷面。其中，工況1： 6號(hào)賓—環(huán)右線(上部隧道)穿越第8斷面；工況2： 6號(hào)賓—環(huán)右線(上部隧道)穿越第7斷面。

(a) 位置1(b) 位置2(c) 位置3

圖8地面袖閥管注漿加固示意圖(單位： m)

Fig. 8 Grouting by sleeve valve pipes (unit: m)

根據(jù)監(jiān)測(cè)原則，對(duì)管片鋼筋應(yīng)力、管片迎土面土壓力、管片環(huán)縫應(yīng)變、地面沉降、隧道位移共分3個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分別是穿越前、穿越中和穿越后?，F(xiàn)場(chǎng)專職人員根據(jù)不同階段的監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行實(shí)測(cè)，做好監(jiān)測(cè)報(bào)表及折線圖，供信息化施工決策。

表3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與方法

3.3.1 管片鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)

工況1(管片304環(huán)、305環(huán))、工況2(管片480環(huán)、481環(huán))盾構(gòu)隧道鋼筋應(yīng)力計(jì)布置及監(jiān)測(cè)成果如圖10所示。

由監(jiān)測(cè)結(jié)果可知： 1)上部隧道通過(guò)時(shí)，對(duì)下部隧道管片鋼筋應(yīng)力基本無(wú)影響(0～2 kPa)； 2)斷面8的下部隧道管片中鋼筋應(yīng)力(2～19 kPa)和斷面7的下部隧道管片中鋼筋應(yīng)力(3～17 kPa)應(yīng)力數(shù)值整體相當(dāng)。

3.3.2 管片土壓力監(jiān)測(cè)

工況1(管片304環(huán)、305環(huán))、工況2(管片480環(huán)、481環(huán))的土壓力盒布置及監(jiān)測(cè)成果如圖11所示。

由監(jiān)測(cè)結(jié)果可知： 1) 從土壓力歷時(shí)曲線可以看出，上部隧道通過(guò)時(shí)，對(duì)下部隧道的迎土面的土壓力基本無(wú)影響； 2) 上部隧道對(duì)下部隧道的土壓力影響范圍在0.03～0.05 MPa。

(a) 鋼筋應(yīng)力計(jì)布置

(b) 工況1 (8號(hào)斷面)

(c) 工況2 (7號(hào)斷面)

3.3.3 管片環(huán)縫應(yīng)變監(jiān)測(cè)

工況1(管片304環(huán)、305環(huán))、工況2(管片480環(huán)、481環(huán))環(huán)縫應(yīng)變片布置及監(jiān)測(cè)成果如圖12所示。

由監(jiān)測(cè)結(jié)果可知： 1)上部盾構(gòu)穿越過(guò)程中，下部隧道管片環(huán)縫整體呈受拉趨勢(shì)，約占總數(shù)88%; 2) 上部盾構(gòu)穿越過(guò)程中，下部隧道管片環(huán)縫應(yīng)變值變化較小，相應(yīng)的應(yīng)力范圍為-17.99～73.28 N。

(a) 土壓力盒布置

(b) 工況1 (8號(hào)斷面)

(c) 工況2 (7號(hào)斷面)

3.3.4 地表沉降監(jiān)測(cè)

工況1(管片304環(huán)、305環(huán))、工況2(管片480環(huán)、481環(huán))地表沉降點(diǎn)布置及監(jiān)測(cè)成果如圖13所示。

由監(jiān)測(cè)結(jié)果可知： 1)盾構(gòu)穿越前(刀盤前方)地表成隆起趨勢(shì)(0.0～1.8 mm)； 2)盾構(gòu)穿越過(guò)程中盾構(gòu)上方地表有一定的沉降趨勢(shì)(沉降量-1.0～-5.2 mm); 3)盾構(gòu)穿越后1—3 d沉降最大(累計(jì)-20.55 mm)后期逐漸趨于穩(wěn)定； 4)盾構(gòu)施工時(shí)隧道中線位置地表變形疊加效應(yīng)顯著。

(a) 環(huán)縫應(yīng)變片布置

(b)工況1 (8號(hào)斷面)

(c) 工況2 (7號(hào)斷面)

Fig. 12 Monitoring of strain of circumferential joints of segment rings

(a) 地表沉降點(diǎn)布置

(b) 8號(hào)斷面中線點(diǎn)地面累計(jì)沉降趨勢(shì)圖

(c) 8號(hào)斷面橫斷面地面沉降圖

(d) 7號(hào)斷面中線點(diǎn)地面累計(jì)沉降趨勢(shì)力

(e) 7號(hào)斷面橫斷面地面沉降圖

圖13地表沉降監(jiān)測(cè)圖

Fig. 13 Monitoring of ground surface settlement

3.3.5 隧道位移監(jiān)測(cè)

工況1(管片304環(huán)、305環(huán))、工況2(管片480環(huán)、481環(huán))隧道位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置及監(jiān)測(cè)成果如圖14所示。

由監(jiān)測(cè)結(jié)果可知： 1) 上部隧道掘進(jìn)過(guò)程中，下部隧道呈向上部隧道位移的趨勢(shì)； 2) 上部隧道掘進(jìn)時(shí)，對(duì)下部隧道位移影響較小，一般在0.6～-0.6 mm。

3.4 數(shù)據(jù)分析

1)通過(guò)重疊段注漿等技術(shù)，下部隧道管片內(nèi)部鋼筋應(yīng)力變化在20 kPa以內(nèi)，管片迎土面水、土壓力變化在0.05 MPa以內(nèi)，可認(rèn)為重疊段上部隧道施工對(duì)下部隧道管片內(nèi)力和管片迎土面水、土壓力的影響幾乎為零，注漿效果明顯。

2)通過(guò)在類似條件下對(duì)盾構(gòu)中體注入克泥效和不注入克泥效的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析可知，在盾構(gòu)中體注入克泥效可將沉降有效降低2～5 mm。

3)交叉、重疊隧道群沉降槽寬度約為隧道中線左右25 m，長(zhǎng)度為刀盤前方15 m, 盾尾后30 m。

4)隨著上部隧道的盾構(gòu)開挖施工，下部隧道有向上部隧道開挖面位移的趨勢(shì)。

(a) 隧道位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

(b) 工況1水平位移

(c) 工況1垂直位移

(d) 工況2水平位移

(e) 工況2垂直位移

圖14隧道位移監(jiān)測(cè)圖

Fig. 14 Tunnel displacement monitoring

4 結(jié)論與建議

施工中根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和受力情況，通過(guò)工序的合理安排和有序銜接，研發(fā)智能臺(tái)車支撐，采用同步注漿和二次注漿技術(shù)，克服了上、下重疊隧道的同步作業(yè)相互影響的若干問(wèn)題，保證了隧道群的安全，提高了盾構(gòu)隧道施工速度。對(duì)管片外水土壓力、管片應(yīng)力、管片之間的受力進(jìn)行有效監(jiān)控量測(cè)，為分析交叉、重疊隧道的受力研究提供了依據(jù)。綜合分析“先上后下”和“先下后上”施工方式對(duì)沉降影響和其風(fēng)險(xiǎn)因素，一般情況下采用“先下后上”施工原則比較合理。盾構(gòu)區(qū)間交叉、重疊隧道施工采用地面預(yù)注漿、跟蹤注漿、洞內(nèi)注入克泥效和多孔注漿、控制掘進(jìn)參數(shù)及出碴量等措施，能有效控制隧道自身及地面變形，減少對(duì)相鄰隧道或建筑物的沉降或位移影響。通過(guò)在下部隧道加設(shè)智能式自行臺(tái)車支撐，能提高下部區(qū)間隧道變形控制能力。移動(dòng)支撐臺(tái)車僅作為有效控制隧道變形和地表沉降的安全儲(chǔ)備?！跋壬虾笙隆钡氖┕し桨冈诶碚摵蛯?shí)踐具有可行性，但需做好精確的施工監(jiān)測(cè)和控制措施。

通過(guò)總結(jié)形成了一套完整的富水軟弱地層中交叉、重疊麻花型盾構(gòu)隧道群施工技術(shù)，可為類似隧道群的盾構(gòu)始發(fā)、掘進(jìn)、接收施工提供技術(shù)支撐。