李 博，趙俊杰

（1.中鐵二十一局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，山東 濟(jì)南 250000；2.上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院，上海市 201620）

0 引言

伴隨我國城市地鐵建設(shè)的日益發(fā)展，地鐵線路日益增多。在一些城市，多條地鐵線路同時(shí)施工的局面比比皆是，新建盾構(gòu)隧道穿越既有建筑物或多條隧道并行施工的情況愈來愈頻繁。盾構(gòu)掘進(jìn)必將對(duì)周圍地層產(chǎn)生一定的擾動(dòng)，從而影響周邊結(jié)構(gòu)物的安全性和穩(wěn)定性。雖說我國已經(jīng)在盾構(gòu)法用于地鐵隧道建設(shè)中累積了豐富的經(jīng)驗(yàn)[1-2]，但由于地質(zhì)條件的差異性和不確定性,以及地下工程周邊環(huán)境的復(fù)雜性等因素的影響[3]，地鐵盾構(gòu)近距離穿越既有隧道或者新建構(gòu)筑物問題仍然是盾構(gòu)施工中經(jīng)常遇到的難點(diǎn)問題[4-6]。

蘭州地鐵2 號(hào)線出入線暗挖隧道與主線公定區(qū)間盾構(gòu)隧道在接收端存在并行段，暗挖和盾構(gòu)施工的原設(shè)計(jì)方案為“暗挖完成后再行盾構(gòu)施工”。由于受拆遷、地質(zhì)條件和環(huán)境等因素影響，暗挖施工進(jìn)度滯后，從而影響主線盾構(gòu)施工進(jìn)度。為保證主線公定區(qū)間隧道如期貫通，將原設(shè)計(jì)方案變更為“左線接收端影響范圍45 m 暗挖暫停開挖，待盾構(gòu)貫通后，再行開挖”。為保證盾構(gòu)施工出洞安全風(fēng)險(xiǎn)可控，對(duì)影響范圍內(nèi)暗挖區(qū)域采取了深孔無收縮雙液（WSS）注漿等措施。同時(shí)，為防止管片側(cè)移現(xiàn)象發(fā)生，對(duì)盾構(gòu)管片采用了增加環(huán)向支撐，另并行施工影響范圍45 m 內(nèi)布設(shè)測(cè)斜孔，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盾構(gòu)掘進(jìn)過程對(duì)暗挖隧道的影響。以下將結(jié)合具體工程概況和施工過程監(jiān)測(cè)，對(duì)該施工方案和措施的效果進(jìn)行分析和探討。

1 工程概況

蘭州市城市軌道交通2 號(hào)線一期工程2-KC-2標(biāo)段，西起公交五公司站，東至定西路站。沿線包含公交五公司站、公交五公司站～定西路站區(qū)間、定西路站、排洪南路停車場(chǎng)、停車場(chǎng)出入場(chǎng)線。

公交五公司站～定西路站區(qū)間，右線長(zhǎng)827.998 m，左線長(zhǎng)732.794 m。該區(qū)間起于公交五公司站大里程端，以地下方式敷設(shè)，沿火車站東路與排洪南路停車場(chǎng)出入線并行，后下穿排洪溝，止于定西路站小里程端。公定盾構(gòu)區(qū)間與出入場(chǎng)線暗挖隧道的位置關(guān)系如圖1、圖2 所示。

圖1 盾構(gòu)區(qū)間與出入場(chǎng)線位置平面示意圖

圖2 盾構(gòu)區(qū)間與出入場(chǎng)線位置斷面示意圖（單位：mm）

其中，對(duì)于區(qū)間與停車場(chǎng)出入線并行段，原設(shè)計(jì)施工方案為：

（1）出入場(chǎng)線暗挖區(qū)間先貫通（襯砌完成），然后盾構(gòu)下穿和并行通過。

（2）公定區(qū)間左線接收端45 m 范圍地上和地下無加固處理措施。

（3）對(duì)于暗挖區(qū)間，在L/RK 0+024.300～L/RK 0+069.300 范圍內(nèi)采用徑向注漿方式對(duì)盾構(gòu)與暗挖隧道間土體進(jìn)行加固處理。注漿管長(zhǎng)度2.5 m，環(huán)向間距1.2 m，縱向間距1.2 m。采用水泥漿注漿，注漿管采用φ32×3.25 鋼焊管。加固后，土體的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于10 kPa。

由于受拆遷、地質(zhì)條件和環(huán)境等因素影響，暗挖隧道施工進(jìn)度滯后，從而影響主線盾構(gòu)施工進(jìn)度。為保證主線公定區(qū)間隧道如期貫通，將原設(shè)計(jì)方案變更為“左線接收端影響范圍45 m 暗挖暫停開挖，待盾構(gòu)貫通后，再行開挖”。具體變更實(shí)施方案及其對(duì)應(yīng)處理措施如下所述。

2 變更后施工方案及措施

變更后工序方案：公定區(qū)間左線盾構(gòu)先行出洞，與左線盾構(gòu)并行段45 m 暗挖隧道暫停開挖，待左線盾構(gòu)貫通后再行施工。

變更后施工安全應(yīng)對(duì)措施涉及范圍為：公定區(qū)間盾構(gòu)隧道接收端45 m，即并行段。暗挖和盾構(gòu)分別采用不同的施工處理措施。

（1）暗挖區(qū)間施工應(yīng)對(duì)措施

a.北側(cè)邊洞，從車站往東30 m 范圍，進(jìn)行洞內(nèi)深孔W SS 注漿，拱頂上2 m，拱底下1 m，暗挖結(jié)構(gòu)外擴(kuò)2 m 范圍內(nèi)注漿。同時(shí)取消本次變更范圍內(nèi)（北側(cè)邊洞）掌子面超前注漿，以及與盾構(gòu)正線小凈距徑向注漿。其中，WSS 全斷面注漿設(shè)計(jì)圖如圖3、圖4所示。

圖3 WSS 全斷面注漿橫斷面圖

圖4 WSS 全斷面注漿平面圖（單位：mm）

b.中導(dǎo)洞中隔墻施工完后的臨時(shí)換撐須及時(shí)架設(shè)。

c.增加與正線區(qū)域夾土層的土體測(cè)斜孔布置，車站端須加密布置。中導(dǎo)洞內(nèi)增加水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。盾構(gòu)通過時(shí)須增加監(jiān)測(cè)頻率。

（2）公定盾構(gòu)區(qū)間施工應(yīng)對(duì)措施

a.暗挖隧道開挖前對(duì)成型管片增加環(huán)向支撐措施。為防止暗挖隧道后期開挖過程已成型管片一側(cè)開挖卸載，造成管片側(cè)移現(xiàn)象發(fā)生，在暗挖隧道開挖前對(duì)成型管片增加環(huán)向支撐措施，每2 環(huán)布置環(huán)向鋼支撐進(jìn)行管片穩(wěn)定性加固。環(huán)向鋼支撐結(jié)構(gòu)及布置圖如圖5 所示。

圖5 環(huán)向鋼支撐結(jié)構(gòu)橫斷面布置與設(shè)計(jì)

b.接收端加強(qiáng)監(jiān)測(cè)并增設(shè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在調(diào)整施工工序后，原有盾構(gòu)施工地表點(diǎn)、管線點(diǎn)、建筑物點(diǎn)的加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，同時(shí)在左線接收端增設(shè)4 個(gè)測(cè)斜孔監(jiān)測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)布設(shè)原則是：接收端地表點(diǎn)按照每10 m一個(gè)斷面，每個(gè)斷面上布設(shè)9 個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)間距5 m，并在兩個(gè)斷面中間增設(shè)一個(gè)隧道中心線點(diǎn)；管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)同樣按照10 m 進(jìn)行布設(shè)，建筑物點(diǎn)在建筑物四角以及每邊增加測(cè)點(diǎn)，間距不超過20 m。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置斷面如圖6、圖7 所示。

圖6 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置平面（單位：mm）

圖7 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置斷面（單位：mm）

3 施工過程監(jiān)測(cè)及效果評(píng)價(jià)

根據(jù)上述施工方案，左線盾構(gòu)并行段45 m 范圍內(nèi)先行施工。整個(gè)施工從2020年10月30 日開始至2020年11月3 日，并行段施工結(jié)束。在施工過程中，對(duì)暗挖區(qū)隧道凈空收斂、拱頂沉降、地面沉降和土層水平位移進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。各項(xiàng)監(jiān)測(cè)結(jié)果分別如下各圖所示。

（1）暗挖隧道各測(cè)點(diǎn)凈空收斂和變化規(guī)律

暗挖隧道各測(cè)點(diǎn)凈空收斂和變化規(guī)律如圖8 所示。

圖8 暗挖隧道各測(cè)點(diǎn)凈空收斂變化曲線

如圖8 所示，布設(shè)在拱腰處的凈空監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每隔15 m 一斷面設(shè)凈空收斂測(cè)線。在盾構(gòu)先行施工過程中，從盾構(gòu)并行段開始，10月31 日各測(cè)點(diǎn)收劍值較大，且各測(cè)點(diǎn)值較分散，到在11月2 日盾構(gòu)施工通過并行段后，收斂值逐漸減小，各測(cè)點(diǎn)值相對(duì)較集中。盾構(gòu)推時(shí)過程中對(duì)并行段的暗挖隧道凈空也產(chǎn)生了一定的影響，但影響程度較小，暗挖隧道整體相對(duì)穩(wěn)定。

（2）暗挖隧道拱頂沉降值和變化規(guī)律

暗挖隧道拱頂沉降值和變化規(guī)律曲線如圖9 所示。

圖9 暗挖隧道拱頂各測(cè)點(diǎn)沉降值及變化曲線

如圖9 所示，沿北側(cè)邊洞隧道軸線45 m 范圍內(nèi)每隔15m 在拱頂設(shè)一測(cè)點(diǎn)作沉降曲線。在并行段10月31 日盾構(gòu)推進(jìn)開始時(shí)，隧道拱頂各測(cè)點(diǎn)沉降值最大值3.1 m m。隨著盾構(gòu)的推進(jìn)至盾構(gòu)出洞，各沉降值均逐漸減小，并趨于穩(wěn)定。各測(cè)點(diǎn)累積沉降值也有差異，越靠近盾構(gòu)暗挖隧道部分拱頂沉降值越大，變化也越明顯。由此可見，盾構(gòu)近距離并行施工造成了在建暗挖隧道下沉，但是沉降值較小，在合理范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)造成損傷或破壞。這也進(jìn)一步體現(xiàn)了在暗挖區(qū)段采取WSS 全斷面注漿加固措施效果明顯，對(duì)阻止暗挖隧道沉降或變形發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

（3）盾構(gòu)接收端地表沉降變化曲線

盾構(gòu)接收端地表沉降變化曲線如圖10 所示。

圖10 盾構(gòu)接收端地表沉降值及變化曲線

如圖10 所示，以接收端610 環(huán)地表橫斷面在隧道中軸線上設(shè)一監(jiān)測(cè)點(diǎn)，后3 m 一個(gè)間距向兩邊各設(shè)兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)作地表沉降曲線。在盾構(gòu)接收端施工中，各測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生了明顯的地表沉降。從10月31 日開始至11月3 日，盾構(gòu)推進(jìn)過程中，地表沉降值累積近40 mm，單日增長(zhǎng)速率高。11月3 日到11月7 日期間，地表沉降基本趨于穩(wěn)定。這說明，盾構(gòu)接收端施工對(duì)地表沉降影響較大。從現(xiàn)場(chǎng)情況來看，沉降較大的部分原因是接收端覆土相對(duì)較淺，且地表淺層有一地下水管滲漏使土體軟化。另外，相比較而言，盾構(gòu)施工對(duì)接收端地表沉降的影響相對(duì)于暗挖隧道拱頂沉降非常顯著。這也從另外一個(gè)角度體現(xiàn)了并行段暗挖隧道采用WSS 全斷面注漿加固拱施對(duì)阻止隧道拱頂沉降的有效性。

（4）土體不同深度水平位移變化規(guī)律

在施工過程中，盾構(gòu)接收端共增設(shè)4 個(gè)測(cè)斜孔，對(duì)土體不同深度水平位移進(jìn)行加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。從10月30日開始監(jiān)測(cè)至11月7 日全過程監(jiān)測(cè)盾構(gòu)并行段施工過程，在4 個(gè)孔均監(jiān)測(cè)到了土體水平位移的明顯變化，總體變化規(guī)律基本一致。其中近暗挖隧道區(qū)的3 號(hào)測(cè)斜孔監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖11 所示。

圖11 施工中土體沿深度水平位移變化曲線

由圖11 可見，布設(shè)在各層土的中部或界面上的土體分層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，沿不同的深度，土體水平位移變化差異較大，整體呈現(xiàn)水平位移隨深度不斷增加的趨勢(shì)，并在深度13～14 m 處水平位移出現(xiàn)最大值，該區(qū)域正是處于盾構(gòu)隧道埋深區(qū)域。從10月31 日盾構(gòu)開始推進(jìn)至11月3 日出洞期間，水平位移增長(zhǎng)較大；11月3 日至至11月7 日期間水平位移增長(zhǎng)較少，基本趨于穩(wěn)定。這一變化規(guī)律與圖10 所示的地表沉降規(guī)律一致，但是累積最大水平位移僅為8.2 mm，相對(duì)于地表最大沉降其值較小。這可說明本文所述的施工方案與措施對(duì)于土體水平位移的控制效果明顯。

4 結(jié)論

綜合上述施工方案和措施及施工過程中不同區(qū)域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的匯總分析，主要結(jié)論如下：

（1）蘭州地鐵2 號(hào)線出入線暗挖隧道與主線公定區(qū)間盾構(gòu)隧道并行施工的變更方案和措施可行，按計(jì)劃工期實(shí)現(xiàn)了左線盾構(gòu)與暗挖隧道并行段安全出洞，暗挖隧道已施工部分襯砌結(jié)構(gòu)未受影響，施工過程安全可控，效果明顯。

（2）對(duì)于盾構(gòu)隧道與暗挖隧道并行施工方案的制定，重點(diǎn)和難點(diǎn)在于盾構(gòu)開挖出洞對(duì)在建暗挖隧道的影響，以及控制并行區(qū)域內(nèi)土體的水平位移，施工過程中水平位移對(duì)于并行隧道的相互影響大于豎向位移。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來看，本方案較好地限制了暗挖隧道土體的水平位移，保證了并行段在建暗挖隧道結(jié)構(gòu)的安全。

（3）本文中采取的盾構(gòu)隧道與暗挖隧道近距離并行的施工方案和措施，可為同類型工程施工方案的制定提供參考。此外，文中給出的施工監(jiān)測(cè)所得各類數(shù)據(jù)對(duì)于盾構(gòu)隧道與在建暗挖隧道近距離并行施工力學(xué)特性的理論計(jì)算研究也具有一定的科學(xué)意義和參考價(jià)值。