超大直徑盾構(gòu)隧道近接穿越條件下克泥效工法對(duì)土體及既有結(jié)構(gòu)變形特性影響的研究

楊成龍

上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 上海 200002

在北京、上海、廣州等一線城市，城市交通體系的規(guī)劃與建設(shè)已形成網(wǎng)絡(luò)化格局，不可避免地出現(xiàn)擬建隧道線與既有隧道線長(zhǎng)距離并行或交叉穿越的復(fù)雜建設(shè)工況。由于盾構(gòu)法具有對(duì)周圍環(huán)境擾動(dòng)小、拆遷工程量少、機(jī)械化程度高、風(fēng)險(xiǎn)控制能力強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn)[1]，因此被廣泛應(yīng)用于地下交通工程建設(shè)領(lǐng)域。盡管盾構(gòu)法以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為城市地下交通工程建設(shè)的主流方法之一，但在復(fù)雜工程條件下擬建盾構(gòu)隧道近接穿越既有隧道引起的不良工程問題仍然不可小覷。例如，盾構(gòu)法施工過(guò)程中由于超挖現(xiàn)象的存在致使地層發(fā)生應(yīng)力釋放，產(chǎn)生的過(guò)量位移可能導(dǎo)致地表道路開裂、地下管線斷裂或既有隧道軸線變形，輕則造成建（構(gòu)）筑物使用壽命減損，重則引發(fā)嚴(yán)重安全事故。同時(shí)，隨著隧道施工技術(shù)的日益發(fā)展，新建隧道斷面直徑日益增大，超大直徑隧道盾構(gòu)法施工對(duì)地層的擾動(dòng)顯著增大，使得上述由盾構(gòu)法施工引起的不利影響愈發(fā)凸顯。因此，擬建超大直徑盾構(gòu)隧道近接穿越既有隧道條件下，上覆土體變形規(guī)律及建（構(gòu)）筑物變形控制已成為地下交通工程建設(shè)中亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用經(jīng)驗(yàn)公式法、理論分析法、數(shù)值計(jì)算法、模型試驗(yàn)法和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)法等，針對(duì)常規(guī)直徑盾構(gòu)隧道穿越施工引起的地層及既有隧道變形開展了一系列研究并取得了較為豐碩的成果。經(jīng)驗(yàn)公式法通過(guò)對(duì)地表位移數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，以數(shù)學(xué)形式呈現(xiàn)地表位移分布規(guī)律[2]。由于Peck公式的假設(shè)前提與工程實(shí)際存在較大差異，因此眾多學(xué)者結(jié)合工程實(shí)例對(duì)其進(jìn)行了修正[3-5]。然而經(jīng)驗(yàn)公式法由于理論依據(jù)不足，因此Peck公式及其修正公式僅在特定范圍內(nèi)適用。而理論分析法根據(jù)理論知識(shí)推導(dǎo)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡貙游灰朴?jì)算公式，其中最為廣泛采用的是隨機(jī)介質(zhì)理論[6-8]。然而理論分析法對(duì)工程實(shí)際進(jìn)行了大量的簡(jiǎn)化，不能全面地考慮引起地層位移的影響因素，且復(fù)雜的解析公式難以獲得精確的解析解，因此限制了其在建設(shè)工程中的推廣。數(shù)值計(jì)算法包括有限元法、有限差分法、邊界元法、離散元法等，能夠?qū)?shí)際工程中的諸多影響因素納入考慮，如排水條件、盾構(gòu)掘進(jìn)速度[9]、盾尾注漿壓力[10]、環(huán)向壓力分布[11]、隧道直徑、隧道埋深[12]、彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角、黏聚力、地面超載、開挖面支護(hù)壓力[13-14]、盾尾孔隙[15-16]等。盡管數(shù)值計(jì)算法能夠考慮更多的實(shí)際工程特性，然而準(zhǔn)確的數(shù)值計(jì)算結(jié)果十分依賴于對(duì)巖土本構(gòu)模型、界面類型、材料參數(shù)的正確選擇，這對(duì)建模過(guò)程提出了極高的要求。模型試驗(yàn)法建立與原型相似的縮尺模型及試驗(yàn)環(huán)境[17-26]，通過(guò)改變主要影響因素的水平，觀察目標(biāo)物理量的變化規(guī)律，繼而總結(jié)規(guī)律形成結(jié)論。然而在實(shí)際試驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，嚴(yán)格的相似條件往往難以滿足而對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行大量的近似處理，使得縮尺模型失真從而引起試驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)值之間存在較大的偏差?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)法是在原位條件下通過(guò)在淺表土體內(nèi)部及既有隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)壁布設(shè)傳感器，直接測(cè)量盾構(gòu)隧道施工時(shí)影響范圍內(nèi)地表位移量及上覆既有隧道變形量，其測(cè)量值最接近真實(shí)值。遺憾的是，目前絕大多數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)案例，其依托工程均為常規(guī)直徑盾構(gòu)隧道（隧道外徑為6.0～6.2 m）施工項(xiàng)目[27-29]，而鮮有涉及超大直徑盾構(gòu)隧道穿越既有隧道的建設(shè)工程。另一方面，上述研究工作主要著眼于盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)（如切口壓力、掘進(jìn)速度、姿態(tài)調(diào)整、同步注漿量和二次補(bǔ)注漿壓力等）對(duì)既有運(yùn)營(yíng)隧道及其周圍土體工后變形量的影響分析，而忽略了盾構(gòu)近距離下穿時(shí)盾體通過(guò)階段上覆既有隧道結(jié)構(gòu)及土體變形的研究。

在盾構(gòu)施工過(guò)程中，上覆地層及既有隧道結(jié)構(gòu)的變形可大致分為5個(gè)階段[30-33]，即先行沉降、開挖面前沉降（隆起）、通過(guò)時(shí)沉降（隆起）、盾尾空隙沉降（隆起）、后續(xù)沉降。其中第3階段（盾體通過(guò)時(shí)沉降/隆起）變形量占總變形量的15%～30%[34]，工程中可采用在盾體環(huán)向間隙注入克泥效（clay shock）予以控制?？四嘈Чしㄊ菑娜毡疽M(jìn)的一種施工工法，其原理是黏土與強(qiáng)塑劑以一定比例混合后，瞬間形成為高黏度、不硬化的可塑性材料，及時(shí)填充盾構(gòu)掘進(jìn)施工引起的盾體環(huán)向間隙[35]?？四嘈Чしㄔ谖覈?guó)尚處于推廣應(yīng)用階段，應(yīng)用實(shí)例及相關(guān)研究還較少[36]，主要是對(duì)克泥效配合比、施工工藝流程的介紹及對(duì)克泥效工法在常規(guī)直徑盾構(gòu)隧道施工工程中應(yīng)用效果的評(píng)價(jià)[37]。馬云新[38]以北京地鐵14號(hào)線阜通西站—望京站區(qū)間下穿運(yùn)營(yíng)的15號(hào)線盾構(gòu)隧道工程為例，介紹了克泥效工法的原理及工藝流程；杜國(guó)濤等[34]以武漢某地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道穿越京廣鐵路和武漢地鐵4號(hào)線車站工程為例，對(duì)克泥效工法的適用范圍與效益進(jìn)行了分析；對(duì)克泥效工法應(yīng)用效果的評(píng)價(jià)主要依靠有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬[39-40]。

綜上所述，目前關(guān)于常規(guī)直徑盾構(gòu)隧道穿越施工引起的地層及既有隧道工后變形研究已取得較為豐富的成果，而針對(duì)超大直徑盾構(gòu)隧道近接穿越時(shí)盾體通過(guò)階段上覆土體變形規(guī)律及既有隧道結(jié)構(gòu)變形控制的研究仍十分匱乏。因此，本文以上海北橫通道新建工程Ⅶ標(biāo)段超大直徑盾構(gòu)隧道近接穿越地鐵10號(hào)線為依托，采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)手段，根據(jù)模擬段地表位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及穿越段上覆既有隧道結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析盾體環(huán)向間隙克泥效壓注對(duì)盾構(gòu)施工影響范圍內(nèi)土體及既有建（構(gòu)）筑物變形的影響，為沿海軟土地區(qū)相似工況條件下克泥效工法的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 工程概況

北橫通道新建工程Ⅶ標(biāo)段隧道工程包括福建北路井—梧州路井及梧州路井—安國(guó)路井2個(gè)區(qū)間。其中，福建北路井—梧州路井區(qū)間為單圓盾構(gòu)區(qū)間，采用1臺(tái)盾構(gòu)機(jī)由福建北路井始發(fā)掘進(jìn)。區(qū)間單線長(zhǎng)1 538 m，埋深為8.0～29.3 m，最大坡度5.5%，最小平曲線半徑為500 m。區(qū)間隧道外徑15.0 m，內(nèi)徑13.7 m，隧道管片厚650 mm，環(huán)寬2.0 m，管片混凝土強(qiáng)度為C60，錯(cuò)縫拼裝。本工程采用全新的德國(guó)海瑞克復(fù)合泥水平衡盾構(gòu)機(jī)S-1256，盾構(gòu)機(jī)刀盤直徑為15.56 m，刀盤長(zhǎng)為0.755 m；前盾直徑為15.53 m，前盾長(zhǎng)為4.11 m；中盾直徑為15.50 m，中盾長(zhǎng)為4.59 m；盾尾直徑為15.47 m，盾尾長(zhǎng)為4.42 m。在中盾殼體上分布有3排徑向注漿孔，每排均勻分布14個(gè)徑向注漿孔。

在距離出洞約270 m處（K12＋302），盾構(gòu)將下穿運(yùn)營(yíng)中地鐵10號(hào)線四川北路—天潼路區(qū)間（圖1），穿越長(zhǎng)度約為36 m。地鐵10號(hào)線隧道外徑為6.2 m，內(nèi)徑為5.5 m，隧道管片厚度為350 mm，管片環(huán)寬為1.2 m，上行線與下行線隧道軸線間距為11.94 m。穿越處擬建隧道與地鐵10號(hào)線隧道呈76°斜交，擬建隧道與地鐵下行線最小垂直距離僅為7.5 m，與地鐵上行線最小垂直距離僅為8.1 m（圖2）。

圖1 擬建隧道與既有地鐵10號(hào)線平面位置關(guān)系

圖2 擬建隧道與既有地鐵10號(hào)線立體位置關(guān)系

擬建場(chǎng)地屬第四系濱海平原沉積層，具有成層分布的特點(diǎn)。穿越區(qū)段擬建北橫通道主要位于⑤31層灰色粉質(zhì)黏土、⑤4層灰綠色粉質(zhì)黏土，其上覆地層為⑤1層灰色黏土，下伏地層為⑦2層草黃-灰色粉細(xì)砂；既有地鐵10號(hào)線隧道主要位于②3層灰色砂質(zhì)粉土，其上覆地層為①1層人工填土，下伏地層為⑤1層灰色黏土。穿越區(qū)段主要地層物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 穿越區(qū)段主要地層基本物理力學(xué)性質(zhì)

2 施工工況

2.1 模擬段

為準(zhǔn)確掌握克泥效壓注對(duì)盾構(gòu)施工影響范圍內(nèi)地表及上覆既有隧道結(jié)構(gòu)變形量的影響，須在盾構(gòu)機(jī)正式穿越地鐵10號(hào)線之前設(shè)置模擬段，通過(guò)模擬段的施工、監(jiān)測(cè)、分析，探究盾體通過(guò)階段地表位移量隨克泥效壓注量的變化規(guī)律。由于盾構(gòu)始發(fā)后掘進(jìn)約270 m（135環(huán)）即下穿地鐵10號(hào)線，因此將31～70環(huán)劃定為模擬段，在模擬段開啟徑向注漿孔進(jìn)行克泥效壓注。由于盾構(gòu)機(jī)自重的影響，盾體下部與土體接觸較盾體上部更為緊密，盾構(gòu)施工引起的盾體環(huán)向間隙主要位于盾體水平中軸面以上，因此選擇開啟第2排（位于盾體4 980 mm處）頂部2道徑向注漿孔壓注克泥效（圖3）。

圖3 徑向注漿孔位置示意

本工程中采用的克泥效為A、B液，其中A液為克泥效與水的混合液，B液為水玻璃，每立方米克泥效拌和物中，克泥效、水、水玻璃的配合比為260 kg∶900 kg∶50 kg，混合后的克泥效黏度達(dá)到300～500 dPa·s。在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中，均勻壓注克泥效，A液、B液壓注流量比為20∶1。

本工程中海瑞克S-1256盾構(gòu)機(jī)刀盤直徑為15.56 m，前盾直徑為15.53 m，理論上每掘進(jìn)一環(huán)（2 m）將在盾體周圍形成1.465 m3的環(huán)向間隙。同時(shí)由于在模擬段隧道埋深較淺，盾構(gòu)機(jī)頂部位于②3層灰色砂質(zhì)粉土中，壓注的克泥效易于在注漿壓力的作用下流動(dòng)而散失，因此在31～41環(huán)盾構(gòu)施工過(guò)程中壓注3 m3，在42～70環(huán)盾構(gòu)施工過(guò)程中壓注6 m3，壓注飽和率分別達(dá)到204.77%和409.53%。

2.2 穿越段

穿越段起止里程為K12＋302～K12＋338，對(duì)應(yīng)盾構(gòu)隧道135～153環(huán)。2021年12月31日22：30，盾構(gòu)機(jī)切口進(jìn)入地鐵10號(hào)線下行線投影面；2022年1月2日6：39，盾構(gòu)機(jī)順利完成地鐵10號(hào)線下行線穿越；2022年1月3日13：43，盾構(gòu)機(jī)盾尾駛出地鐵10號(hào)線上行線投影面，圓滿完成穿越。

為避免因盾構(gòu)穿越施工導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)中地鐵10號(hào)線運(yùn)輸中斷，需將地鐵10號(hào)線襯砌結(jié)構(gòu)的位移量控制在±20 mm以內(nèi)。為滿足地鐵10號(hào)線襯砌結(jié)構(gòu)變形控制要求，在盾構(gòu)穿越施工過(guò)程中通過(guò)監(jiān)測(cè)地鐵10號(hào)線襯砌結(jié)構(gòu)位移量，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，保證盾構(gòu)穿越施工安全順利。在穿越段內(nèi)，盾構(gòu)掘進(jìn)速率介于13.2～25.8 mm/min，切口壓力介于360～519 kPa，盾構(gòu)推力介于78 146～102 865 kN，盾構(gòu)刀盤扭矩介于3.278～5.998 MN·m，單環(huán)盾尾注漿量介于23.1～29.8 m3，盾構(gòu)姿態(tài)切口水平偏差介于－23～11 mm，切口垂直偏差介于－108～－91 mm，盾尾水平偏差介于－65～11 mm，盾尾垂直偏差介于－167～－124 mm。在掘進(jìn)第141環(huán)（盾構(gòu)機(jī)切口進(jìn)入地鐵10號(hào)線上行線投影面）、149環(huán)（盾尾進(jìn)入地鐵10號(hào)線上行線投影面）時(shí)，根據(jù)地鐵10號(hào)線襯砌結(jié)構(gòu)變形情況采取了克泥效壓注，壓注量分別為0.5 m3（壓注飽和率34.13%）、0.762 m3（壓注飽和率52.01%）。

3 監(jiān)測(cè)方案

3.1 地表沉降監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)范圍：采用全站儀將盾構(gòu)軸線中心點(diǎn)放樣至地表，地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在該軸線上方。沿著盾構(gòu)軸線，每間隔3環(huán)布設(shè)1個(gè)地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)于盾構(gòu)隧道環(huán)與環(huán)界面在地表的投影處并以“DB”命名，如第36環(huán)與第37環(huán)界面上方地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)為DB37。

監(jiān)測(cè)頻率：在取得初始值后，采用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量地表位移值，監(jiān)測(cè)頻率為2次/d。

3.2 地鐵10號(hào)線隧道襯砌位移監(jiān)測(cè)

在地鐵10號(hào)線運(yùn)營(yíng)行車時(shí)段內(nèi)，不允許人員進(jìn)入地鐵隧道內(nèi)。而盾構(gòu)隧道下穿地鐵10號(hào)線施工是連續(xù)進(jìn)行的，因此本工程選用電子水平尺和數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)進(jìn)行地鐵10號(hào)線隧道襯砌位移自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

電子水平尺的核心部分是一個(gè)電解質(zhì)傾斜傳感器，利用電解質(zhì)進(jìn)行水平偏差（即傾斜角）的測(cè)量，其靈敏度可達(dá)2″（相當(dāng)于在1 m的直尺上由于兩端存在10 μm高差而形成的傾斜角），而且有極好的穩(wěn)定性。在自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)過(guò)程中，將電子水平尺首尾相連后（圖4）連接至CR1000X數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器，再傳遞至監(jiān)控終端予以顯示。

圖4 地鐵隧道內(nèi)電子水平尺安裝示意

監(jiān)測(cè)范圍：電子水平尺長(zhǎng)度為2.4 m，安裝于地鐵10號(hào)線隧道管片側(cè)壁。以地鐵10號(hào)線上、下行線軸線與穿越中軸線正交點(diǎn)為中心測(cè)點(diǎn)，向地鐵10號(hào)線隧道軸線南北兩側(cè)分別延伸87.6、85.2 m，即在每條地鐵隧道總長(zhǎng)172.8 m的監(jiān)測(cè)線上各布設(shè)72個(gè)電子水平尺測(cè)點(diǎn)。沿著地鐵10號(hào)線隧道軸線由北向南，上行線測(cè)點(diǎn)依次命名為SU01～SU72，下行線測(cè)點(diǎn)依次命名為XU01～XU72，其中SU36和XU36為上、下行線的中心測(cè)點(diǎn)。

監(jiān)測(cè)頻率：在電子水平尺安裝完畢并調(diào)零后，每5 min采集1次隧道襯砌位移值。

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

4.1 模擬段地表沉降

根據(jù)模擬段克泥效壓注量的不同，將31～70環(huán)掘進(jìn)過(guò)程分為2個(gè)工況，即工況1（31～41環(huán)）：每環(huán)壓注克泥效3 m3；工況2（42～70環(huán)）：每環(huán)壓注克泥效6 m3。在模擬段掘進(jìn)過(guò)程中，除克泥效壓注量之外，對(duì)地表位移量影響較大的盾構(gòu)施工參數(shù)為盾尾注漿量（圖5）。

圖5 模擬段盾尾注漿量

由圖5可見，為防止地表產(chǎn)生過(guò)大位移，在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中對(duì)盾尾注漿量進(jìn)行了動(dòng)態(tài)調(diào)整，單環(huán)盾尾注漿量介于33.0～43.1 m3。為降低盾尾注漿量變化對(duì)克泥效壓注效果分析的影響，即為了使監(jiān)測(cè)結(jié)果分析盡可能滿足單一變量原則，在工況1和工況2中選擇盾尾注漿量較為接近的推拼環(huán)號(hào)，以其上地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。經(jīng)過(guò)綜合比選，對(duì)于工況1，選定地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB37、DB40進(jìn)行地表位移分析，對(duì)于工況2，選定地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB46、DB49進(jìn)行地表位移分析。以下監(jiān)測(cè)結(jié)果分析中，位移正值表征隆起，位移負(fù)值表征沉降。

地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB37、DB40位移變化具體如圖6、圖7所示。

圖6 地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB37位移變化

圖7 地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB40位移變化

由圖6、圖7可見，在盾構(gòu)切口到達(dá)測(cè)點(diǎn)之前，地表處于輕微隆起的狀態(tài)，測(cè)點(diǎn)DB37處的最大隆起量為0.93 mm，測(cè)點(diǎn)DB40處最大隆起量為0.90 mm。在盾體通過(guò)階段，由于盾體環(huán)向間隙填充克泥效對(duì)上覆土體支承不足，造成其上地表沉降快速發(fā)展。在盾體通過(guò)階段，測(cè)點(diǎn)DB37處的沉降速率介于－11.75～－3.67 mm/d之間，平均沉降速率為－6.75 mm/d，沉降量為－20.26 mm，占總沉降量的71.85%；測(cè)點(diǎn)DB40處沉降速率介于－8.22～－1.40 mm/d，平均沉降速率為－4.54 mm/d，沉降量為－25.34 mm，占總沉降量的53.73%。這是因?yàn)?，如前所述在模擬段克泥效被壓注進(jìn)入②3層灰色砂質(zhì)粉土中，②3層埋深較淺（即上覆垂向荷載較?。┣夜こ绦再|(zhì)較差，在盾構(gòu)施工擾動(dòng)下易發(fā)生液化，對(duì)盾體環(huán)向間隙中的克泥效約束較弱，壓注的克泥效易在注漿壓力的作用下流動(dòng)而散失。

地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB46、DB49位移變化具體如圖8、圖9所示。

圖8 地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB46位移變化

由圖8、圖9可見，當(dāng)增大克泥效壓注量后，在盾體通過(guò)階段地表沉降量及沉降速率均有所減小。在盾體通過(guò)階段，測(cè)點(diǎn)DB46處沉降速率介于－4.69～－0.51 mm/d，平均沉降速率為－3.32 mm/d，沉降量為－13.29 mm，占總沉降量的77.03%；測(cè)點(diǎn)DB49處沉降速率介于－3.66～0.12 mm/d，平均沉降速率為－1.98 mm/d，沉降量為－7.90 mm，占總沉降量的60.77%。

圖9 地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB49位移變化

為進(jìn)一步揭示克泥效工法在抑制地表變形中的作用，選擇克泥效壓注量為0 m3區(qū)段的地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB28、DB31進(jìn)行地表位移對(duì)照分析。地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB28、DB31位移變化如圖10、圖11所示。

圖10 地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB28位移變化

圖11 地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)DB31位移變化

由圖10、圖11可見，在不壓注克泥效的條件下，地表總沉降量及盾體通過(guò)階段地表沉降量均顯著增大。

在盾體通過(guò)階段，測(cè)點(diǎn)DB28處沉降速率介于－10.96～－2.19 mm/d，平均沉降速率為－6.46 mm/d，沉降量為－19.38 mm，占總沉降量的43.06%；測(cè)點(diǎn)DB31處沉降速率介于－15.54～－1.51 mm/d，平均沉降速率為－8.45 mm/d，沉降量為－25.35 mm，占總沉降量的59.14%。

將工況1、工況2及不壓注克泥效條件下，地表位移變化匯總于表2及圖12。

圖12 地表位移與克泥效壓注量關(guān)系

由表2可見，在砂質(zhì)粉土層中進(jìn)行盾構(gòu)施工時(shí)，壓注克泥效可有效減小盾體通過(guò)階段地表位移量及地表沉降速率，同時(shí)可輔助減小地表工后總位移量。

表2 不同工況下地表位移變化

由圖12可見，盾體通過(guò)階段地表位移量、地表沉降速率及地表工后總位移量與克泥效壓注量近似呈線性關(guān)系，各擬合曲線相關(guān)系數(shù)均大于等于0.98。隨著克泥效壓注量的增加，盾體通過(guò)階段地表位移量、地表沉降速率及地表工后總位移量均減小。

4.2 穿越段地鐵10號(hào)線隧道襯砌位移

選取地鐵10號(hào)線上、下行線軸線與穿越中軸線正交點(diǎn)處電子水平尺監(jiān)測(cè)點(diǎn)（XU36、SU36）為特征點(diǎn)，其在盾構(gòu)下穿施工過(guò)程中每環(huán)掘進(jìn)完成時(shí)的位移值如圖13所示。

圖13 電子水平尺監(jiān)測(cè)點(diǎn)XU36、SU36位移變化

當(dāng)?shù)?39環(huán)掘進(jìn)完成時(shí)，盾體位于下行線下方，此時(shí)地鐵10號(hào)線上、下行線隧道結(jié)構(gòu)位移量均較小。當(dāng)?shù)?40環(huán)掘進(jìn)完成時(shí)，盾尾逐漸接近地鐵10號(hào)線下行線。由于受到盾尾注漿的影響，下行線隧道位移量開始增大，表現(xiàn)為隆起。為預(yù)防下行線隧道產(chǎn)生過(guò)大的工后沉降，在掘進(jìn)第141環(huán)時(shí)進(jìn)行第1次克泥效徑向注漿，壓注量為0.5 m3。由于克泥效徑向注漿層位為⑤1層灰色黏土，其工程性質(zhì)較好（對(duì)盾體環(huán)向間隙中的克泥效約束較強(qiáng)）且徑向注漿孔與下行線隧道垂向凈距較小，因此下行線隧道結(jié)構(gòu)位移量由3.46 mm迅速隆起至8.12 mm。

隨著盾構(gòu)下穿施工的持續(xù)，盾構(gòu)切口在通過(guò)上行線隧道時(shí)始終保持較小的切口壓力，因此上行線隧道結(jié)構(gòu)位移量持續(xù)減小，表現(xiàn)為沉降。當(dāng)?shù)?48環(huán)掘進(jìn)完成時(shí)，盾尾進(jìn)入上行線投影面，此時(shí)上行線隧道結(jié)構(gòu)位移量達(dá)到最小值－3.28 mm。為預(yù)防上行線隧道產(chǎn)生過(guò)大的工后沉降，在掘進(jìn)第149環(huán)時(shí)進(jìn)行第2次克泥效徑向注漿，壓注量為0.762 m3。由于受到克泥效徑向注漿的影響，當(dāng)?shù)?49環(huán)掘進(jìn)完成時(shí)，上行線隧道結(jié)構(gòu)位移量由－3.28 mm迅速隆起至－1.52 mm，并在后續(xù)盾構(gòu)下穿施工過(guò)程中保持隆起趨勢(shì)。

由圖13可見，在盾構(gòu)近接下穿既有隧道施工時(shí)，采用克泥效工法可顯著提高盾體上方結(jié)構(gòu)物的隆起量，沉降控制效果良好。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原位監(jiān)測(cè)，揭示了盾體環(huán)向間隙克泥效壓注對(duì)盾構(gòu)施工影響范圍內(nèi)土體變形的影響規(guī)律，并結(jié)合上海北橫通道新建工程Ⅶ標(biāo)段超大直徑盾構(gòu)隧道近接穿越地鐵10號(hào)線工程實(shí)例，對(duì)克泥效工法的上覆建（構(gòu)）筑物沉降控制效果進(jìn)行了分析，獲得如下主要結(jié)論：

1）在砂質(zhì)粉土層中進(jìn)行盾構(gòu)法施工時(shí)，壓注克泥效可有效減小盾體通過(guò)階段地表位移量及地表沉降速率，同時(shí)可輔助減小地表工后總位移量。

2）盾體通過(guò)階段地表位移量、地表沉降速率及地表工后總位移量與克泥效壓注量近似呈線性負(fù)相關(guān)。

3）在盾構(gòu)近接下穿既有隧道施工時(shí)，采用克泥效工法可以顯著地提高盾體上方結(jié)構(gòu)物的隆起量，沉降控制效果良好。

4）確定－20～＋20 mm的被穿越地鐵隧道變形控制標(biāo)準(zhǔn)是合理的，既符合當(dāng)前超大直徑盾構(gòu)隧道施工控制的實(shí)際水平，也滿足運(yùn)營(yíng)中地鐵隧道安全保障的要求。