盾構(gòu)近距離下穿地鐵既有線路施工技術(shù)研究

張群群

（中建隧道建設(shè)有限公司，重慶 401320）

1 工程概況

深圳地鐵9號線BT項目9104-2標(biāo)人民南站～向西村站區(qū)間左線長822.131 m，右線長821.541 m，線路出人民南站后即下穿地鐵1號線，后沿春風(fēng)路向東繼續(xù)行進(jìn)至向西村站，本區(qū)間最大線路縱坡17‰，最小豎曲線半徑為3 000 m。區(qū)間施工采用“先隧后站”方式過人民南站，車站長約168.6 m。

人民南站～向西村站區(qū)間自人民南站出站后，下穿既有地鐵1號線羅湖站～國貿(mào)站區(qū)間盾構(gòu)隧道，左線穿越段起止里程為：ZDK23+846.22～ZDK23+868.917，右線穿越段起止里程為YDK23+845.853～YDK23+868.398。

2 穿越前準(zhǔn)備

2.1 施工方案及技術(shù)交底

穿越地鐵1號線施工所需技術(shù)方案均已編制并通過審批，并由我部技術(shù)負(fù)責(zé)人組織對項目管理人員及盾構(gòu)作業(yè)班組人員進(jìn)行了安全技術(shù)交底。

2.2 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)及初值量測

以人～向區(qū)間線路中線為基準(zhǔn)，兩側(cè)10 m范圍內(nèi)每隔5 m布置1個監(jiān)測斷面，其余每隔10 m布置1個監(jiān)測斷面。穿越段地鐵1號線左右線洞內(nèi)各布置9個監(jiān)測斷面。沿地鐵1號線線路走向，每隔10～15 m布置1個地表監(jiān)測點(diǎn)，左右線線路上方各布置8個監(jiān)測點(diǎn)。

2.3 盾構(gòu)施工參數(shù)的總結(jié)與優(yōu)化

截至目前，我部已成功穿越海關(guān)宿舍，船步街住宅樓，廣深鐵路等建構(gòu)筑物，周邊環(huán)境安全可控，地表及建構(gòu)筑沉降均控制在允許范圍內(nèi)。在對既有施工參數(shù)的統(tǒng)計分析，并參考監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，我部對穿越地鐵1號線設(shè)定的施工參數(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化。

（1） 實(shí)際土倉壓力略高于理論土倉壓力0.1～0.3 bar。

（2） 同步注漿量由6 m3/環(huán)增加至7 m3/環(huán)，確保同步注漿能夠有效填充建筑空隙。

（3） 穿越段出渣松散系數(shù)按照1.5考慮，即70 m3/環(huán)。

（4） 推進(jìn)速度宜控制在20～30 mm/min，避免因推進(jìn)速度過快造成同步注漿壓力過大，且填充不均勻。

（5） 單環(huán)糾偏量控制在±5 mm以內(nèi)，避免因糾偏過大產(chǎn)生的過量超挖。

（6） 脫出盾尾后的沉降是控制沉降的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時補(bǔ)充注漿。

2.4 設(shè)備準(zhǔn)備

穿越地鐵1號線之前，對盾構(gòu)機(jī)及后配套設(shè)備進(jìn)行一次徹底的檢修。主要包括刀具維修及更換，土壓力計校準(zhǔn)或更換，推進(jìn)系統(tǒng)、渣土改良系統(tǒng)、油脂系統(tǒng)的檢修維保等，確保盾構(gòu)機(jī)能夠以良好的機(jī)況連續(xù)施工穿越地鐵1號線。

目前右線盾構(gòu)機(jī)刀盤已頂推至人民南站大里程端地下連續(xù)墻，正在進(jìn)行換刀作業(yè)。對周邊滾刀磨損超過5 mm，正面滾刀磨損超過15 mm及異常磨損刀具進(jìn)行全部更換。同步進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)維保，確保刀盤6路泡沫管及盾尾4路同步注漿管暢通，其他設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.5 物資準(zhǔn)備

在下穿施工前，對施工所需要的物資設(shè)備進(jìn)行全面盤點(diǎn)和補(bǔ)充，確保管片、注漿材料、機(jī)械設(shè)備、零料配件等能夠滿足穿越期間的一切需要。同時，必須儲備足夠的應(yīng)急搶險物資并單獨(dú)存放，保證發(fā)生險情時可以立刻到達(dá)搶險現(xiàn)場并投入使用。

2.6 人員準(zhǔn)備

在穿越施工前，對項目管理人員及盾構(gòu)作業(yè)班組人員進(jìn)行優(yōu)化調(diào)配，在穿越過程中，實(shí)行領(lǐng)導(dǎo)帶班制度，全面負(fù)責(zé)施工技術(shù)管理和工序組織。

2.7 施工工期安排

盾構(gòu)掘進(jìn)段循環(huán)時間計算：盾構(gòu)掘進(jìn)按60 min/環(huán)考慮，管片安裝按40 min/環(huán)考慮，每6 m一次的接水管施工與管片拼裝施工平行作業(yè)，每6 m一次的接鋼軌施工與盾構(gòu)掘進(jìn)施工平行作業(yè)，其他出渣、管片運(yùn)輸?shù)扔绊憰r間按20 min/每環(huán)考慮，則每循環(huán)需時間為：T=60+40+20=120 min。則每天進(jìn)度指標(biāo)為：24×60/120=12環(huán)，考慮外界干擾計劃每天進(jìn)度指標(biāo)10環(huán)。正穿地鐵1號線左線在晚上23：30～7：30，將正穿時間與地鐵1號線運(yùn)行時間避開。

2.8 施工監(jiān)測

下穿地鐵1號線施工過程中對既有線進(jìn)行自動化監(jiān)測。監(jiān)測項目為既有隧道變形及管片接縫張開量。遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理分析子系統(tǒng)構(gòu)成。

3 穿越后分析

3.1 穿越時刀盤結(jié)泥餅

右線盾構(gòu)在2014年10月13日換完所有滾刀，緊接著切割人民南車站東端頭連續(xù)墻，于2014年10月25日盾尾成功脫出地鐵1號線右線輪廓線，歷時12天。

當(dāng)?shù)侗P距離1號線邊緣4 m時，掘進(jìn)參數(shù)出現(xiàn)異常。刀盤扭矩達(dá)到4 000 kN·m以上，總推力2 000 t，掘進(jìn)速度2～7 mm/min，此時渣溫達(dá)到約50 ℃。

經(jīng)檢查泡沫發(fā)生器堵塞，泡沫流量顯示正常，但沒有和空氣充分接觸發(fā)生反應(yīng)，發(fā)泡效果較差，渣土無法改良，致使盾構(gòu)推進(jìn)人向區(qū)間第3～4環(huán)時，刀盤迅速結(jié)泥餅。

經(jīng)對泡沫系統(tǒng)處理后，發(fā)泡效果顯著提高，第4～8環(huán)推進(jìn)參數(shù)明顯改善。由于刀盤距離地鐵1號線只有約4 m，氣壓開倉處理風(fēng)險太高，泥餅無法清除，只有推出地鐵1號線影響范圍，才可開倉處理泥餅。

在推進(jìn)第8環(huán)時刀盤噴水堵塞，使刀盤中心無法噴水來緩解結(jié)泥餅現(xiàn)象，導(dǎo)致泥餅現(xiàn)象更加嚴(yán)重，但此時無條件進(jìn)行清理泥餅。

由于刀盤噴水堵塞，泥餅現(xiàn)象更加嚴(yán)重，致使掘進(jìn)速度慢，扭矩過大，渣土溫度較高，溫度約60 ℃，只有加大泡沫用量改良渣土來緩解泥餅現(xiàn)象。

為改良土質(zhì)及降低渣溫只有加大泡沫量及發(fā)泡率，但效果并不理想，造成噴渣嚴(yán)重，清理渣土?xí)r間較長。

3.2 處理措施

（1） 整修泡沫系統(tǒng)。

把6路泡沫發(fā)生器全部拆開進(jìn)行清理，再把所有泡沫管路清洗干凈，保證泡沫系統(tǒng)正常。由于距離1號線比較近，為保安全沒有進(jìn)行開倉清理泥餅。

（2） 停機(jī)保壓控制沉降。

保持土倉壓力不變，氣壓置換土壓。在盾體和盾尾周圍注入大量聚氨酯，填充外圍空隙，起到封水、保壓、防盾體被抱死，在盾尾進(jìn)行二次補(bǔ)漿，起到保壓控制沉降。

（3） 土倉加入化合物。

土倉加入適量分散劑，為保持掌子面土體穩(wěn)定進(jìn)行短時間浸泡，浸泡時間控制在4小時內(nèi)，但其浸泡效果不能保證。

（4） 開倉處理，清理泥餅。

在成功穿越地鐵1號線后，盾構(gòu)掘進(jìn)至26環(huán)，盾尾距離地鐵1號線右線中心線7.36 m，距離右線輪廓線4.40 m。在安全距離情況下，進(jìn)行氣壓開倉清理泥餅。

3.3 沉降控制

原則：同步注漿足量，二次注漿適量。同步注漿量增加至7 m3/環(huán)，注漿速率應(yīng)與推進(jìn)行程匹配，每環(huán)應(yīng)在推進(jìn)油缸行程達(dá)到1 650 mm左右時完成注漿，確保同步注漿漿液能夠均勻填充建筑空隙。同步注漿壓力控制在0.35～0.4 MPa。將同步注漿管路由盾尾拆出，連接至已脫離盾尾的管片上進(jìn)行跟蹤二次注漿。跟蹤注漿每3環(huán)進(jìn)行一次，注漿位置固定為已脫離盾尾的第3環(huán)管片 （即當(dāng)前推進(jìn)環(huán)數(shù)退后5環(huán)），注漿壓力控制在0.5 MPa以內(nèi)。二次補(bǔ)漿要根據(jù)自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整，避免注漿量過大、壓力過高，使地鐵1號線隧道管片隆起和漏漿現(xiàn)象發(fā)生。

4 結(jié)語

近距離下穿既有線路時主要做好下穿時物資、設(shè)備、人員的準(zhǔn)備，在下穿時嚴(yán)格控制掘進(jìn)參數(shù)，根據(jù)地質(zhì)及自動化監(jiān)測情況適當(dāng)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，做好同步注漿及二次補(bǔ)漿施工，把握各個施工環(huán)節(jié)順利安全下穿既有線路。