康 杰 （上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司， 上海 200438）

為緩解城市交通壓力，我國各大城市相繼推出各種軌道交通建設(shè)規(guī)劃，采用盾構(gòu)法修建地下隧道已成為當(dāng)前軌道交通建設(shè)首選。一線城市軌道交通線網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益完善的同時，后期建設(shè)隧道相互交叉穿越的情況日益增多。受到前期已建隧道和規(guī)劃的影響，隧道相互穿越的距離越來越近，且軌道交通線路大部分為上下行線，二次穿越疊加影響更為復(fù)雜。這都給已建地下隧道保護(hù)帶來極大困難。當(dāng)盾構(gòu)線路規(guī)劃需下穿已運(yùn)營地鐵時，如何有效防止已建隧道變形，減少土層擾動，已成為當(dāng)下盾構(gòu)法施工的一個重要難題。

本文結(jié)合實(shí)際工程案例，對相鄰盾構(gòu)短期內(nèi)先后兩次穿越運(yùn)營線路引起隆沉疊加效應(yīng)進(jìn)行分析與研究，從而解決相鄰盾構(gòu)機(jī)前后穿越運(yùn)營線疊加影響控制的施工難題，可為類似施工工況提供參考。

1 工程概況

在上海市長寧區(qū)天山路古北路附近，距進(jìn)洞約 24.0 m 處上下行線隧道將先后穿越軌道交通 2 號線婁山關(guān)路站—威寧路站區(qū)間隧道下方后進(jìn)洞，穿越長度約 20.3 m。穿越處擬建隧道與軌道交通 2 號線隧道呈 61° 斜交，兩隧道間垂直距離最小僅為 1.9 m。新建軌道交通 15 號線隧道上下行線設(shè)計中心間距約為 16.0 m。

2 隆沉疊加效應(yīng)模擬分析

盾構(gòu)機(jī)穿越運(yùn)營線施工主要分為 3 個階段，即刀盤靠近運(yùn)營線階段、 盾構(gòu)機(jī)處于運(yùn)營線下方階段和盾構(gòu)機(jī)盾尾脫離運(yùn)營線階段，如表1 所示。

表1 盾構(gòu)穿越施工階段劃分

（1）通過對以往成功穿越軌道交通運(yùn)營線數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，模擬推導(dǎo)出單臺盾構(gòu)穿越運(yùn)營線可能產(chǎn)生的沉降變化曲線，如圖 1、圖 2 所示。

圖 1 上行線盾構(gòu)機(jī)盾尾脫離運(yùn)營線模擬沉降曲線

圖 2 下行線盾構(gòu)機(jī)穿越運(yùn)營線模擬沉降曲線

（2）將模擬得到的 2 臺盾構(gòu)機(jī)穿越沉降數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行疊加（圖 1＋圖 2）分析，模擬推導(dǎo)出 2 臺盾構(gòu)機(jī)前后穿越產(chǎn)生的沉降數(shù)據(jù)曲線，如圖 3 所示。

圖 3 下行線盾構(gòu)機(jī)切口到達(dá)軌交 2號線上行線正下方時沉降曲線圖（模擬值）

3 穿越施工實(shí)際工況

結(jié)合上海市軌道交通 15 號線盾構(gòu)機(jī)穿越運(yùn)營的軌道交通 2 號線施工具體實(shí)施步驟與附圖，分析隆沉疊加效應(yīng)。

（1）工況 1。首臺盾構(gòu)機(jī)刀盤靠近運(yùn)營線路。在軌道交通 15 號線上行線盾構(gòu)機(jī) 1 148 環(huán)推進(jìn)完成，盾構(gòu)機(jī)刀盤持續(xù)貼近軌道交通 2 號線上行線隧道位置。在土壓力不變動情況下，兩隧道交叉點(diǎn)位置電子水平尺讀數(shù)隨刀盤靠近逐漸隆起。盾構(gòu)機(jī)與軌道交通 2 號線上行線隧道交叉軸線點(diǎn)為 SU 20。

（2）工況 2。首臺盾構(gòu)機(jī)刀盤位于運(yùn)營線正下方。上行線盾構(gòu)機(jī) 1 154 環(huán)推進(jìn)完成，盾構(gòu)機(jī)刀盤位于軌道交通 2 號線上行線正下方。此時最大隆起點(diǎn)為 SU 15 對應(yīng)的沉降值為 1.64 mm，軸線點(diǎn) SU 20 對應(yīng)的沉降值為 0.99 mm。過軌道交通 2 號線上行線中心線，切口土壓力應(yīng)相應(yīng)緩慢增加。

隨著盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)掘進(jìn)，盾尾離軌道交通 2 號線上行線越來越近，盾尾同步注漿將會對 2 號線上行線隧道產(chǎn)生影響。此時影響沉降因素較復(fù)雜，土壓與盾尾注漿均會影響隧道的隆沉。

（3）工況 3。首臺盾構(gòu)機(jī)刀盤位于運(yùn)行線正下方，盾尾剛出運(yùn)營線。上行線盾構(gòu)機(jī) 1 166 環(huán)推進(jìn)完成，盾構(gòu)機(jī)刀盤位于軌道交通 2 號線下行線下方，盾尾剛出軌道交通 2 號線上行線。此時上行線最大隆起點(diǎn)為 SU 16 對應(yīng)的沉降值為 1.65 mm，軸線點(diǎn) SU 20 對應(yīng)的沉降值為 1.27 mm，如圖 4 所示。

圖 4 刀盤位于軌交 2 號線下行線下方，盾尾剛出軌交 2 號線上行線沉降圖

此時對于軌道交通 2 號線上行線隧道而言，影響其隆沉變化的最大因素為盾尾注漿及土層固結(jié)沉降變化。在推進(jìn)期間先忽視土層固結(jié)沉降引起的變化，主要考慮盾尾注漿作用。

（4）工況 4。首臺盾構(gòu)機(jī)盾尾剛脫出運(yùn)營線下方。上行線盾構(gòu)機(jī) 1 178 環(huán)推進(jìn)完成，盾構(gòu)機(jī)盾尾剛脫出軌道交通 2 號線下行線下方。此時上行線最大隆起點(diǎn)為 SU 14 對應(yīng)的沉降值為1.41 mm，軸線點(diǎn) SU 20 對應(yīng)的沉降值為 0.69 mm；下行線最大隆起點(diǎn) SU 22 對應(yīng)的沉降值為 1.86 mm，軸線點(diǎn) SU 20 對應(yīng)的沉降值為 1.41 mm。

（5）工況 5。下行線盾構(gòu)機(jī)刀盤靠近運(yùn)營線（初次產(chǎn)生隆沉疊加效應(yīng)）。下行線盾構(gòu)機(jī) 1 148 環(huán)推進(jìn)完成，盾構(gòu)機(jī)刀盤距離 2 號線上行線平面投影 5.6 m。此時上行線最大隆起點(diǎn) SU 16 對應(yīng)的沉降值為 2.04 mm，軸線點(diǎn) SU 20 對應(yīng)的沉降值為 1.47 mm，SU 30 對應(yīng)的沉降值為 1.26 mm，如圖 5 所示。

圖 5 后臺盾構(gòu)機(jī)刀盤靠近軌交 2號線沉降圖

（6）工況 6。下行線盾構(gòu)機(jī)刀盤位于運(yùn)營線正下方（產(chǎn)生隆沉疊加效應(yīng)）。下行線盾構(gòu)機(jī) 1157 環(huán)推進(jìn)完成，盾構(gòu)機(jī)刀盤位于軌道交通 2 號線上行線正下方。此時上行線最大隆起點(diǎn) SU 16 對應(yīng)的沉降值為 2.27 mm，軸線點(diǎn) SU 20 對應(yīng)的沉降值為1.78 mm，SU 30 對應(yīng)的沉降值為 1.28 mm，如圖 6 所示。

圖 6 下行線盾構(gòu)機(jī)切口到達(dá)軌交 2 號線上行線正下方時沉降曲線圖（實(shí)際值）

由于新建軌道交通 15 號線隧道上下行線設(shè)計中心間距約為 16 m，相鄰盾構(gòu)機(jī)近距離掘進(jìn)本身就會對土層產(chǎn)生二次擾動。本工程 2 條新建隧道在 20 d 內(nèi)先后穿越軌道交通 2號線上下行線，更是大幅增加了已建隧道沉降控制的難度。此階段為下行線盾構(gòu)機(jī)切口靠近 2 號線上行線時產(chǎn)生的第一次由相鄰盾構(gòu)掘進(jìn)引起的隆沉疊加效應(yīng)。

隆沉曲線模擬值發(fā)現(xiàn)其與下行線盾構(gòu)機(jī) 1 157 環(huán)推進(jìn)完成時的沉降曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)十分相似，唯一不同點(diǎn)是模擬曲線右側(cè)隆起最高峰比例大于實(shí)際電子水平尺曲線右側(cè)最高峰。此現(xiàn)象是由于在模擬的時候把上下行線穿越時的最大隆起值視作相同，而實(shí)際情況是下行線在穿越的時候其最大隆起低于上行線，因此實(shí)際隆沉曲線顯示出來的右側(cè)最高峰低于模擬值。

在發(fā)現(xiàn)隆沉疊加效應(yīng)規(guī)律后，對之后的沉降控制也相應(yīng)作了調(diào)整，使得隧道沉降一直控制在理想范圍內(nèi)。

4 結(jié) 語

上海市軌道交通 15 號線穿越運(yùn)營軌道交通 2 號線，2019 年 10 月 8 日開始，至 2019 年 10 月 24 日結(jié)束，歷時 17 d。本工程在盾構(gòu)機(jī)穿越軌道交通 2 號線前、中、后 3 個階段中，軌道交通 2 號線電子水平尺最大隆起點(diǎn)始終 ≤ 3 mm，最小沉降點(diǎn)始終 ≥ －1 mm。根據(jù)上海市軌道交通運(yùn)行有關(guān)安全規(guī)定及設(shè)計要求，盾構(gòu)機(jī)穿越施工時的軌道交通 2 號線電子水平尺沉降要求—隧道結(jié)構(gòu)縱向沉降與隆起在 ± 5 mm 內(nèi)，本次穿越施工任務(wù)順利完成。

相鄰盾構(gòu)機(jī)近距離掘進(jìn)會對土層產(chǎn)生二次擾動，大幅增加了已建隧道沉降控制的難度。本文以工程實(shí)際案例分析、研究相鄰盾構(gòu)機(jī)短期內(nèi)先后穿越已建隧道引起隆沉疊加效應(yīng)，取得以下結(jié)論。

（1）第 2 臺盾構(gòu)機(jī)切口接近運(yùn)營隧道時，首次產(chǎn)生由相鄰盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)引起的隆沉疊加效應(yīng)。

（2）通過運(yùn)用隆沉疊加效應(yīng)模擬出第 2 臺盾構(gòu)機(jī)穿越運(yùn)營隧道的沉降理論值，為穿越施工提供沉降參考值，以及時調(diào)整施工參數(shù)，避免由于忽略疊加效應(yīng)而導(dǎo)致運(yùn)營隧道隆沉變化過大。

（3）模擬計算和施工實(shí)際工況存在一定的偏差，施工過程中必須及時分析與調(diào)整。