王 輝

(中鐵十七局集團上海軌道交通工程有限公司，上海 200122)

區(qū)間盾構隧道因其施工速度快、安全性高、成本相對低等眾多優(yōu)點，在城市地鐵施工中應用越來越廣泛[1]。但由于城市規(guī)劃及發(fā)展、交通擁堵等原因，新建地鐵線路(特別是主城區(qū))不可避免的要穿越既有建筑物及構筑物。區(qū)間隧道在穿越建構筑物期間對建構筑物沉降控制提出很高的要求，盾構機掘進過程姿態(tài)的控制、漿液的選擇、刀盤扭矩及推力的控制等中遇到較大的難度，本文通過一個實際案例分析了盾構隧道近距離穿越建構筑物時針對沉降控制采取的技術措施，可為類似地鐵施工下穿工程的研究、設計以及施工提供一定參考價值。

1 工程概況

1.1 工程簡介

無錫市軌道交通3號線永樂東路站～金海里站區(qū)間下穿太湖大道隧道，區(qū)間線路總體為南北走向，始于永樂東路站南端頭，向南行進，以曲率半徑R=400m向東南轉向，并沿長江北路道路東側行進，后接入金海里站北端頭，區(qū)間盾構在左線ZDK27+728.59～ZDK27+756.11，和右YDK27+740.96～YDK27+768.44下穿太湖大道隧道，對應的管片環(huán)數(shù)左線為277環(huán)～301環(huán)，右線為286環(huán)～310環(huán)。線路平面布置如圖1所示。

圖1 永樂東路站-金海里站區(qū)間與太湖大道隧道平面關系

1.2 工程重難點分析

永樂東路站～金海里站區(qū)間盾構下穿太湖大道隧道，下穿太湖大道隧道約27.5m。區(qū)間以R=400m穿越太湖大道隧道底，太湖大道底板厚1 000mm，隧道頂距底板底5.222～5.56m，底板下有長12mφ1000mm工程樁，區(qū)間自樁中間穿越(穿越樁間距12.3m，盾構直徑6.440m)。

借鑒以往盾構在該區(qū)域施工經(jīng)驗，如果土艙壓力設置過大、螺旋排土器排土量少，會對開挖面前方土體造成擠壓作用，使其土水壓力進一步增大，造成開挖面上方土體因擠壓產(chǎn)生土體變形，對隧道底板造成沉降或隆起變形；若土艙壓力設置過小，掘進過程中易產(chǎn)生局部超挖情況，進而造成盾構開挖面前面土體塌方現(xiàn)象，塌方地層上部應力松弛而產(chǎn)生變形，太湖大道隧道底板因地層變形將產(chǎn)生較大沉降。因此為保證太湖大道隧道的沉降不超過規(guī)范限值，需要對盾構施工控制提出較高的要求，以保證隧道穿越過程的土體問題，而不會產(chǎn)生安全問題。

2 關鍵施工控制技術

根據(jù)盾構穿越太湖隧道的工況特點，同時確保后期穿越施工順利安全進行，選取左線穿越前45環(huán)～5環(huán)(232環(huán)～272環(huán))作為穿越試驗段。

2.1 施工關鍵參數(shù)設定

開挖面及土艙壓力的平衡設定是土壓平衡盾構施工的關鍵，其中包括推力、推進速度和出土量三者相互關系，其對盾構施工地層變形量的控制起主導作用[2]。因此，在盾構穿越太湖大道隧道的施工過程中，結合其地質水文情況、覆土厚度、地面建(構)筑物情況分布情況，通過現(xiàn)場量測的地表隆沉變形及時調整設定的土倉壓力，控制好糾偏量，減少對土體的擾動。

通過在試驗段進行施工關鍵參數(shù)的調整及測試，施工時地表沉降變形及建構筑物沉降均處于安全可控范圍內(nèi)，其主要參數(shù)如表1 所示。

2.2 同步注漿關鍵技術

準厚漿粘稠度好、易填充、抗?jié)B效果好、沁水性小、后期強度高[2]，因此試驗段內(nèi)同步注漿工藝建議采用“準厚漿”，結合之前項目施工經(jīng)驗，最初的注漿壓力是根據(jù)理論的靜止水壓力確定，取1.1～1.2倍的靜止水壓力，但該段推進過程注漿壓力建議控制在0.3～0.5MPa范圍內(nèi)，注漿量控制在5.5～6m3/環(huán)。

表1 盾構穿越太湖大道隧道試驗段施工參數(shù)

在穿越段施工前，需要對漿液的配合比進行測試試驗，以保證最佳的漿液物理力學性能，漿液優(yōu)化配合比和性能見表2、表3。

表2 同步注漿漿液初步配比

表3 同步注漿漿液性能表

2.3 二次注漿關鍵技術

試驗過程中發(fā)現(xiàn)，盾構機穿越后會對隧道穩(wěn)定性產(chǎn)生影響[3]，因此重載穿越完成前最后3～4環(huán)內(nèi)，通過注漿孔進行二次注漿工藝，以達到補充前期注漿未均勻填充的部分，從而減施工后的沉降變形，同時還能有效提高隧道止水性能，每環(huán)注漿量控制值為1.2m3，因此建議二次注漿為采用隔環(huán)注漿工藝，每次注漿量定為2.4m3，注漿壓力控制為0.4MPa。

試驗段內(nèi)二次注漿采用水泥-水玻璃雙液漿作為注漿材料，漿液的凝膠時間為0.5～1min，能對同步注漿起到進一步補充和加強作用，同時也是對管片周圍的地層起到充填和加固作用。

漿液配比為水玻璃用水稀釋成1∶3，水泥漿水灰比1∶1，水泥漿與水玻璃體積比1∶1，具體參數(shù)如表4所示。

表4 雙液漿漿液配比表

3 沉降監(jiān)測

3.1 地表沉降點布設

因左線首先下穿公路隧道，在左線穿越段設有1個與隧道軸線方向垂直的監(jiān)測面，監(jiān)測面設10個沉降監(jiān)測點，監(jiān)測點沿著軸線兩邊均勻分布，軸線外側間距分別為3m、5m、10m，兩軸線間每4m一個監(jiān)測點，測點布置如圖2所示。

圖2 隧道內(nèi)沉降點布設

3.2 結果分析

沉降測試結果如圖3所示，從圖中可以看出，11月10日盾構開始下穿隧道，地表出現(xiàn)隆起變形，隨著盾構的施工，地表沉降出現(xiàn)較大差異，部分監(jiān)測點出現(xiàn)隆起變形現(xiàn)象，施工期間共對監(jiān)測點進行54d的記錄，從最終沉降曲線可以看出，地表沉降趨于穩(wěn)定，最大沉降量小于5mm，最大隆起1.03mm，小于規(guī)范中限制的地面沉降標準[4][5]：+5～-10mm(穿越密集建、構筑)，可見掘進過程中采取的關鍵施工控制技術起到了很好的控制效果。

圖3 左線盾構穿越階段地表沉降曲線

4 結束語

砂土地層盾構穿越已有建構筑物時采用“先試驗、多注漿、慢速度、勤測量、少糾偏、二次補”的動態(tài)控制理念進行沉降控制，將主動(試驗段摸索施工參數(shù))控制措施和被動控制(通過監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)調整施工參數(shù)，控制地表沉降)措施相結合，不僅有效的控制穿越過程中建構筑物的沉降，也可以控制隧道后期的沉降變形。通過應用多次注漿控制隧道變形技術、控制土壓及速度的盾構掘進技術，在盾構穿越隧道前設置試驗段，研究砂土地層盾構穿越建構筑物微擾動施工技術。施工過程可操作性強，后期沉降變形小，為砂土層盾構施工下穿建構筑物施工提供重要的實踐案例參考。