關(guān)于盾構(gòu)施工重疊隧道的安全管控措施的探討

摘 要：隨著城市軌道交通線路的增多，線路間的交叉重疊不可避免，增加施工難度的同時(shí)也提高了安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，因此需要在重疊區(qū)間施工時(shí)采取一定的管控措施來保證施工的安全可控。結(jié)合大量的施工與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，探討了盾構(gòu)施工重疊隧道時(shí)可以采取的安全管控措施，達(dá)到保證施工安全的目的。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)施工；重疊隧道；安全管控措施

城市的軌道交通網(wǎng)絡(luò)一般由多條線路組成，隨著時(shí)間的推移，線路的增多，地鐵建設(shè)將遇到大量的重疊隧道。重疊隧道的施工過程中，新建隧道與已建隧道的相對(duì)位置處于不停的相對(duì)變化之中，將面臨著如何解決隧道之間在施工過程中地層再次擾動(dòng)產(chǎn)生的土體效應(yīng)和已建隧道結(jié)構(gòu)的受力、變形的變化等影響到隧道結(jié)構(gòu)的整體安全問題，文章結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)列舉出了常見的重疊隧道施工安全管控措施。

1 施工順序的確定

為有效控制盾構(gòu)掘進(jìn)的沉降二次疊加的影響，盡量減少盾構(gòu)掘進(jìn)過程中對(duì)先建隧道結(jié)構(gòu)的影響，采用“先下后上”的施工順序（先施工位于線路下方的右線隧道，再施工上方的左線隧道），以減少后建隧道的施工對(duì)地表沉降和先建隧道的二次擾動(dòng)影響。

2 安全管控措施

2.1 地面加固

通過對(duì)以往施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，當(dāng)區(qū)間左右線隧道主體凈間距小于3.5米時(shí)，為保證隧道及周邊建筑物的安全可靠，可以采取從地面對(duì)隧道全斷面進(jìn)行三軸攪拌加固，加固范圍為區(qū)間結(jié)構(gòu)頂部、底部及兩側(cè)各3米。加固范圍土體抗壓強(qiáng)度等需滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 二次深孔注漿

當(dāng)隧道下穿鐵路、河流等風(fēng)險(xiǎn)源時(shí)，左右線上下凈距小于3.5米段，可采用洞內(nèi)管片背后二次深孔加強(qiáng)注漿加固。利用每環(huán)管片上預(yù)留的多個(gè)注漿孔，打入PVC注漿管進(jìn)行注漿，管片出盾尾后即可進(jìn)行。漿液可采用超細(xì)水泥漿液，注漿壓力為0.4～1.2兆帕。

2.3 下方隧道移動(dòng)式支撐加固

為了有效降低上方隧道施工對(duì)已建成下方隧道結(jié)構(gòu)的影響，可在上方隧道盾構(gòu)工作面前后一定范圍對(duì)應(yīng)的下方隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)架設(shè)臨時(shí)內(nèi)支撐系統(tǒng)，以緩解上方隧道盾構(gòu)施工過程中對(duì)下方隧道管片的豎向位移，解決施工過程中下方隧道管片的縱向螺栓的抗彎、抗剪強(qiáng)度不足問題，確保下方隧道的安全。

2.3.1臨時(shí)支撐加固體系

可以在下方隧道內(nèi)架設(shè)臨時(shí)的支撐加固體系，抵抗上方隧道施工過程中，盾體下方隧道管片環(huán)縫之間因垂直錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生的剪力；提高下方隧道縱向剛度，減少下方隧道垂直彎曲變形；下方隧道影響范圍襯砌環(huán)內(nèi)的支撐不能卸力，必須提供持續(xù)支撐，隨著上方隧道的掘進(jìn)，臨時(shí)支撐加固體系不斷移動(dòng)調(diào)整。

2.3.2移動(dòng)式支撐臺(tái)車加固體系

移動(dòng)式支撐臺(tái)車采用液壓油缸作車組頂推、橡膠輪做隧道支點(diǎn)，保證每環(huán)管片均有支點(diǎn)柔性支撐。

移動(dòng)式支撐臺(tái)車設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮臺(tái)車尺寸、長度滿足隧道結(jié)構(gòu)尺寸，支點(diǎn)采用鑄鐵輪心壓橡膠支點(diǎn)與管片接觸。移動(dòng)式支撐臺(tái)車構(gòu)造平面見圖1。

移動(dòng)式支撐臺(tái)車移動(dòng)方式采用不卸載移動(dòng)，其移動(dòng)方式有整體頂推移動(dòng)和分車組移動(dòng)方式2種：

整體頂推移動(dòng)。由第一車組頂推油缸做主推油缸和第六車組的側(cè)油缸做附推缸，將整體車組不卸載頂推移動(dòng)，移動(dòng)速度同上方隧道（左線）盾構(gòu)推進(jìn)速度。

分車組移動(dòng)。因荷載過大整體頂推移動(dòng)無法完成時(shí)采用分車組移動(dòng)方式。由第五車組的4組油缸同步頂推第六車組移動(dòng)（五推六）、四推五……后推一的方式進(jìn)行不卸載頂推移動(dòng)。

2.4 下方隧道設(shè)置鋼支架

上方隧道施工時(shí)，為減小對(duì)下方已建隧道的影響，可在下洞設(shè)置鋼支架。鋼支架應(yīng)在隧道外加工，并應(yīng)進(jìn)行整環(huán)試拼裝，合格后編號(hào)，給洞內(nèi)拼裝創(chuàng)造條件。鋼支架與管片間設(shè)緩沖材料，固定于鋼支架上，采用丁腈軟木橡膠，寬140毫米，厚10毫米。每環(huán)管片設(shè)置2道鋼支架（管片中心對(duì)稱布置），每道環(huán)縫設(shè)置1道鋼支架。

鋼支架應(yīng)沿隧道縱向應(yīng)采用型鋼安裝固定，型鋼安裝過程中應(yīng)考慮平面曲線的影響。每環(huán)型鋼腰部拼裝節(jié)點(diǎn)設(shè)1個(gè)千斤頂，與型鋼端板有效固定并做好限位措施。

環(huán)向型鋼拼裝完成后，通過千斤頂施加型鋼軸力，使得型鋼（通過緩沖材料）與管片緊密接觸。環(huán)、縱向鋼支架安裝時(shí)均應(yīng)避開管片注漿孔。

2.5 下方隧道壓重

為防止上方隧道施工過程中的卸載作用和地質(zhì)條件的影響，使已建下方隧道發(fā)生上浮，應(yīng)考慮對(duì)已建下方隧道進(jìn)行壓重。壓重采用輪式壓重車進(jìn)行壓重。壓重參數(shù)根據(jù)施工過程中的試驗(yàn)進(jìn)行確定，確保已建右線隧道在上方隧道（左線）盾構(gòu)掘進(jìn)過程中不上浮。

2.6 上方隧道盾構(gòu)始發(fā)及接收

上方隧道（左線）盾構(gòu)始發(fā)及接收屬于架空盾構(gòu)始發(fā)及接收，施工時(shí)需搭設(shè)始發(fā)及接收平臺(tái)。始發(fā)平臺(tái)的荷載需考慮盾體本身的重量、負(fù)環(huán)管片的重量、施工荷載，接收平臺(tái)荷載也要考慮盾體本身的重量、施工荷載等。上方隧道（左線）盾構(gòu)始發(fā)、接收平臺(tái)采用柱梁結(jié)構(gòu)的鋼平臺(tái)。荷載通過始發(fā)（接收）架傳遞至鋼平臺(tái)三根主梁上，主梁與鋼管支撐柱平板式焊接。構(gòu)始發(fā)、接收鋼平臺(tái)見圖2。

2.7 上下重疊隧道盾構(gòu)掘進(jìn)控制

2.7.1掘進(jìn)參數(shù)控制

土倉壓力應(yīng)根據(jù)覆土性質(zhì)、厚度確定，并結(jié)合出土量、地表沉降情況適時(shí)調(diào)整，以刀盤前方不產(chǎn)生隆起為土倉壓力設(shè)定原則。刀盤轉(zhuǎn)速、刀盤扭矩、總推力、掘進(jìn)速度等施工參數(shù)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、盾構(gòu)機(jī)類型等情況而定。

嚴(yán)格以理論出土量為盾構(gòu)出土控制值，每環(huán)出土量偏差不能過大，定期檢查出土量。避免大幅度的軸線糾偏動(dòng)作，盾構(gòu)糾偏原則為“勤糾、少糾”施工階段隧道軸線偏離設(shè)計(jì)軸線不得大于±50毫米。

2.7.2注漿

同步注漿宜采用水泥砂漿硬性漿液，并根據(jù)地表沉降情況適時(shí)調(diào)整注漿量。盾構(gòu)穿越后考慮到環(huán)境保護(hù)和隧道穩(wěn)定因素，根據(jù)地表沉降及出土量情況，如發(fā)現(xiàn)同步注漿有不足的地方，通過管片中部的注漿孔進(jìn)行二次補(bǔ)注漿，補(bǔ)充一次注漿未填充部分和體積減少部分，從而減少盾構(gòu)通過后土體的后期沉降，減輕隧道的防水壓力，提高止水效果。

3 結(jié)束語

目前，盾構(gòu)法施工已經(jīng)在各大城市的地下鐵道施工中被廣泛應(yīng)用，其特有的安全施工管理問題不可忽視，特別是重疊區(qū)間的施工風(fēng)險(xiǎn)較大需要高度重視。

文章結(jié)合盾構(gòu)法施工實(shí)踐，對(duì)盾構(gòu)法隧道施工及重疊區(qū)間施工過程中的各種安全控制措施進(jìn)行了探討，希望通過安全控制措施的實(shí)施引導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理，從而更好地預(yù)防事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張曉軍.盾構(gòu)重疊隧道近接地表建筑物安全控制技術(shù)研究[J].廣東公路交通，2011.

[2] 張志勇.盾構(gòu)施工對(duì)周圍環(huán)境影響研究綜述[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2002.

作者簡介：楊卓平（1982-），男，工程師。