豎向小凈距上穿在建正線隧道施工控制技術(shù)

張亞平

摘 要：南寧地鐵2號線東延線新村停車場出入段線區(qū)間為1381m的雙線隧道，上下隧道間最小垂直距離為2.21m，由于距離較小，盾構(gòu)施工過程中極易發(fā)生沉降和隧道塌陷，施工風(fēng)險較大，所以防止隧道沉降及地表沉陷為本區(qū)間施工難點，本文闡述了近接隧道豎向小凈距上穿在建正線隧道施工技術(shù)，有效減小了上穿圍巖變形，確保了在建隧道結(jié)構(gòu)的完整性。本文對該項技術(shù)措施及效果進行了介紹，對今后相似地層中豎向小凈距上穿在建隧道的施工提供了參考。

關(guān)鍵詞： 出入段線;圍巖變形;小凈距上穿;施工技術(shù)

1 引言

隨著城市軌道建設(shè)的快速發(fā)展，暗挖隧道工程遇到的難題也越來越大，給施工也帶來了諸多挑戰(zhàn)。主要體現(xiàn)在建設(shè)項目周邊及上方建筑物密集，距離近等方面。特別在城市軌道交通的盾構(gòu)重疊段施工中，新建隧道可能會引起既有結(jié)構(gòu)物的損傷破壞風(fēng)險，特別是豎向小凈距的近接隧道施工，如何確保施工安全，又使既有結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定，是施工中必須解決的關(guān)鍵問題。本文依托南寧軌道交通2號線東延線出入段線區(qū)間隧道盾構(gòu)施工，針對上穿在建隧道凈距小的問題，提出了動態(tài)超前注漿+支撐加固+施工監(jiān)測施工方案，確保了安全順利施工。

2 工程概況

新建南寧軌道交通2號線東延工程位于廣西南寧市境內(nèi)，設(shè)計為雙線隧道，共設(shè)5站6區(qū)間1出入段線，全長6255m其中，出入段線長1393m。出入段線區(qū)間右線需要上穿已貫通的正線區(qū)間，穿越長度約58m，盾構(gòu)掘進施工時實際最小凈距僅為2213mm（見圖1、圖2、圖3）。

3 水文地質(zhì)

出入場線上層滯水水量貧乏，土體內(nèi)卵礫石和黏性土結(jié)合較為緊密，未分布明顯的地表水體，地下水以巖溶水和基巖裂隙水為主。穿越地層主要是以灰?guī)r為主的可溶巖地段以及泥巖、砂巖夾白云質(zhì)灰?guī)r為主的非可溶巖地段，另外，穿越段巖面起伏較大，部分里程段隧道多次穿過“石牙”狀灰?guī)r，當周邊區(qū)域巖溶水位上升時，仍存在巖溶水突涌的可能。

4 施工控制總體思路

兩條隧道采用先下后上，反向掘進的施工順序，在下部正線隧道掘進過程中，必須嚴格控制地面變形，為上部出入段線施工提供良好條件。在施工上部隧道時，要合理控制施工參數(shù)，盡量減小對下部隧道的影響。施工結(jié)束后，需要對隧道進行注漿和跟蹤監(jiān)測。

5 施工控制技術(shù)

為確保施工安全，在盾構(gòu)推進過程中采用正線區(qū)間先施工，出入線區(qū)間后施工反向掘進的方法。重疊區(qū)間采用多孔管片（16孔/環(huán)），待洞內(nèi)及地表監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，方可施工上部隧道，且上下洞隧道盾構(gòu)掌子面錯開距離不小于200m。下洞在管片拼裝完成后進行洞內(nèi)管片背后二次深孔加強注漿，并在上洞施工前對管片螺栓進行復(fù)緊。上洞施工時，為減小對下洞的影響，需要在下洞隧道設(shè)置支撐。上洞掘進過程中要嚴格控制出土量，防止超挖，勻速平緩?fù)七M，加強施工監(jiān)測，并及時反饋，防止不均勻沉降等不利因素對下洞造成結(jié)構(gòu)性破壞。

本次出入場線區(qū)間右線上穿正線區(qū)間左線主要通過采取一定的技術(shù)措施，從加強下部隧道管片強度和剛度、提高夾層土體強度和優(yōu)化掘進參數(shù)減小盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境擾動三個方面來保證重疊隧道的施工安全和質(zhì)量。

5.1 加強下部隧道管片強度和剛度

在盾構(gòu)上穿正線段之前，對正線左線穿越段采用扣件式滿堂腳手架進行支撐加固。利用48.3x3.6的鋼管搭設(shè)扣件式滿堂支撐系統(tǒng)提供對管片的支撐力，進一步約束成型隧道在盾構(gòu)通過時產(chǎn)生形變。斷面支撐橫桿間距為1200mm，立桿間距為600mm，隧道縱向每900mm搭設(shè)一副支撐對正線隧道進行支撐加固。鋼管末端通過U型頂托進行長度調(diào)節(jié)，與管片接觸面均采用方木支撐。支撐保護如圖4、5。

5.2 提高夾層土體的強度

重疊隧道夾層土體為含（礫）卵石黏土層，在出入場線區(qū)間右線盾構(gòu)機到達穿越段之前，對夾層土體進行補充注漿，注漿通過對隧道靠近夾層部分（右線頂部）120°范圍內(nèi)通過吊裝孔向夾層土體注漿（圖6）。注漿漿液采用水泥—水玻璃雙漿液（體積比=1：0.3），注漿壓力為0.2Mp～0.3Mp，漿液流量：10～15L/Min，使?jié){液能沿管片外壁較均勻的滲流，而不致劈裂土體，形成團狀加固區(qū)。每5環(huán)注漿量一般約為2m?，每孔注漿量根據(jù)注漿壓力控制，重疊段范圍內(nèi)每環(huán)均進行加固，并根據(jù)實際盾構(gòu)姿態(tài)及監(jiān)測情況調(diào)整注漿量以及注漿壓力，要防止因注漿壓力、注漿量過大而造成的管片開裂、變形。

5.3 優(yōu)化掘進參數(shù)

掘進時保持土壓平衡模式，嚴格控制出土量，防止超挖;盾構(gòu)較為勻速、平緩的推進，防止對土體擾動過大;控制盾構(gòu)掘進速度，以保證同步注漿量充足，及時注漿，在脫出盾尾5環(huán)處的管片實施二次注漿，注漿時應(yīng)適當減小頂部注漿壓力;盾構(gòu)掘進連續(xù)，各工序銜接緊密。

5.3.1 土倉壓力的選定

施工時保證穩(wěn)定的土壓至關(guān)重要，土壓應(yīng)調(diào)整至對正線影響最小的的標準，穿越段土倉壓力設(shè)置為正常段的100%～105%，并且要以正線隧道內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)進行調(diào)整。

5.3.2 出渣量的控制

盾構(gòu)每環(huán)理論出渣量（實方）=3.14*3.14?*1.2=37.15m?;根據(jù)渣土松散情況，松散系數(shù)取1.2，故理論出渣量控制在44.58m?/環(huán);而掘進中實際出碴量控制在理論出渣量98%～102%之間。

5.3.3 推進速度及軸線控制

掘進速度及推力的選定要以保持土倉壓力為目的，為減小對正線的擾動，保證開挖面的穩(wěn)定，掘進速度控制在20～50mm。推進時通過減小總推力、掘進速度、刀盤貫入度及做好渣土改良等措施來降低刀盤扭矩。為防止盾構(gòu)機下沉，盾構(gòu)機垂直向趨勢宜保持在+3mm，并根據(jù)施工測量結(jié)果不斷調(diào)整。

5.3.4 同步注漿

采用水泥砂漿作為同步注漿材料，其注漿材料配比及性能指標見表1。該漿材具有結(jié)石率高、結(jié)石體強度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特點。水泥采用42.5硅酸鹽水泥，以提高注漿結(jié)石體的耐腐蝕性，使管片處在耐腐蝕注漿結(jié)石體的包裹內(nèi)，減弱地下水對管片的腐蝕。

5.3.5 管片拼裝

重疊段的管片拼裝，由1.2m通用環(huán)管片改為1.2mY—4型多孔管片。即在出入段右線205環(huán)～262環(huán)拼裝多孔型1.2m管片，多孔型管片將標準塊及鄰接塊每塊管片上的注漿孔加密到3個。

據(jù)統(tǒng)計，管片拼裝前后的土壓力變化值約為0.1MPa，因此，在穿越段拼裝管片停機時，土倉保留壓力要比掘進時適當提高0.1～0.2MPa。在管片脫離盾尾后（掘進1m左右）及時對管片進行二次復(fù)緊。

6 施工監(jiān)測

出入段線上穿正線段加密監(jiān)控測量點的布設(shè)，監(jiān)測斷面間距為3m，每個監(jiān)測斷面布置7個監(jiān)控測量點，還要加大監(jiān)控測量點原始數(shù)據(jù)的采集頻次（3次/d），然后在出入段線右線中心線對應(yīng)正線里程前后各15m范圍內(nèi)布設(shè)沉降觀測點，斷面間距5m，每個斷面左、中、右各布設(shè)一個監(jiān)測點，按3次/d的頻率采集原始數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)采集完成后要及時對數(shù)據(jù)進行整理分析各點的變化趨勢，如果檢測值出現(xiàn)異常時，要第一時間報告相關(guān)負責人并加密觀測頻次直至穩(wěn)定為止。

7 結(jié)語

施工過程中通過數(shù)據(jù)分析、盾構(gòu)選型、掘進參數(shù)調(diào)整、渣土改良、監(jiān)測點布設(shè)等措施。采取加強下部隧道管片強度和剛度、提高夾層土體強度、優(yōu)化掘進參數(shù)、實施監(jiān)控圍巖量測等手段并加強后期的跟蹤監(jiān)測，出入段線上穿段盾構(gòu)機順利出洞，在盾構(gòu)機掘進過程中地面沉降小于2mm，上下洞管片沒有發(fā)生任何明顯的變形、移動或者破碎，驗證了本施工技術(shù)的可行性和可靠性，為以后遇到類似工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗。

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