盾构隧道穿越既有运营地铁线路施工控制技术

2018年第21期（7月 下）

盾构隧道穿越既有运营地铁线路施工

控制技术

谢卿

（郑州市轨道交通有限公司，河南 郑州 450000）

摘要：随着我国城市轨道交通网络的不断完善，新建隧道穿越既有运营地铁线路的情况愈加频繁，穿越施工风险大、复杂程度高、控制要求严，若施工不当，不仅会影响新建隧道结构，更会威胁到既有运营线的安全。以实际工程为例，对施工中重难点问题进行了分析总结，并提出了施工的关键所在，对盾构隧道穿越既有运营地铁线路施工技术进行了具体探究，保证了工程的顺利施工，可为类似工程提供借鉴。关键词：盾构法；现场踏勘；施工监测

中图分类号：U455.43 文献标识码：A

1 工程概况

某新建盾构右线隧道下穿既有运营的1号线出入段线（矿山法暗挖段），隧道洞顶与出入段线纵向间距为4.35～5.34m。

出入段线暗挖段结构参数如下：初期支护采用厚300mm C25 网喷混凝土和主筋φ22、间距0.5m格栅钢架，二次衬砌模筑采用厚350mm防水钢筋混凝土，抗渗等级P8。

穿越节点处，出入段线隧道顶埋深约6.13m，出入段线隧道均位于（8）细砂、（16）细砂地层中。

穿越节点处，新建隧道顶埋深约17.～18.17m，穿越范围主要地层为（17）—2细砂。在现有勘探深度内，地下水类型为孔隙潜水，含水层岩性主要为细砂、中砂，属中等—强透水层，富水性好。

盾构下穿地铁1号线出入段线暗挖段位于繁华路段交叉口，地面交通特别繁忙。穿越段区域有大量地下管线，如雨污水涵、天然气、电力等运营管线路。

砂性土早期沉降突然且沉降量较大，一般在2～3d内即已达到高值，而后期沉降变化相对较小[2]。根据实践可知，砂性土摩擦阻力大，相应的刀盘、千斤顶推力波动大，由此对前方土体形成较大的扰动，地面沉降控制难度大，同时砂性土的渗透性也较好，一旦遭遇水极易出现流砂、液化的情况；砂性土流塑性太差，会导致工作面形成“干饼”，螺旋出土器较难出土；注浆压力、注浆量大，极易引发地面沉降失控。

（4）区间地面交通繁忙、埋设管线较多，人流量大，施工安全问题更为严峻。

3 盾构隧道穿越既有运营地铁线路施工技术

3.1 施工技术措施3.1.1 现场踏勘及资料收集

在进行盾构隧道施工前，对既有运营地铁线路隧道进行现场踏勘，全面掌握1号线出入段线隧道结构现状，通过对其运营监测资料的分析总结，明确隧道结构变形情况。此外，在盾构隧道施工时，需和线路营运单位保持良好的沟通，实时交换相关数据资料，切实保证既有线运营安全、盾构施工顺利落实[3]。3.1.2 管片预留注浆孔

在盾构施工中，需对下穿位置及前后的管片增加一定的注浆孔数量，每环管片增设10个注浆孔，根据实际情况进行二次注浆，注浆孔位及注浆量可现场确定。3.1.3 分阶段穿越控制区划分

（1）试推进段

盾构推进试验段为盾构切口达穿越段前12环前的普通地段，通过试推进，明确在此地层中，盾构施工土体沉降变化规律，从而进一步确定相关施工参数，包括：推进速度、注浆压力、注浆量等，并制定相关沉降控制措施，切

2 施工重难点

（1）新建隧道与既有运营地铁线上下净距小，不同于天然地基下的盾构施工开挖，既有运营地铁线的存在，使得地层应力场、位移场均存在较大的改变，同时地铁运行，也会对盾构隧道开挖作业产生不利影响。

（2）盾构下穿施工直接影响上部既有线的地铁运营，盾构施工必然会对周边土体产生扰动，由此可导致既有运营地铁隧道产生位移、变形等，如隧道结构出现纵向/水平位移、横断面扭转、倾斜等，由此极易进一步导致轨道整体沉降、差异沉降、配套设备损坏、渗漏水等，直接威胁出行人员的人身安全。

（3）由于在砂性土中切削面土压力波动较大，土体稳定性较差，这样会使盾构前方及上方地表沉降难以控制。

[1]

收稿日期：2018-01-29

作者简介：谢卿（1977—），女，工程师，从事工程管理工作。

172实保证既有线地铁运营安全、盾构施工顺利落实。

在试推进试验阶段，本工程在上述地质条件下、结合施工单位的施工水平、经验，分析出影响沉降量偏大的要因主要有：①刀盘扭矩偏大，应力争取控制在≤2500kn/m范围内，可通过选择合适的泡沫剂、控制泡沫剂压住流量来进行调整；②总推力过大，应力争控制在≤1800t范围内，可以通过盾壳注浆孔加水，减小盾构在砂性土中的摩阻力，减小推力，保证盾构推进速度，稳定快速地通过穿越段，沉降量得以控制；③同步注浆量少，应力争控制在注浆量≥3.7m3范围内，即理论注浆量的1.8倍以上；④设定土压力与理论土仓压力偏差应≤0.05MPa。

（2）盾构穿越段

盾构穿越段为盾构切口达运营地铁前12环位置至盾尾脱出运营地铁3环范围。在进行盾构穿越段施工时，应根据试推进段施工确定的相关参数展开作业，如：推进速度、同步注浆量、刀盘扭矩、推力等，切实保证盾构穿越段顺利通过，最大限度减小对既有地铁线的影响，保证其运营安全[4]。

根据区间隧道设计要求控制标准：1号线出入段线隧道沉降控制≤±5mm。根据此要求，掘进参数设定的原则是：掘进过程中让地铁1号线出入段线隧道适当上抬，隧道的隆起量控制在0～3mm之间；在盾构穿越完成并且地铁1号线出入段线隧道稳定后的最终沉降量控制在5mm范围内。

（3）盾构穿越后段

盾构穿越后段为盾构脱出地铁4～15环（共12环）范围。在进行盾构施工时，切口到达前，地面会产生一定的隆起，当盾构下沉后沉降量逐渐变大，因此盾构尾部存在较大的变形，由此在盾构穿越后段必须及时对既有地铁线和新建隧道之间的土体进行注浆加固，加固壳的厚度为2.0m。3.2 施工监测

因该工程风险等级为特级，人工监测时间短，必须夜间进行等原因，本工程对运营隧道采用了测量机器人三维坐标监测、人工定期校核以及下穿段采用自动化静力水准监测相结合的方式对运营隧道实施现场监测。主要监测内容为地铁结构和道床的沉降变形、水平位移变形、结构径向收敛变形及其变形发展趋势等[5]

。

（1）监测点布置：按照每间隔5m设置1道监测断面，每个监测断面内各布设5个监测点。

（2）监测频率：监测频率与施工进度相结合，根据施工单位盾构机推进里程实时调整监测频率。如表1所示为测量机器人自动化监测频率统计表，表2为静力水准自动化监测频率统计表，表3为人工复核监测频率统计表。

（3）监测结果：根据工程实践，3种监测方式相互验证，监督，实践效果是一致的。监测结果显示既有运营地

交通世界TRANSPOWORLD表1 测量机器人自动化监测频率统计表

序号 项目 盾构施工进度 监测频率 备注

1 监测点影响范围外30m 1次/6h 根据监测情况可进行适当调 2 各项监直接影响范围 1次/2h 整，跟踪监测工期结合监测 3

测内容

跟踪监测

1次/6h

数据稳定情况可进行调整

表2 静力水准自动化监测频率统计表

序号 项目 盾构施工进度

监测频率

备注

1 监测点影响范围外30m 1次/10min根据监测情况可进行适当调 2 各项监直接影响范围 1次/10min整，跟踪监测工期结合监测 3

测内容

跟踪监测

1次/30min

数据稳定情况可进行调整

表3 人工复核监测频率统计表

序号项目盾构施工进度监测频率备注

1监测点影响范围外30m1次/2周2各项监直接影响范围1次/1周以复核变形为主，根据变形3

测内容

情况及时进行复核监测。

跟踪监测

1次/2周

铁线路左右线隧道结构沉降最大为3.9mm；道床沉降最大为3.8mm，道床有水位移最大为1.4mm；左右线各项监测指标均处于控制值要求范围内。

4 结语

综上所述，在地铁穿越工程实施中，应做好前期勘察工作，明确工程地质、水文情况与施工条件的基础上，合理制定施工方案、明确既有运营地铁线的防护范围；在施工中严格控制施工参数，全面落实施工监测，以监测结果指导施工，切实保证作业的顺利实施；同时积累施工经验，为各类重难点工程做好基础工作。

参考文献：

[1] 杨哲峰. 苏州地铁盾构近接施工力学机理与控制技术研

究[D]. 武汉：中国地质大学，2015.

[2] 孙立. 盾构隧道近接既有线施工沉降影响分析[D]. 北

京：北京交通大学，2008.

[3] 姜华龙. 复杂环境下盾构近距离穿越地铁车站施工技术

[J]. 隧道建设，2013（6）：499-509.

[4] 李东海，刘军，萧岩，等. 盾构隧道斜交下穿地铁车站

的影响与监测研究[J]. 岩石力学与工程学报，2009，28（S1）：3186-3192.

[5] 祝思然，黄佩格，矫伟刚，等. 盾构近距离下穿既有地

铁隧道沉降控制技术研究[J]. 隧道建设，2016（2）：234-240.

（编辑：刘学文）

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