地鐵盾構(gòu)區(qū)間近距離施工洞內(nèi)加固措施

李春喜

地鐵盾構(gòu)區(qū)間近距離施工洞內(nèi)加固措施

李春喜

（蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司，江蘇蘇州 215004）

為控制施工變形，減小近距離盾構(gòu)隧道施工的影響，需對鄰近隧道進(jìn)行加固處理。文章結(jié)合蘇州軌道交通1號線工程，對盾構(gòu)隧道洞內(nèi)加固措施進(jìn)行介紹，監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，采取加固措施后的隧道各項(xiàng)指標(biāo)均能較好地滿足設(shè)計(jì)和實(shí)際需要。

地鐵；隧道施工；盾構(gòu)；近距離施工；洞內(nèi)加固

1　概述

由于受城市交通走廊的制約，城市地下鐵道區(qū)間隧道往往不得不采用近距離隧道穿越，盾構(gòu)施工越來越多，因此小間距盾構(gòu)隧道屢見不鮮，尤其是在長三角地區(qū)。換乘形式和建構(gòu)筑物的影響是隧道采用近距離施工的2個(gè)主要影響因素。

如何控制施工變形，減小對鄰近已建隧道的影響已經(jīng)成為目前盾構(gòu)法隧道工程中的熱點(diǎn)問題之一。國內(nèi)一些同行已經(jīng)對此問題作了相關(guān)研究，林志等對近間距雙線大直徑泥水盾構(gòu)施工相互影響的施工技術(shù)和施工參數(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究［1］，曾小清等對雙線并行盾構(gòu)隧道的相互影響進(jìn)行了數(shù)值模擬［2］。廖少明等考慮縱向剪切傳遞影響，探討了不同地基變形模式下，隧道結(jié)構(gòu)縱向變形及結(jié)構(gòu)內(nèi)力解析表達(dá)式［3-4］。

近距離施工隧道對先施工隧道的影響主要表現(xiàn)為隧道水平位移、豎向沉降、橢圓度以及管片受力的變化［5］。雖然通過優(yōu)化盾構(gòu)施工參數(shù)，信息化監(jiān)測，嚴(yán)格控制土倉壓力，及時(shí)同步注漿等可以減少對相鄰隧道的影響，但盾構(gòu)的施工控制與施工經(jīng)驗(yàn)關(guān)系較大，仍需考慮采取一定的保護(hù)措施，減小對先施工完成隧道的影響。

盾構(gòu)隧道近距離加固施工，可以采用的保護(hù)方法有地面預(yù)先加固方案和洞內(nèi)處理方案，其中地面加固可以選用攪拌樁、旋噴樁、地面深層注漿及鉆孔樁隔斷［6-8］。旋噴樁工法造價(jià)相對較高，且宜形成較大水泥塊影響盾構(gòu)施工，地面深層注漿質(zhì)量不宜保證。相對來說采用洞內(nèi)處理措施基本可以做到風(fēng)險(xiǎn)可控、施工操作不受外界影響、對環(huán)境無污染、費(fèi)用較低，通過加大施工管理及過程控制可以做到盾構(gòu)近距離施工的安全。

本文針對蘇州軌道交通1號線的具體工程實(shí)例，分析了對洞內(nèi)措施的實(shí)施效果。

2　工程概況

蘇州軌道交通1號線廣濟(jì)路站為1、2號線的換乘站，1號線為側(cè)式站臺，線路線間距為9.2 m。兩端區(qū)間采用土壓平衡盾構(gòu)施工，隧道外徑6.2 m，內(nèi)徑5.5 m。隨著線路向兩端延伸，兩隧道凈距自3 m逐步擴(kuò)大至6.8 m?？紤]隧道間距小于4.5 m，除去端頭加固端已有加固措施，共有約85 m長距離需考慮采取近距離施工保護(hù)措施。盾構(gòu)在廣濟(jì)路站調(diào)頭施工，后建隧道與先建隧道的時(shí)間相差不大。

隧道通過的地層主要為粉土層、粉砂層及粉質(zhì)粘土層，大部分位于粉土層和粉砂層。

3　洞內(nèi)處理措施

經(jīng)過比選，本盾構(gòu)隧道采用以下洞內(nèi)處理措施進(jìn)行加固：

（1）增加環(huán)寬1.2 m管片的注漿孔，由原來的每環(huán)6個(gè)增至16個(gè)，每22.5°一個(gè)，位于隧道環(huán)向中心線上。對先建隧道進(jìn)行洞內(nèi)二次注漿，要求注漿范圍為隧道兩側(cè)各120°，注漿厚度不小于2 m，注漿體強(qiáng)度不小于1 MPa，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，在隧道位移大于5 mm時(shí)進(jìn)行壓漿糾偏。注漿范圍如圖1所示。

圖1　先建隧道洞內(nèi)注漿范圍

（2）在隧道內(nèi)增設(shè)內(nèi)支撐，加強(qiáng)盾構(gòu)隧道的整體剛度。內(nèi)支撐采用整圓器及水平向加強(qiáng)肋，每5環(huán)采用一個(gè)整圓器，整圓器之間采用14a槽鋼加強(qiáng)肋連接，共施工10個(gè)整圓器循環(huán)安裝使用，如圖2所示?？紤]到盾構(gòu)調(diào)頭施工，先建隧道內(nèi)管片、土方和同步注漿運(yùn)輸車的通行，整圓器下部進(jìn)行了預(yù)留。如先建隧道不存在運(yùn)輸問題，可對整圓器進(jìn)行調(diào)整，加強(qiáng)其剛度。

（3）提高管片配筋等級一個(gè)級別，減小管片受力變化造成的影響。

（4）加強(qiáng)管片收斂變形及豎向和水平位移的監(jiān)測，并加強(qiáng)管片外觀裂縫的監(jiān)測，具體監(jiān)測要求可參考相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)確定。

4　監(jiān)測結(jié)果分析

為了確保已建右線隧道的安全，在左線盾構(gòu)隧道施工時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)對右線隧道的施工監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)。

圖2　整圓器內(nèi)支撐的形式

4.1監(jiān)測內(nèi)容及測點(diǎn)布置

（1）在右線隧道的襯砌環(huán)上每5環(huán)布設(shè)1個(gè)沉降點(diǎn)，監(jiān)測區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)體垂直位移。

（2）在右線隧道的襯砌環(huán)上每5環(huán)布設(shè)1個(gè)水平位移點(diǎn)，監(jiān)測區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)體水平位移。

（3）在右線隧道近距離加固范圍內(nèi)每5環(huán)布設(shè)1個(gè)監(jiān)測斷面。

4.2監(jiān)測頻率及報(bào)警值

（1）監(jiān)測頻率。

左線施工前，進(jìn)行初始觀測，取3次穩(wěn)定測值的平均值作為初始值，右線隧道在該區(qū)域施工時(shí)，開始進(jìn)行連續(xù)觀測，觀測頻率為每天2次，直至盾構(gòu)推進(jìn)通過該區(qū)域，地層穩(wěn)定為止。

（2）報(bào)警值。

報(bào)警值按照下列要求進(jìn)行：地鐵隧道結(jié)構(gòu)設(shè)施絕對沉降量及水平位移量≤10 mm；2 mm/d；隧道收斂變形累計(jì)值≤10 mm；2 mm/d。

4.3施工監(jiān)測結(jié)果及分析

通過對已建盾構(gòu)隧道豎向及水平位移、隧道收斂的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)隧道豎向隆沉基本在-2.0 mm～+5.0 mm，“-”為下沉，“+”為隆起，隧道最大沉降為-2.1 mm，最大隆起為9.5 mm。隧道隆沉無明顯的規(guī)律，且均在±10 mm以內(nèi)，隧道隆沉指標(biāo)對近距離施工的相互影響不敏感。

（1）隧道水平位移。

隧道水平位移為-7.0～+5.0mm，“-”為背向施工隧道，“+”為靠向施工隧道。除一組監(jiān)測點(diǎn)存在正值外，其他監(jiān)測點(diǎn)反映的均為背向施工隧道的位移。圖3為靠近車站端頭15環(huán)處的一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的水平位移隨時(shí)間的變化。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，先建隧道受到開挖面土壓力及盾構(gòu)側(cè)面摩阻力的擠壓，隧道向外側(cè)偏移，隨著盾構(gòu)施工的推進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)遠(yuǎn)離該監(jiān)測點(diǎn)，土壓力減小，水平偏移量逐漸趨于穩(wěn)定，最終水平位移在7 mm左右波動。

圖3　隧道水平位移隨時(shí)間變化的曲線

（2）隧道收斂。

隧道收斂值為-5.7～+5.5 mm，“-”為水平向直徑變小，“+”為水平向直徑變大。圖4為靠近車站端頭15環(huán)處的一個(gè)監(jiān)測斷面的收斂值隨時(shí)間的變化。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，先建隧道受到盾構(gòu)隧道施工的影響，側(cè)面土壓力增大，隧道水平向直徑變小，隨著盾構(gòu)推進(jìn)，由于同步注漿不及時(shí)及空隙不能完全填充，產(chǎn)生土體損失，側(cè)面土壓力逐漸變小，隧道水平向直徑變大，隨著時(shí)間的增加，盾構(gòu)的遠(yuǎn)離，側(cè)面土壓力趨于穩(wěn)定，右線已建隧道收斂值趨于穩(wěn)定，最大值不超過6.0 mm，滿足要求。

圖4　隧道收斂值隨時(shí)間變化的曲線

從監(jiān)測結(jié)果可知，近距離施工對先建隧道存在一定的影響，會造成隧道側(cè)向位移及側(cè)面受力變化，采用洞內(nèi)處理措施后盾構(gòu)隧道各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)滿足要求。洞內(nèi)處理措施的可實(shí)施性及實(shí)施效果均較好，可為類似工程借鑒參考。

5　結(jié)論

通過對盾構(gòu)近距離施工保護(hù)方法的介紹和比選以及洞內(nèi)處理措施的具體介紹和工程實(shí)施效果的監(jiān)測，得出以下結(jié)論和建議：

（1）盾構(gòu)近距離施工對相鄰隧道造成的影響主要為側(cè)向側(cè)面擠壓及位移和土體損失造成的側(cè)壓力減小。對相鄰隧道的保護(hù)采取地面攪拌樁加固、鉆孔樁隔斷和洞內(nèi)處理措施3種方案均較為可行。

（2）地面攪拌樁加固和鉆孔樁隔斷方案工法成熟，施工質(zhì)量有保證，實(shí)施效果可靠，在地面交通和周邊環(huán)境允許的情況下可優(yōu)先選用。

（3）洞內(nèi)處理措施與地面攪拌樁加固和鉆孔隔斷樁方案相比，不會對地面交通和環(huán)境造成影響，可實(shí)施性較高，實(shí)施效果可以滿足要求。

（4）洞內(nèi)二次注漿效果不易檢測，需加強(qiáng)注漿施工的管理和過程監(jiān)控。

對基底沉降、水平位移和收斂變形的監(jiān)測證明，采取加固措施后隧道的各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)和實(shí)際的需要，該工程實(shí)例可以為類似地質(zhì)情況的小凈距段施工提供參考。

［1］林志，朱合華，夏才初.近間距雙線大直徑泥水盾構(gòu)施工相互影響研究［J］.巖土力學(xué)，2006，27（7）：1181-1186.

［2］曾小清，張慶賀，曹志遠(yuǎn).地鐵工程雙線盾構(gòu)平行推進(jìn)的相互作用［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1997，25 （4）：386-389.

［3］廖少明，白廷輝，彭芳樂，等.盾構(gòu)隧道縱向沉降模式及其結(jié)構(gòu)響應(yīng)［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2006，2（4）：566 -570.

［4］邵華，張子新.盾構(gòu)近距離穿越施工對已運(yùn)營隧道的擾動影響分析［J］.巖土力學(xué)，2004，11（25）：545-549.

［5］黃新民.近距離平行盾構(gòu)隧道施工期間的相互影響分析［J］.鐵道建筑技術(shù)，2008（B12）:181-183.

［6］劉建航，候?qū)W淵.盾構(gòu)法隧道［M］. 北京：科學(xué)出版社，1991.

［7］周文波.盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)及應(yīng)用［M］. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

［8］張慶賀，朱合華，莊榮.地鐵與輕軌［M］.北京：人民交通出版社，2002.

Reinforcement Measures for Shield Metro under Adjacent Construction

Li Chunxi
（Suzhou Rail Transit Group Co. Ltd.， Suzhou 215004， China）

In order to control construction deformation and reduce the influence of adjacent construction， existing tunnel must be reinforced. Combining with the rail transit engineering of line 1 in Suzhou city， the reinforcement measures for shield metro under adjacent construction are introduced， and the monitoring results show that the indicators of tunnel reinforced meet the requirements of design and practice.

metro； tunnel construction； shield； adjacent construction； tunnel reinforcement

U455.43

A

1672-9889（2015）01-0033-03

李春喜（1968-），男，山西晉中人，高級工程師，主要從事高速公路、城市軌道交通建設(shè)管理工作。

（2014-04-25）