張文賀

（中國鐵建大橋工程局集團第二工程有限公司 廣東深圳 518000）

隧道下穿施工項目難度大、施工環(huán)境復(fù)雜，在施工中容易造成對周邊環(huán)境如建筑物安全的影響。因此，我們需要采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)對措施，對新隧道從既有隧道下面垂直穿過時產(chǎn)生的變形影響方面予以控制。近年來，筆者就盾構(gòu)隧道穿越施工引起的土體擾動問題進行了諸多的研究，得出了相應(yīng)的施工控制措施，既保證近距離疊交施工安全穩(wěn)定，又能減少隧道擾動。對于城市地下軌道交通開發(fā)利用來說，該技術(shù)研究成果具有很大的應(yīng)用指導(dǎo)價值。

一、工程概況

某城市軌道交通6號線工程第19個站，車站位于中新大道西與星海街的交叉路口，沿中新大道西布置，為地下二層島式站。該站為工程中間站，往西為中新大道西站，往東為李公堤西站。車站大里程端盾構(gòu)為始發(fā)、小里程端連接中新大道西站～星海街站明挖區(qū)間。該車站為地下二層島式站，采用單柱雙跨（局部為雙柱三跨）現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)。經(jīng)過現(xiàn)場勘察，對數(shù)據(jù)采用數(shù)值模擬分析，經(jīng)過三維模型進行分析計算，通過數(shù)值模擬計算結(jié)果得到地鐵盾構(gòu)下穿臨近已運營地鐵隧道的擾動程度，用于指導(dǎo)施工，確保地鐵隧道運營安全。相關(guān)參數(shù)獲得之后，采用計算分析的方法，對已運營地鐵隧道擾動影響進行分析，得出結(jié)論為經(jīng)過開發(fā)之后，既有隧道結(jié)構(gòu)位移最大的監(jiān)測點產(chǎn)生了一定的沉降，地表豎向位移變化與既有隧道結(jié)構(gòu)位移變化趨向一致，既有隧道右線結(jié)構(gòu)和上方地表出現(xiàn)了較大沉降，尤其是在盾尾發(fā)生了突出，導(dǎo)致地表沉降數(shù)值超過預(yù)定范圍。

二、盾構(gòu)施工下穿隧道既有線路技術(shù)分析。

（一）進場前的準(zhǔn)備工作

組裝調(diào)試前，項目部整個過程進行周密的籌劃，對所用設(shè)備材料進行詳細的準(zhǔn)備，對人員進行精心的組織。組裝時按照既定的方案，結(jié)合現(xiàn)場的情況進行高質(zhì)、高效、安全的組裝工作。試驗段進行圍巖量測、地表建筑物監(jiān)測、爆破地震波振動速度量測，根據(jù)測量結(jié)果及時修正施工方法、鉆爆設(shè)計參數(shù)及循環(huán)進尺。隧道拱頂路面沉降觀測采用電子水平儀、水準(zhǔn)尺。收斂變形量測在隧道開挖后，周邊點的位移是圍巖和初期支護力學(xué)形態(tài)變化最直接、最明顯的反映，凈空的變化是圍巖變形最明顯的體現(xiàn)。

（二）施工階段的技術(shù)應(yīng)用

為了確保既有隧道的結(jié)構(gòu)、運營和新建鐵路隧道的施工安全，經(jīng)過反復(fù)的方案論證和優(yōu)化，將開挖爆破震動控制到最低限度，以保證既有隧道的安全，減少既有隧道下沉和變形量。為實現(xiàn)上述目的，Ⅴ級巖段采用中隔壁（CRD）法施工。為確保地表隧道及其行車的安全，有效控制爆破產(chǎn)生的振動對地表高速公路隧道的影響，爆破技術(shù)方案主要從兩個方面考慮，一是采用爆破干擾降震技術(shù)降低爆破對圍巖的震動；二是采用振動測試儀檢測爆破震速，確保震動速度不超過安全震速（10cm/s）。為了更好地控制爆破規(guī)模，采用短進尺、控制一次性起爆藥量的方法來減弱新建隧道爆破地震波的強度。同時，采用預(yù)裂爆破、阻隔減弱地震波向瑞坡隧道傳播、擴散，利用微差爆破技術(shù)達到干擾降震的目的。

隧道初期支護及襯砌施作技術(shù)應(yīng)用——初期支護緊隨開挖工作面及時施做，盡量減少圍巖暴露時間，控制圍巖變形，防止圍巖松動。噴射混凝土采用濕噴法施工，嚴格控制各種原材料的摻配，保證砼施工的和易性及噴層強度穩(wěn)定；鋼支撐重點控制拱腳穩(wěn)定，鋼拱架鎖腳錨桿均采用φ42鋼花管。初期支護及襯砌施作嚴格按照“重地質(zhì)、超前支護、弱爆破，短進尺，少擾動，早噴錨，勤量測，早成環(huán)，二次襯砌緊跟”的規(guī)則控制。[1]

1.平衡盾構(gòu)背土以及地層沉降量，控制土倉壓力

施工過程中根據(jù)出土情況進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取，對獲得的數(shù)據(jù)如土體推力、出土數(shù)量、土體壓力進行分析，得到壓力波動差值、平衡土體壓力等參數(shù)，為施工提供依據(jù)，便于施工環(huán)節(jié)進行技術(shù)調(diào)整。嚴格控制差值是為了降低平衡波動，防止超挖、欠挖發(fā)生。

2.嚴格控制盾構(gòu)的推進速度

正確下達每班掘進指令，建議推進速度應(yīng)控制在2.0～3.0cm/min，并在推進過程中保持勻速，減少擾動周圍土體，根據(jù)實際情況和理論依據(jù)加以施工及時調(diào)整，如排土量控制在理論值的95%，即38.5～39.9立方米/環(huán)，施工中保持每日推進5～6環(huán)的推進速度，保持均衡施工，與出土速度匹配，盡量長時間停機事故發(fā)生，做到均衡施工。

3.嚴格控制盾構(gòu)的糾偏量

盾構(gòu)施工過程中，工程技術(shù)人員會根據(jù)以往盾構(gòu)穿越鐵路的經(jīng)驗，精準(zhǔn)獲得地面荷載、地質(zhì)變化、隧道沉降、地層埋深等參數(shù)，并且還要對各類設(shè)備進行檢測，如刀盤扭矩、千斤頂?shù)耐屏Φ?，?jīng)過跟蹤勘探、測量信息、跟蹤調(diào)整，控制每次糾偏的量。小偏差應(yīng)及時糾正，防止出現(xiàn)盾構(gòu)過程中數(shù)據(jù)偏差嚴重的問題。這要求盾構(gòu)機操作人員須操作得當(dāng)、嚴格執(zhí)行指令。

4.同步注漿和二次注漿

為控制地面沉降，進行同步和二次注漿。根據(jù)盾構(gòu)的形式和地質(zhì)情況，對地層進行甄別，如粘土層土壓力作用要均勻，淤泥質(zhì)土層注意迅速注漿，對砂層確保注漿穩(wěn)定，對自穩(wěn)性較差的地層確保使管片組成的襯砌環(huán)早期穩(wěn)定，在盾尾間隙產(chǎn)生的同時迅速注漿以填充盾尾間隙，確保注漿及時。根據(jù)盾構(gòu)的形式和掘削土層的性質(zhì)，準(zhǔn)確選用相應(yīng)的注漿材料、注入時期、范圍和施工工法選擇是關(guān)鍵[2]。采取二次注漿的方法，確保盾構(gòu)均衡勻速施工，盾構(gòu)姿態(tài)變化不可過大、過頻。每隔5環(huán)檢查管片的超前量，隧道軸線和盾構(gòu)軸線折角變化不能超過0.4%。

為防止與管片間夾角過大造成土體損失，可采用穩(wěn)坡法、緩坡法推進，隨出土箱數(shù)和千斤頂行程逐漸變化，推進時不急糾、不猛糾，避免盾構(gòu)，多注意觀察管片與盾殼的間隙，相對區(qū)域油壓注意動態(tài)變化以減少盾構(gòu)施工對地表的影響[3]。

（三）施工安全措施

1.施工生產(chǎn)將建筑物安全及管線安全擺在首要位置。要加強施工管理，嚴格控制施工程序，防止因施工不當(dāng)而對周邊建筑物及管線產(chǎn)生不良影響。

2.結(jié)合本標(biāo)段盾構(gòu)穿越既有運營隧道這一特點，加強對橋河的調(diào)查排查，掌握其橋梁基礎(chǔ)形式、河底標(biāo)高、水流、深度等第一手資料，必要時根據(jù)實際情況制定針對性措施，保證其安全。

3.根據(jù)盾構(gòu)施工要求，在盾構(gòu)機選型時，選擇了適應(yīng)性強、性能良好的盾構(gòu)機進行施工，從注漿、推力、扭矩、開口率等多個參數(shù)方面擇優(yōu)選擇；同時，施工中將采用進口盾尾密封刷、進口油脂和優(yōu)質(zhì)的泡沫添加劑。這些都為順利穿越奠定了堅實的基礎(chǔ)。

4.對盾構(gòu)機進行全面檢修和圍護，配置易損易壞的配件和備件，并制定好在隧道內(nèi)檢修的預(yù)案，一旦盾構(gòu)機或后配套設(shè)備出現(xiàn)故障，按預(yù)案進行應(yīng)急檢修；檢查盾尾密封系統(tǒng)的工作情況，必要時更換盾尾密封刷，確保不出現(xiàn)漏漿漏水現(xiàn)象。

5.盾構(gòu)機掘進通過試推進摸索出與穿越房屋工況大致相同的各項最佳參數(shù)，確立通過建筑物的最妥善的掘進方法，提高變形的預(yù)測解析精度，布置合理的保護措施。

6.盾構(gòu)機穿越階段應(yīng)低速、勻速掘進，控制盾構(gòu)機掘進速度在2～3cm/min，防止因掘進速度快導(dǎo)致姿態(tài)變化量大而造成的土體擾動加大；嚴格控制盾構(gòu)機的姿態(tài)，盾構(gòu)機糾偏時，采取勤糾慢糾的原則；及時進行同步注漿和二次注漿，增設(shè)一臺同步注漿泵，嚴格控制同步注漿量及注漿壓力，根據(jù)注漿速度和注漿量調(diào)整推進速度，防止推進過快而注漿速度慢導(dǎo)致地層沉降[4]。

（四）加強施工監(jiān)測

對周邊環(huán)境進行全方位的監(jiān)測，特別是報警值的設(shè)定，還要同有關(guān)管線的業(yè)主單位溝通，根據(jù)房屋的新舊程度、基礎(chǔ)類型、年代、結(jié)構(gòu)形式等綜合確定，必要時要提高標(biāo)準(zhǔn)，確保萬無一失。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時，應(yīng)增設(shè)監(jiān)測項目或監(jiān)測點位、加大監(jiān)測頻率，為施工提供第一手資料。制定詳細應(yīng)急預(yù)案，準(zhǔn)備充足的應(yīng)急物資和設(shè)備，配備專業(yè)應(yīng)急搶險隊伍，加強演練，險情發(fā)生時做到快速處置，最大程度地減小對周邊環(huán)境造成的不利影響。

三、盾構(gòu)施工下穿隧道既有線路技術(shù)注意事項

（一）保持開挖面的穩(wěn)定，解決土壓帶來的問題，需要對土體改良和圖層處理，控制土體的塑性和泌水性、流動性。對土體進行處理，進行開挖，采用盾構(gòu)掘進技術(shù)，可以增大土體流動性，確保開挖的土體和刀壁附和。

（二）盾構(gòu)掘進注意保持盾構(gòu)排土量控制螺旋輸送機的額轉(zhuǎn)速。

（三）注意注漿方式的選擇，了解地面的沉降，利用盾構(gòu)機管片脫出盾尾產(chǎn)生的縫隙進行注漿填充[5]。壁后注漿可以避免盾構(gòu)推進產(chǎn)生強大的推動力傳遞到圍巖上。

（四）管片施工中走向和管片姿態(tài)十分關(guān)鍵。對于管片拼接的姿態(tài)選擇，要注意根據(jù)計算值，在允許的偏差內(nèi)保持隧道設(shè)計軸線沿著盾構(gòu)機推進的方向前進，嚴格控制環(huán)面的平整度。

四、結(jié)束語

隧道下穿既有線路施工中，對施工中引起地面和臨近建筑物變形應(yīng)提起重視。為防止塌陷等安全問題，更好地將安全問題解決措施等落在實處，就要做好地下穿隧道空間掘進，對當(dāng)前盾構(gòu)法不斷進行技術(shù)創(chuàng)新和實踐，為施工項目質(zhì)量提升發(fā)揮作用。