李愛民，李宏安, 李 斌

(1. 天津市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司, 天津 300392; 2. 北京市基礎(chǔ)設(shè)施投資有限公司, 北京 100101)

0 引言

盾構(gòu)法施工被廣泛應(yīng)用于地鐵隧道建設(shè)中，特別是在隧道較長(zhǎng)、埋深較大、地下水豐富、連續(xù)穿越重要風(fēng)險(xiǎn)工程的情況下，其安全、經(jīng)濟(jì)、高效的優(yōu)勢(shì)更加明顯。盾構(gòu)始發(fā)作為首要工序，是盾構(gòu)法施工的前提和基礎(chǔ)，常規(guī)地鐵工程均利用車站端部豎井或區(qū)間正線設(shè)置一定長(zhǎng)度的獨(dú)立豎井，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)整體始發(fā)。隨著城市建設(shè)環(huán)境日趨復(fù)雜，盾構(gòu)始發(fā)常常受到地上、地下環(huán)境、工程籌劃、投資造價(jià)等條件制約，難以實(shí)現(xiàn)常規(guī)的始發(fā)條件。

近年來，研究人員持續(xù)開展了非常規(guī)條件下的盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)探索和實(shí)踐，結(jié)合工程需要進(jìn)行了多種短豎井條件下盾構(gòu)分體始發(fā)技術(shù)研究[1-5]，也取得短豎井側(cè)向設(shè)置出土和運(yùn)輸條件的成功案例[6-7]，上述研究成果和案例均需在正線設(shè)置豎井。為解決正線無開挖條件的問題，在北京等地工程實(shí)踐中，研究人員采取設(shè)置縱向或橫向暗挖隧道平移盾構(gòu)始發(fā)，利用臨近車站空間或暗挖正線隧道作為掘進(jìn)運(yùn)輸空間[8-9]；長(zhǎng)春地鐵工程中，研究人員探索形成由對(duì)稱暗挖大斷面斜通道、正線暗挖隧道和側(cè)向雙豎井組合而成的π型始發(fā)方案，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)始發(fā)和掘進(jìn)[10-11]。

北京地鐵19號(hào)線牛街站—金融街站區(qū)間處于特殊復(fù)雜環(huán)境條件，采用盾構(gòu)法施工。受環(huán)境限制區(qū)間正線上無明挖條件；區(qū)間兩端均為暗挖站，受工程籌劃制約，車站與區(qū)間需獨(dú)立實(shí)施，區(qū)間施工無法利用車站空間；受地質(zhì)水文和周邊風(fēng)險(xiǎn)工程影響，盾構(gòu)始發(fā)結(jié)構(gòu)須合理控制規(guī)模，減少地下水處理難度和對(duì)周邊環(huán)境的影響；區(qū)間范圍僅有的地面條件也限制了盾構(gòu)施工場(chǎng)地位置和使用面積選擇。該工程建設(shè)條件較以往更為苛刻，也對(duì)盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)和始發(fā)結(jié)構(gòu)方案提出更高的要求。前人的研究為非常規(guī)條件下盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，但由于本工程環(huán)境條件和制約因素的特殊性，既有案例難以適用，即便是暗挖隧道內(nèi)始發(fā)或π型始發(fā)方案，由于受到結(jié)構(gòu)規(guī)模、場(chǎng)地條件、風(fēng)險(xiǎn)工程等條件限制也難以實(shí)施。因此，本文針對(duì)19號(hào)線工程特殊情況，力圖探索一種在有限地上、地下空間條件下，結(jié)構(gòu)規(guī)模最優(yōu)、布置靈活、節(jié)約占地的雙線盾構(gòu)側(cè)向獨(dú)立始發(fā)技術(shù)方案，解決本工程和類似工程建設(shè)的實(shí)際問題，提高盾構(gòu)始發(fā)的環(huán)境適用性。

1 項(xiàng)目概況

區(qū)間全長(zhǎng)1.8 km，沿長(zhǎng)椿街、鬧市口大街南北向敷設(shè)，先后穿越宣武醫(yī)院、國鐵直通線、地鐵2號(hào)線長(zhǎng)椿街站、地鐵1號(hào)線復(fù)興門站—西單站區(qū)間后到達(dá)金融街站。道路兩側(cè)多層住宅密布，建筑大多貼紅線建設(shè)，路中管線密布，部分道路尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)劃，沿線環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)眾多。區(qū)間埋深較大，穿越富水的卵石⑤、卵石⑦，局部穿越卵石⑨層，地下水補(bǔ)給充足，大范圍暗挖施工地下水處理代價(jià)較高，適宜采用盾構(gòu)法施工，沿線地質(zhì)情況見圖1。

圖1 沿線地質(zhì)水文情況

區(qū)間兩端牛街站、金融街站均為暗挖車站，采用8A編組，車站規(guī)模和入水深度較大，施工工期長(zhǎng)，車站和區(qū)間工程籌劃難以匹配，區(qū)間不能利用車站提供任何形式的盾構(gòu)正線始發(fā)條件，也難以利用車站風(fēng)井和豎井作為出土運(yùn)輸空間。區(qū)間全長(zhǎng)范圍受風(fēng)險(xiǎn)工程、道路管線、交通等控制條件影響，無設(shè)置正線豎井條件，必須考慮獨(dú)立暗挖條件下盾構(gòu)始發(fā)，并結(jié)合環(huán)境尋找側(cè)向地面條件，建立起地下盾構(gòu)始發(fā)空間與施工場(chǎng)地的聯(lián)系。

2 盾構(gòu)側(cè)向始發(fā)控制條件分析

2.1 沿線地面場(chǎng)地條件

沿線兩側(cè)建筑密集，交通繁忙，沿線場(chǎng)地條件苛刻，僅有區(qū)間南段臨近暗挖牛街站位置、路側(cè)長(zhǎng)椿苑公園內(nèi)的有限場(chǎng)地可以利用，可作為盾構(gòu)側(cè)始發(fā)場(chǎng)地，其他位置無占用路側(cè)場(chǎng)地實(shí)施盾構(gòu)始發(fā)或接收條件。長(zhǎng)椿苑公園場(chǎng)地受到牛街站站位和工程籌劃影響，用地范圍被控制在車站風(fēng)道結(jié)構(gòu)與長(zhǎng)椿寺之間約4 000 m2內(nèi)，該場(chǎng)地條件在緊湊布置的前提下基本達(dá)到盾構(gòu)始發(fā)場(chǎng)地要求。區(qū)間沿線環(huán)境見圖2。

2.2 始發(fā)場(chǎng)地周邊環(huán)境條件

長(zhǎng)椿街道路狹窄，交通擁堵，路中管線眾多，場(chǎng)地內(nèi)主要分布著通訊、燃?xì)狻㈦娏?、雨水、污水等眾多管線，總計(jì)10余根，交叉密布。盾構(gòu)始發(fā)位置路西側(cè)為宣武醫(yī)院門診樓，東側(cè)為長(zhǎng)椿苑公園，公園北端緊鄰市級(jí)保護(hù)文物長(zhǎng)椿寺(需預(yù)留安全施工距離)，南側(cè)為同期施工的牛街站暗挖結(jié)構(gòu)。周邊環(huán)境對(duì)盾構(gòu)始發(fā)結(jié)構(gòu)在規(guī)模和風(fēng)險(xiǎn)控制上提出了較高要求，考慮利用長(zhǎng)椿苑公園場(chǎng)地設(shè)置豎井與路中暗挖結(jié)構(gòu)相結(jié)合，實(shí)施雙線盾構(gòu)側(cè)向始發(fā)，完成全線掘進(jìn)抵達(dá)金融街站，區(qū)間盾構(gòu)推進(jìn)示意見圖3。

(a)

(b)

圖3 區(qū)間盾構(gòu)推進(jìn)示意圖

2.3 地質(zhì)水文條件

19號(hào)線作為南北向線路，連續(xù)穿越既有地鐵線和鐵路線，埋置較深。盾構(gòu)始發(fā)處隧道深度達(dá)32.5 m，主要位于卵石⑤、卵石⑦，下部已進(jìn)入卵石⑨層，第⑨層卵石粒徑一般為5～10 cm，最大粒徑大于22 cm，充填物為細(xì)中砂，約占30%，地下水潛水主要賦存于第⑦層卵石層、第⑨層卵石層中，含水層為強(qiáng)透水層，滲透系數(shù)最大達(dá)300 m/d。為降低施工風(fēng)險(xiǎn)，在合理控制盾構(gòu)始發(fā)結(jié)構(gòu)規(guī)模、控制降水量前提下，施工期間地下水處理推薦采用降水方案。

2.4 盾構(gòu)吊裝施工條件

盾構(gòu)始發(fā)結(jié)構(gòu)的大小、形狀，必須考慮盾構(gòu)的大小、組裝、掘進(jìn)、反力需求及周邊環(huán)境等因素[12]。本工程盾構(gòu)隧道外徑6.4 m，盾構(gòu)刀盤直徑6.59 m，盾構(gòu)主機(jī)直徑6.56 m，不含螺旋輸送機(jī)主機(jī)長(zhǎng)度約8.6 m，后備套長(zhǎng)度達(dá)70 m以上，結(jié)合地上、地下空間情況，需進(jìn)行分體始發(fā)。盾構(gòu)主機(jī)組裝應(yīng)在能夠使用龍門吊和吊車的路側(cè)豎井處，盾構(gòu)組裝后可通過滑動(dòng)支座在暗挖條件下進(jìn)行平移、就位等操作。螺旋輸送機(jī)可在暗挖條件下，通過已經(jīng)完成的二次襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)置吊點(diǎn)，采用小型起重設(shè)備安裝[13]。

2.5 出土及管片運(yùn)輸施工條件

盾構(gòu)隧道全長(zhǎng)1.8 km，根據(jù)盾構(gòu)刀盤尺寸，單環(huán)出土量41.0 m3。出土和管片運(yùn)輸電瓶車確定采用4輛編組；出土通道及豎井結(jié)構(gòu)斷面尺寸、反向隧道長(zhǎng)度等，可根據(jù)電瓶臺(tái)車編組尺寸及豎向吊運(yùn)龍門吊設(shè)備尺寸確定；電瓶車運(yùn)輸平面曲線半徑控制在35 m左右；上述參數(shù)控制盾構(gòu)始發(fā)豎井和出土豎井距離以及路側(cè)占地縱向長(zhǎng)度。

2.6 工期籌劃條件

本工程由于車站與區(qū)間完全脫離開展工程籌劃，區(qū)間土建工期計(jì)劃控制32個(gè)月，包含盾構(gòu)側(cè)向始發(fā)結(jié)構(gòu)施工、盾構(gòu)安裝就位、盾構(gòu)始發(fā)、掘進(jìn)、中間檢修、在金融街站棄殼接收等諸多工序。盾構(gòu)側(cè)向始發(fā)結(jié)構(gòu)實(shí)施、盾構(gòu)安裝就位，具備始發(fā)條件的時(shí)間，需滿足整體工籌對(duì)分步施工時(shí)間進(jìn)度的分解要求。本工程始發(fā)結(jié)構(gòu)實(shí)施控制時(shí)間為20個(gè)月。

3 暗挖單通道組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案研究

3.1 暗挖單通道組合結(jié)構(gòu)組成及施工順序

3.1.1 暗挖單通道組合結(jié)構(gòu)組成

盾構(gòu)側(cè)向始發(fā)方案考慮左、右線盾構(gòu)共用通道運(yùn)輸就位、獨(dú)立同向始發(fā)，主要依據(jù)盾構(gòu)吊裝、拼裝需求、出土、運(yùn)輸管片方式及相互干擾因素，開展始發(fā)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[14-15]，以最小的土建規(guī)模實(shí)現(xiàn)雙線獨(dú)立側(cè)向始發(fā)、共同掘進(jìn)的需求。

經(jīng)過對(duì)控制條件的分析，確定盾構(gòu)始發(fā)結(jié)構(gòu)最小規(guī)模應(yīng)包含: ①盾構(gòu)始發(fā)豎井、②盾構(gòu)始發(fā)橫通道、③暗挖超前段、④出土豎井、⑤出土通道5部分。其中，盾構(gòu)始發(fā)橫通道、出土通道和暗挖超前段構(gòu)成了主要的地下盾構(gòu)始發(fā)空間；盾構(gòu)始發(fā)豎井和出土豎井建立起地下空間與地面場(chǎng)地的聯(lián)系，提供完整的運(yùn)輸通道并可依據(jù)場(chǎng)地和環(huán)境條件靈活布置。各結(jié)構(gòu)有機(jī)組合從而形成以多條地下獨(dú)立通道為核心的暗挖單通道組合結(jié)構(gòu)。組合結(jié)構(gòu)施工階段布置詳見圖4。

圖4 盾構(gòu)施工階段組合結(jié)構(gòu)布置

3.1.2 暗挖單通道組合結(jié)構(gòu)整體施工工序

1)進(jìn)行①盾構(gòu)始發(fā)豎井施工，并從盾構(gòu)始發(fā)豎井內(nèi)實(shí)施②盾構(gòu)始發(fā)橫通道，完成二次襯砌。

2)從盾構(gòu)始發(fā)橫通道內(nèi)向大里程端進(jìn)行③暗挖超前段施工。

3)盾構(gòu)始發(fā)豎井施工的同時(shí)，可進(jìn)行④出土豎井開挖，并從出土豎井內(nèi)分別向兩端開挖⑤出土通道，施工出土通道初次襯砌及臨時(shí)二次襯砌。

4)⑤出土通道貫通后，形成組合結(jié)構(gòu)，滿足雙線始發(fā)條件，進(jìn)行區(qū)間正線盾構(gòu)始發(fā)施工。

5)正線盾構(gòu)區(qū)間施工完畢后，對(duì)出土通道及出土豎井進(jìn)行回填。

6)進(jìn)行橫通道南側(cè)至車站40 m正線暗挖區(qū)間的開挖及初次襯砌、二次襯砌施工，正線區(qū)間范圍內(nèi)的出土通道結(jié)構(gòu)在正線區(qū)間開挖時(shí)鑿除。

7)40 m正線暗挖隧道施工后，在盾構(gòu)始發(fā)豎井及橫通道之間澆筑封堵墻，最終對(duì)盾構(gòu)始發(fā)豎井回填。永久使用階段組合結(jié)構(gòu)布置見圖5。

圖5 永久使用階段組合結(jié)構(gòu)布置

3.2 盾構(gòu)側(cè)向始發(fā)方式

左線(遠(yuǎn)離豎井側(cè))盾構(gòu)先行吊裝始發(fā)，在盾構(gòu)始發(fā)豎井內(nèi)實(shí)現(xiàn)前盾、中盾、后盾組裝，利用盾構(gòu)始發(fā)橫通道作為盾構(gòu)平移就位通道，使盾構(gòu)平移進(jìn)入暗挖超前段，預(yù)留洞內(nèi)安裝螺旋輸送機(jī)的空間。盾構(gòu)初始掘進(jìn)階段，采用盾構(gòu)與第1節(jié)后配套通道內(nèi)就位始發(fā)，其余后配套及設(shè)備系統(tǒng)分置于地面，隨初始段掘進(jìn)75 m以上，后配套設(shè)備可全部于隧道內(nèi)安置并恢復(fù)常規(guī)盾構(gòu)掘進(jìn)方式。暗挖出土通道與路側(cè)出土豎井組合作為左線盾構(gòu)后備套下井、出土、管片運(yùn)輸?shù)仁┕ぢ窂?；左線后備套臺(tái)車全部入洞后，右線盾構(gòu)仍通過盾構(gòu)始發(fā)井和始發(fā)橫通道實(shí)現(xiàn)就位安裝和始發(fā)，掘進(jìn)時(shí)與左線保持200 m以上距離。右線盾構(gòu)施工階段利用始發(fā)井和始發(fā)橫通道作為盾構(gòu)出土、管片運(yùn)輸路徑，可采取豎向鏈?zhǔn)教嵘踹\(yùn)、水平皮帶式機(jī)械運(yùn)輸?shù)葌?cè)向出土運(yùn)輸方式實(shí)現(xiàn)豎井、橫通道內(nèi)出土及材料運(yùn)輸。

3.3 暗挖單通道組合結(jié)構(gòu)型式及施工方法

3.3.1 盾構(gòu)始發(fā)豎井結(jié)構(gòu)型式及施工方法

盾構(gòu)始發(fā)豎井井口平面尺寸按照盾構(gòu)吊裝拼裝控制(見圖6)，井深達(dá)35 m，采用φ1 000灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)+水平混凝土環(huán)梁臨時(shí)結(jié)構(gòu)，明挖法施工。環(huán)梁中跨作為盾構(gòu)吊運(yùn)、井下組裝空間，結(jié)合前述盾構(gòu)尺寸預(yù)留8 m×10 m凈空。為縮短降水周期，盾構(gòu)施工掘進(jìn)階段在水位以下施作臨時(shí)二次襯砌結(jié)構(gòu)，保證防水效果，減少降水量。

圖6 盾構(gòu)始發(fā)豎井臨時(shí)結(jié)構(gòu)布置 (單位： mm)

3.3.2 盾構(gòu)始發(fā)橫通道與暗挖超前段結(jié)構(gòu)型式及施工方法

在滿足盾構(gòu)組裝、平移條件下，盾構(gòu)始發(fā)橫通道凈寬確定為10 m，采用單跨PBA暗挖法施工，由于埋深深達(dá)34.5 m，且地下水影響較大，邊樁采用φ1 000灌注樁，保證橫通道下部開挖時(shí)的整體穩(wěn)定。結(jié)合明挖豎井施工順序，橫通道扣拱后采用順作法施工，二次襯砌兼作區(qū)間正線結(jié)構(gòu)。暗挖超前段內(nèi)輪廓斷面7 m×7 m，結(jié)合盾構(gòu)長(zhǎng)度、后配套和連接橋長(zhǎng)度等，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度10 m。為控制臨近建筑宣武醫(yī)院側(cè)沉降，超前段開挖必須待橫通道二次襯砌結(jié)構(gòu)完成后施工，考慮盾構(gòu)超前段空推就位空間要求，采用雙層初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，超前段端墻采用玻璃纖維筋+網(wǎng)噴支護(hù)，并在端墻部施工盾構(gòu)始發(fā)土體加固注漿，避免始發(fā)掘進(jìn)過程和鑿除端墻過程的危險(xiǎn)作業(yè)工序，提升工程安全性。盾構(gòu)始發(fā)橫通道及暗挖超前段結(jié)構(gòu)布置見圖7。

(a)

(b)

暗挖超前段內(nèi)隨盾構(gòu)掘進(jìn)需進(jìn)行管片拼裝，并通過管片上方預(yù)留孔，采用吹填豆礫石以及注漿方式填充管片和初期支護(hù)之間的空隙，確保填充密實(shí)。在橫通道環(huán)梁處安裝止水簾布，以防止豆礫石及漿液外漏。封堵墻安裝2道鋼刷密封洞門，防止盾構(gòu)始發(fā)時(shí)，外側(cè)水土向洞內(nèi)流失。暗挖超前段二次襯砌結(jié)構(gòu)見圖8。

3.3.3 出土豎井與出土通道結(jié)構(gòu)型式及施工方法

出土豎井采用倒掛井壁法施工，平面孔口尺寸以運(yùn)輸電瓶車和吊裝運(yùn)輸為控制依據(jù)，出土通道采用臺(tái)階法開挖，出土豎井和出土通道設(shè)置臨時(shí)防水二次襯砌，滿足盾構(gòu)掘進(jìn)施工階段結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和防水要求。出土豎井及通道規(guī)模詳見圖9。

圖8 暗挖超前段二次襯砌結(jié)構(gòu)布置(單位： mm)

(a) 出土豎井平面

(b) 出土通道斷面

出土通道與左線、右線永久結(jié)構(gòu)暗挖正線交叉，出土通道與右線正線暗挖隧道交叉段角度接近45°，可提前實(shí)施并預(yù)留出土通道環(huán)梁實(shí)現(xiàn)立體交叉。出土通道與左線正線暗挖隧道夾角過小，且受車站工期限制，左線正線暗挖隧道提前實(shí)施也無法貫通牛街站，提供出土運(yùn)輸路徑，因此左線正線暗挖隧道采取盾構(gòu)掘進(jìn)后實(shí)施方式，待出土通道回填后，施工左線隧道。出土通道與暗挖正線關(guān)系示意圖見圖10。

(a) 出土通道與右線暗挖正線平面關(guān)系

(b) 出土通道與右線暗挖正線立體交叉關(guān)系

4 安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)分析

4.1 風(fēng)險(xiǎn)判別

暗挖單通道組合結(jié)構(gòu)中，路側(cè)始發(fā)豎井、出土豎井周邊無控制性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；大跨度PBA始發(fā)橫通道、暗挖超前段位于長(zhǎng)椿街路中，周邊環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)工程較多，主要包含宣武醫(yī)院門診樓和路中燃?xì)?、雨水、污水等現(xiàn)狀管線。由于始發(fā)結(jié)構(gòu)整體施工步序較多，為合理控制群洞效應(yīng)影響，確保方案的可行性和安全性，對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。本文重點(diǎn)以沉降控制要求最嚴(yán)格的宣武醫(yī)院為例開展風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)分析，其他管線類環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)及控制不在本文累述。盾構(gòu)始發(fā)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)示意圖見圖11。

圖11 盾構(gòu)始發(fā)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)示意圖

宣武醫(yī)院門診樓地上11層、地下1層，為鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)，箱型筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約8 m。盾構(gòu)始發(fā)橫通道拱頂覆土17.2 m，深度34.5 m，進(jìn)入地下水8.05 m，西側(cè)與宣武醫(yī)院最小水平凈距為3.59 m，豎向與地下室凈距約9.2 m；暗挖超前段拱頂覆土24 m，深度32.5 m，進(jìn)入地下水6.05 m，西側(cè)與宣武醫(yī)院最小水平凈距為7.9 m，豎向與地下室凈距為16.3 m，綜合評(píng)定為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)工程。始發(fā)橫通道與宣武醫(yī)院斷面關(guān)系見圖12。

圖12 始發(fā)橫通道與宣武醫(yī)院斷面關(guān)系圖(單位： mm)

4.2 環(huán)境影響控制指標(biāo)

根據(jù)《北京市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)工程的分級(jí)和保護(hù)措施設(shè)計(jì)指南》等規(guī)定，變形控制指標(biāo)見表1。

表1 沉降控制值

4.3 安全風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)測(cè)

4.3.1 建立模型

PBA橫通道上導(dǎo)洞采用分步開挖扣拱，下半斷面在圍護(hù)結(jié)構(gòu)灌注樁的支撐下開挖。為減少PBA上半斷面和暗挖超前段等結(jié)構(gòu)群洞效應(yīng)對(duì)環(huán)境的影響，對(duì)PBA拱頂、暗挖超前段拱頂進(jìn)行注漿加固。采用MIDAS有限元仿真分析軟件對(duì)整體開挖工序進(jìn)行三維模擬分析，考慮圍巖與結(jié)構(gòu)的共同作用、分步施工過程。計(jì)算模型中水平方向取80 m，豎向方向取60 m，縱向方向取80 m。隧道圍巖本構(gòu)模型采用修正摩爾-庫侖模型，以考慮圍巖的非線性變形，計(jì)算模型見圖13。

(a) 整體模型

(b) 地下結(jié)構(gòu)模型

4.3.2 風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)測(cè)結(jié)果

計(jì)算結(jié)果顯示，單拱PBA橫通道施工階段，宣武醫(yī)院地下室最大沉降約5.4 mm，待橫通道二次襯砌完成，施工暗挖超前段和后期暗挖區(qū)間正線引起的建筑物沉降為2.7 mm，累計(jì)沉降為8.1 mm，差異沉降傾斜值為0.5‰，滿足建筑物評(píng)估變形控制要求，變形沉降云圖見圖14和圖15。

圖14 PBA橫通道施工豎向位移云圖(單位： mm)

圖15 暗挖超前段及正線施工豎向位移云圖(單位： mm)

風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)測(cè)結(jié)果表明： 1)盾構(gòu)始發(fā)橫通道端墻臨近宣武醫(yī)院處，利用PBA邊樁兼作隔離樁，可有效減小橫通道施工對(duì)周邊建筑物的影響。2)橫通道二次襯砌扣拱后，在單拱二次襯砌、邊樁的整體防護(hù)下，下部土體開挖、二次襯砌施工產(chǎn)生的變形約占PBA施工期間整體變形的30%，說明選取的單跨PBA結(jié)構(gòu)型式有利于控制后期沉降。3)暗挖超前段施工及后期暗挖區(qū)間正線施工均在PBA橫通道二次襯砌結(jié)構(gòu)施工完成，并預(yù)留洞門環(huán)梁的條件下實(shí)施，可有效降低群洞效應(yīng)的影響。4)通過采取導(dǎo)洞周邊注漿加固地層等有效技術(shù)措施，可將組合結(jié)構(gòu)實(shí)施過程對(duì)周邊環(huán)境的影響限制在可控范圍，對(duì)道路和管線等地下、地上建構(gòu)筑物沉降均滿足控制標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

暗挖單通道組合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙線盾構(gòu)側(cè)向始發(fā)方案的土建造價(jià)與常規(guī)正線設(shè)置盾構(gòu)井始發(fā)方案相比雖較高，但綜合考慮管線拆改、交通導(dǎo)行等前期費(fèi)用，其總造價(jià)偏低，在土建工期的可控性方面也具備較大優(yōu)勢(shì)，兩者的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表2。

表2 2種始發(fā)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

綜上所述，在滿足雙線盾構(gòu)側(cè)向始發(fā)技術(shù)要求的前提下，通過制定安全、合理、經(jīng)濟(jì)的施工方法和結(jié)構(gòu)方案，單通道組合結(jié)構(gòu)具備較好的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)論與建議

本文基于實(shí)際工程需要，對(duì)盾構(gòu)雙線獨(dú)立側(cè)向始發(fā)技術(shù)方案進(jìn)行了探討，并重點(diǎn)開展了結(jié)構(gòu)方案研究和安全風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)測(cè)，得出以下結(jié)論：

1)以盾構(gòu)始發(fā)橫通道、暗挖超前段、出土通道等獨(dú)立通道為核心構(gòu)成的地下盾構(gòu)始發(fā)空間，與盾構(gòu)始發(fā)豎井、出土豎井有效組合，形成暗挖單通道組合結(jié)構(gòu)。該組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用解決了盾構(gòu)始發(fā)受空間和環(huán)境條件限制的難題，通過控制暗挖結(jié)構(gòu)規(guī)模并有效利用場(chǎng)地，節(jié)省了工程投資，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境中雙線盾構(gòu)側(cè)向始發(fā)技術(shù)成果。

2)雙線盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，左線盾構(gòu)通過出土通道和出土豎井實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)運(yùn)輸，右線盾構(gòu)利用盾構(gòu)始發(fā)橫通道和始發(fā)豎井實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)運(yùn)輸，暗挖單通道組合結(jié)構(gòu)可滿足盾構(gòu)雙線獨(dú)立、同步掘進(jìn)的技術(shù)要求。在分體始發(fā)掘進(jìn)一定長(zhǎng)度、后配套進(jìn)入隧道后，與正常盾構(gòu)掘進(jìn)施工相同，對(duì)于長(zhǎng)大區(qū)間隧道整體工效影響很小，工期可控。

3)結(jié)合地質(zhì)水文情況、周邊環(huán)境因素，合理選取暗挖單通道組合結(jié)構(gòu)各部位的結(jié)構(gòu)型式和施工工法，有效控制了工程風(fēng)險(xiǎn)、降低了實(shí)施難度。通過環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，驗(yàn)證暗挖單通道組合結(jié)構(gòu)滿足較嚴(yán)格的環(huán)境沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，分析得到的沉降控制數(shù)值可作為指導(dǎo)施工的控制指標(biāo)。

4)通過探索雙線盾構(gòu)獨(dú)立側(cè)向始發(fā)技術(shù)方案，旨在為復(fù)雜城市環(huán)境中隧道建設(shè)提供安全、合理、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)解決思路。建議在今后工程實(shí)踐中，結(jié)合地質(zhì)水文、環(huán)境場(chǎng)地、盾構(gòu)工藝條件等實(shí)際情況，進(jìn)一步優(yōu)化單通道組合結(jié)構(gòu)的規(guī)模，提升其適用性，充分發(fā)揮其布置靈活、占地有限、安全可控的特點(diǎn)。

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