夏 鋒

(中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司，河南 鄭州 450000)

1 工程概況

1.1 7號(hào)線龍門(mén)路站—張家村站

龍門(mén)路站—張家村站區(qū)間盾構(gòu)段起止里程為左DK4+662.016～左DK6+313.586，右DK4+662.016～右DK6+313.236，左線長(zhǎng)度為1 651.570單線延米，右線長(zhǎng)度為1 651.220單線延米，全長(zhǎng)3 302.790單線延米。

龍門(mén)路站—張家村站區(qū)間盾構(gòu)段采用2臺(tái)盾構(gòu)從龍門(mén)路站南端頭井先右線后左線間隔1個(gè)月始發(fā)，向南掘進(jìn)到達(dá)張家村站明挖段端頭井解體、吊出。

盾構(gòu)隧道采用預(yù)制鋼筋混凝土管片襯砌，襯砌環(huán)外徑6 200 mm，內(nèi)徑5 500 mm，襯砌環(huán)厚度350 mm，襯砌環(huán)寬度1 500 mm，上跨段采用Ⅱ型加強(qiáng)管片。

1.2 4號(hào)線工程豐慶路站—文化路站

區(qū)間左、右線共設(shè)置2組平面曲線，曲線半徑均為410 m，線間距為14 m～37.5 m。4號(hào)線左線隧道盾構(gòu)管片已加強(qiáng)配筋并增設(shè)徑向注漿孔，管片為Ⅲ型管片，盾構(gòu)隧道襯砌尺寸同7號(hào)線。左線隧道頂部180°范圍內(nèi)已通過(guò)注漿孔對(duì)地層進(jìn)行注漿加固。

1.3 7號(hào)線與4號(hào)線隧道位置關(guān)系

軌道交通7號(hào)線區(qū)間隧道上跨4號(hào)線隧道[1]，4號(hào)線隧道先于7號(hào)線隧道施工，7號(hào)線隧道施工時(shí)4號(hào)線已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。跨越處左線曲線半徑1 800 m，右線曲線半徑1 500 m。

7號(hào)線龍門(mén)路站—張家村站區(qū)間隧道與4號(hào)線豐慶路站—文化路站區(qū)間左線隧道的平面關(guān)系為并行-逐漸接近-上跨-逐漸遠(yuǎn)離。

隧道上跨4號(hào)線豐慶路站—文化路站區(qū)間左線(4號(hào)線區(qū)間交叉點(diǎn)里程為左DK4+269.580、左DK4+320.066，交角約14°～19°)，上跨段4號(hào)線區(qū)間左線隧道埋深約14.76 m～15.81 m(所在土層為②42粉砂、②51細(xì)砂)，7號(hào)線隧道埋深6.32 m～8.27 m(所在土層為②32黏質(zhì)粉土、②33黏質(zhì)粉土、②22粉質(zhì)黏土)。上跨段正上方7號(hào)線隧道右線隧道與4號(hào)線左線隧道豎向距離1.66 m，如圖1所示。

2 上跨4號(hào)線區(qū)間結(jié)構(gòu)工前評(píng)價(jià)

1)豎向變形。

4號(hào)線區(qū)間左線節(jié)點(diǎn)里程為DK4+269.580，最大變形為1.24 mm(上浮)，確定區(qū)間范圍內(nèi)豎向變形情況良好。

2)水平收斂。

三維激光掃描檢測(cè)上跨段內(nèi)最大橫向收斂最大值為22 mm,位于251環(huán)，里程為左DK4+288.991，確定區(qū)間范圍內(nèi)水平收斂、橢圓度情況良好。

3)錯(cuò)臺(tái)及病害結(jié)果分析。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排查數(shù)據(jù)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，左右均無(wú)管片錯(cuò)臺(tái)超過(guò)±20 mm,左右線均無(wú)滲漏水病害，該區(qū)間管片情況良好。

4)4號(hào)線管片背后注漿效果檢測(cè)。

采用地質(zhì)雷達(dá)方法進(jìn)行隧道洞內(nèi)空洞檢測(cè)，文化路站至豐慶路站盾構(gòu)區(qū)間右線管片背后未見(jiàn)明顯空洞異常反映。

3 上跨4號(hào)線前風(fēng)險(xiǎn)影響分析

采用MIDAS-GTS有限元計(jì)算軟件對(duì)7號(hào)線盾構(gòu)通過(guò)4號(hào)線區(qū)間進(jìn)行了實(shí)際施工工況的三維模擬，分析7號(hào)線右線盾構(gòu)貫通、雙線盾構(gòu)貫通分別對(duì)4號(hào)線左線隧道最大橫向位移、縱向位移、隆超的影響值(見(jiàn)表1)。

表1 7號(hào)線盾構(gòu)上跨4號(hào)線前風(fēng)險(xiǎn)影響分析值

4 上跨4號(hào)線前技術(shù)準(zhǔn)備措施

1)以左右線盾構(gòu)機(jī)通過(guò)4號(hào)線區(qū)間影響區(qū)(穿越4號(hào)線區(qū)間 隧道及前后9 m范圍內(nèi))之前的100 m區(qū)段作為盾構(gòu)施工試驗(yàn)段。

2)試掘進(jìn)參數(shù)如表2所示。設(shè)置：試掘進(jìn)階段選定7個(gè)施工管理的指標(biāo)：①土倉(cāng)壓力；②推進(jìn)速度；③總推力；④排土量；⑤刀盤(pán)轉(zhuǎn)速；⑥刀盤(pán)扭矩;⑦注漿量。

表2 試掘進(jìn)段參數(shù)控制指標(biāo)

3)在到達(dá)4號(hào)線區(qū)間前選擇開(kāi)挖面自穩(wěn)性較好的地段對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全面檢修和維護(hù)。

4)對(duì)整套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，保證所采集數(shù)據(jù)的正確性。

5)盾構(gòu)機(jī)上跨4號(hào)線前，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)下穿過(guò)程所需相應(yīng)材料進(jìn)行清點(diǎn)，避免因材料供應(yīng)不及時(shí)造成上跨過(guò)程中停機(jī)。

6)建立以監(jiān)控中心為聯(lián)絡(luò)中心的信息傳遞系統(tǒng)，保證井下與井上、4號(hào)線隧道內(nèi)及地面信息暢通。

5 盾構(gòu)上跨過(guò)程中的控制保護(hù)措施

5.1 掘進(jìn)參數(shù)土壓力值設(shè)置

施工段位于地下水位以上，土倉(cāng)上土壓計(jì)算值為：隧道上方土體的平均重度×側(cè)壓力系數(shù)+預(yù)備壓力。

目標(biāo)土壓力計(jì)算：P=P2+P3=K0×∑γihi+15(預(yù)備壓力)。

上跨4號(hào)線區(qū)段土倉(cāng)壓力值P計(jì)算值為0.7 bar～0.9 bar。

5.2 開(kāi)挖土量的管理

根據(jù)油缸行程進(jìn)行分析比對(duì)，總結(jié)出一套盾構(gòu)油缸行程與出土量相匹配的參數(shù)控制表(見(jiàn)表3)，讓盾構(gòu)司機(jī)參照參數(shù)嚴(yán)格控制出土量，在相對(duì)應(yīng)的油缸行程的情況下出土量嚴(yán)禁超過(guò)規(guī)定限值，監(jiān)控室值班人員進(jìn)行監(jiān)督。

表3 盾構(gòu)出土量與油缸行程相匹配的參數(shù)控制表

5.3 勻速連續(xù)推進(jìn)

1)盾構(gòu)機(jī)在上跨4號(hào)線時(shí)速度一般控制在40 mm/min～50 mm/min，勻速推進(jìn)。

2)盡量縮短管片拼裝時(shí)間，保證垂直及水平運(yùn)輸連續(xù)。

5.4 降低千斤頂總推力，減少土層擾動(dòng)

在掘進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)中盾、前盾注入膨潤(rùn)土，每環(huán)注入0.5 m3～0.8 m3，降低盾殼與土體間摩擦力，減少推進(jìn)時(shí)總推力，進(jìn)而減小對(duì)地層擾動(dòng)。

5.5 調(diào)整好盾構(gòu)姿態(tài)，減少糾偏次數(shù)及糾偏量

穿越前調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)至-20 mm～20 mm之間，俯仰角與設(shè)計(jì)軸線趨勢(shì)小于4 mm/m，在穿越推進(jìn)過(guò)程中，盡可能減少糾偏，杜絕大量值糾偏，糾偏采用調(diào)整油缸行程，并保證行程差小于30 mm，控制每環(huán)糾偏量不大于5 mm。

5.6 優(yōu)化漿液配比，合理設(shè)定注漿量及注漿壓力

1)優(yōu)化配比。a.膠凝時(shí)間：膠凝時(shí)間選擇6 h。b.稠度：100 mm～130 mm。c.固結(jié)體強(qiáng)度：R7≥2 MPa，R28≥2.5 MPa。d.砂漿配比及性能(見(jiàn)表4，表5)。

表4 配合比 kg/m3

表5 漿液性能

2)注漿壓力與注漿量?？缭蕉巫{壓力取值為：0.2 MPa～0.3 MPa，注漿量Q=5.8 m3～7.6 m3，注漿量根據(jù)砂漿罐內(nèi)漿液高度計(jì)算量復(fù)核根據(jù)流量控制顯示數(shù)量。同步注漿速度應(yīng)與掘進(jìn)速度相匹配，根據(jù)掘進(jìn)速度動(dòng)態(tài)調(diào)整注漿速度，保證注漿壓力穩(wěn)定。

6 穿越后施工措施

1)盾構(gòu)隧道穿越城4號(hào)線區(qū)間隧道段管片進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，每環(huán)管片16個(gè)注漿孔，盾構(gòu)施工過(guò)程中，可通過(guò)這些注漿孔及時(shí)二次注漿，確保盾構(gòu)背后間隙填充密實(shí)。

2)在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)后，對(duì)隧道進(jìn)行二次或多次注漿，注漿從盾尾后第5環(huán)開(kāi)始，壓力根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地層損失、隧道結(jié)構(gòu)變形、軌道結(jié)構(gòu)變形等確定。

3)漿液配比。雙液漿采用水灰比(質(zhì)量比)為1∶1的水泥漿，水玻璃波美度40°，水玻璃用水1∶3稀釋，水泥漿與水玻璃體積比為1∶1，雙液漿的凝固時(shí)間為34 s。

4)注漿壓力及注漿量。注漿壓力為0.3 MPa～0.4 MPa，注漿量控制在1.6 m3～2.0 m3范圍內(nèi)，以注漿壓力為主控。注漿分次進(jìn)行，若漿液由管片中滲出，應(yīng)立即停止注漿。

5)安排專人在4號(hào)線地鐵運(yùn)營(yíng)天窗期對(duì)4號(hào)線影響區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，確保區(qū)間無(wú)漏水、漏漿情況。

7 運(yùn)營(yíng)線自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

7.1 4號(hào)線隧道內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

4號(hào)線隧道內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)見(jiàn)圖2。

7.2 4號(hào)線隧道變形分析

1)道床變形。

盾構(gòu)上跨后對(duì)道床水平位移影響較小，最大水平位移發(fā)生在雙線貫通后：左DM22-5，最大左位移值為-1.01 mm，左DM2-5；最大右位移值為1.11 mm。左右線交叉影響段，右線通過(guò)后整體向左位移，左線通過(guò)后，向右位移，整體趨于0?？傮w呈現(xiàn)既有運(yùn)營(yíng)隧道道床位移沿遠(yuǎn)離新建隧道方向，主要受盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)擠壓土體造成向遠(yuǎn)離盾構(gòu)方向位移。

盾構(gòu)上跨后引起道床上浮，最大沉上浮發(fā)生在雙線貫通后，左DM14-5，為左右線盾構(gòu)上跨位置中間，受左右線盾構(gòu)疊加影響，最大值為2.27 mm(如圖3，圖4所示)。

2)沉降變形。

盾構(gòu)上跨后造成既有4號(hào)線上浮，且上浮量隧道盾構(gòu)機(jī)與上跨點(diǎn)距離的減小而增大，最大沉上浮發(fā)生雙線貫通后在DM07，距離上跨點(diǎn)1.66 m，最大上浮量為2.73 mm(見(jiàn)圖5,圖6)。

3)水平位移。

盾構(gòu)上跨后對(duì)隧道水平位移影響較小，最大水平位移發(fā)生在雙向貫通后左DM18-3，最大值為-1.62 mm(見(jiàn)圖7，圖8)，總體呈現(xiàn)管片水平位移沿遠(yuǎn)離新建隧道方向，主要受盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)擠壓造成向既有運(yùn)營(yíng)隧道管片整體遠(yuǎn)離盾構(gòu)方向位移。

4)收斂。

盾構(gòu)上跨后引起既有4號(hào)線收斂變形，最大收斂發(fā)生在雙線貫通后左DM14，2-3最大值為1.40 mm(見(jiàn)圖9，圖10)，為左右線盾構(gòu)上跨位置中間上部，受左右線盾構(gòu)疊加影響?？傮w呈現(xiàn)上跨段管片收斂，接近及遠(yuǎn)離段管片外張，主要受盾構(gòu)通過(guò)后卸載造成向新建隧道方向發(fā)生管片橫向變形。

8 結(jié)論

本文介紹鄭州軌道7號(hào)線龍門(mén)路站—張家村站區(qū)間盾構(gòu)上跨4號(hào)線豐慶路站—文化路站區(qū)間項(xiàng)目，對(duì)盾構(gòu)上跨前、上跨中及上跨后施工控制措施與盾構(gòu)施工參數(shù)進(jìn)行分析，并結(jié)合4號(hào)線隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)及7號(hào)線地面監(jiān)測(cè)綜合分析研究，主要得出以下結(jié)論：1)通過(guò)上跨前評(píng)估及三維模擬，上跨中掘進(jìn)參數(shù)及同步注漿，上跨后二次注漿，能夠有效控制運(yùn)營(yíng)地鐵隧道變形。2)盾構(gòu)接近及上跨運(yùn)營(yíng)區(qū)間隧道過(guò)程中，運(yùn)營(yíng)區(qū)間隧道變形呈遠(yuǎn)離新盾構(gòu)方向變形，盾構(gòu)遠(yuǎn)離運(yùn)營(yíng)區(qū)間過(guò)程中，運(yùn)營(yíng)區(qū)間隧道呈向新建隧道方向變形。3)區(qū)間雙線貫通后，運(yùn)營(yíng)區(qū)間隧道道床及管片水平位移為遠(yuǎn)離新建隧道方向，道床豎向位移及管片沉降變形為向新建隧道方向，收斂變形為向新建隧道方向外張。