盾構隧道下穿既有線路施工參數(shù)控制及沉降分析

田闖

摘要：盾構隧道掘進施工是一項復雜的工程，適用于對已有線路的盾構隧道下穿施工，整個工程對施工環(huán)境的要求較高。本文主要討論南寧地鐵三號線中的金湖廣場站至埌西站區(qū)間的盾構隧道下穿施工工程，其中，對盾構隧道掘進施工的參數(shù)問題做了基本的討論，對具體參數(shù)的調整和修正進行了分析。此外，對盾構隧道掘進施工工程中的監(jiān)測問題也進行了詳細的論述和說明。工程滿足運營要求，完工后對已有線路影響較小，希望本文能為類似工程提供借鑒和參考。

【關鍵詞】盾構隧道；下穿；掘進參數(shù)；現(xiàn)場監(jiān)測；沉降

1.工程概況

南寧市位于廣西中南部，南寧地鐵三號線由西北至東南橫穿南寧市，其中金湖廣場站～埌西站區(qū)間隧道設計起訖里程為DK17+318.09～DK17+892.80，路線長度約585.61m，為單向坡，最大縱坡為26.99‰，最小曲線半徑為R=300m，隧道埋深為8.4m～22.4m，采用泥水平衡式盾構法施工，盾構管片外徑6m，內(nèi)徑5.4m，管片厚0.3m。該區(qū)間隧道周邊環(huán)境及水文地質情況極為復雜，近距離側穿多棟高大建筑物，與既有運營1號線南湖廣場站～金湖廣場站區(qū)間隧道最小垂直間距僅為5.7m，距金湖東地道最小垂直間距為14.8m，隧道右線與金湖南地下商場水平距離為4.5m，垂直距離為14.5m。

2.盾構隧道掘進施工與參數(shù)控制

2.1 施工方案

施工機器主要采用海瑞克泥水盾構機，修建地下通道工程時，盾構機可以工作的最遠標準是7.03m，能夠工作的速度是1.5mm/s，機器的牽引力是35641kN，實現(xiàn)最大化扭矩是4523kN.m。盾構機具體從埌西站始發(fā)，其中下穿1號線運營隧道，盾構機推進至金湖廣場站以后接收解體吊出。施工過程中應注意以下事項：

（1）在盾構機下穿之前，應該組織專業(yè)人員對盾構機進行較為細致的維護和修檢，能夠保證機器在下穿過程中工作正常，使機器可以安全無誤進行下穿作業(yè)。

（2）機器進入下穿段之前，應設置前100m為試驗段，以此獲取相關數(shù)據(jù)，調整機器參數(shù)。

（3）機器進入預定下穿段后，不應急于施工，應提前劃分成無障礙區(qū)、風險與無障礙區(qū)交界帶、風險區(qū)以及危險區(qū)等幾個區(qū)域，還要在每個區(qū)域安排一些專業(yè)的技術人員進行作業(yè)。在進行下穿作業(yè)中，必須謹慎的控制機器進行作業(yè)的參數(shù)等各項指標，加強對技術人員的培訓與管理，使機器能夠平穩(wěn)安全的穿過預定下穿段。

（4）施工過程中，除了要密切關注機器的參數(shù)變化，在地表和1號線相關隧道，也要著重部署檢測系統(tǒng)，按照數(shù)據(jù)所提供的信息，及時調整機器的各種相關數(shù)據(jù)，使工程能夠順利地進行下去，做到信息化施工。

2.2 監(jiān)測控制標準

盾構下穿施工難度較大，工程復雜，施工過程中應密切關注沉降監(jiān)測相關事項。自動化監(jiān)測項目的使用數(shù)據(jù)是：結構豎向位移累計控制值、結構水平位移累計控制值、結構收斂累計控制值、管片底部豎向位移累計控制值均為±6mm，隧道管片結構差異沉降的累計控制值為3mm。人工復核項目的標準值為：軌面豎向位移累計控制值、道床豎向位移累計控制值為±6mm。關于預警指標等級，最終確定預警值要求如下表所示。

2.3 盾構掘進參數(shù)控制

盾構機在下穿作業(yè)時應嚴格進行施工參數(shù)的控制，根據(jù)南寧市地鐵3號線的地質勘察報告可知，金湖廣場站至埌西站區(qū)間，部分區(qū)域泥質粉砂巖層厚度增加，這使得此項工程在機器進行下穿作業(yè)時面對復雜的地形更加難以深入施工。除此之外，軌道交通1號線的地表預加固效果十分不理想，這不但大幅度的增加了工程的預期難度，而且使施工的風險也大為增加。因此為了保證金湖廣場站至埌西站區(qū)間的盾構隧道可以安全地、便捷地和軌道交通1號線的重疊區(qū)域進行有效的轉換，施工人員在施工過程中將區(qū)間的參數(shù)標準做了調整，又按照當?shù)氐牡匦巍⒌刭|狀況以及地殼運動規(guī)律進行合理的調整。同時，針對盾構隧道所具有的一些缺陷也進行了調整，將機器的掘進速度大大縮小，其實是為了確保盾構順利掘進和當前線路的安全。

3.現(xiàn)場監(jiān)測分析

3.1 監(jiān)測點布置

南寧地鐵3號線金湖廣場站至埌西站區(qū)間，按照提前制定的1號線監(jiān)測方案，在地鐵1號線南湖站至金湖廣場站區(qū)間進行自動監(jiān)測。此區(qū)間監(jiān)測點共計監(jiān)測斷面28個，其中在車站內(nèi)部部署監(jiān)測斷面5個，每個斷面2個測點，站內(nèi)公10個監(jiān)測點。

3.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

根據(jù)既有的監(jiān)測斷面沉降監(jiān)測分析，地鐵3號線金湖廣場站至埌西站區(qū)間左線的盾構管片施工到距離1號線右線約5m時，3號線拼裝的管片開始對1號線的右線產(chǎn)生影響。直至完成相關隧道的管片拼裝，盾構機盾尾遠離1號線右線以后，隨著注漿等措施的不斷實施，沉降量才開始下降，最后趨于平穩(wěn)。此外，左線盾構管片施工到距離1號線左線約5m時，開始對1號線左線產(chǎn)生略微影響，隨著盾構掘進，沉降累計量緩慢增大，直至拼裝完成后，隨著同步注漿、二次注漿等措施實施，累計沉降量開始回升。從各方的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析可知，地鐵1號線在3號線施工過程中，位移累計值小于3mm，位移數(shù)值基本上滿足控制標準值要求。此外，在如此復雜的施工條件下，所能影響1號線的管片，兩側各約為15片，這樣還是在安全的基數(shù)之內(nèi)。針對盾構隧道施工所產(chǎn)生的負面影響，及其與軌道交通1號線所交叉區(qū)域線路的沉降，究其原因是因為機器在工作中，長時間的作業(yè)致使盾尾脫出，只能由盾構機的表面去承受泥土和石頭，這些泥土和石頭朝著盾構機的尾部進行不斷的擠壓，致使盾構機的表面發(fā)生變形，從而使壓力得以釋放出去。這一區(qū)域的地表沉降受到了許多因素的影響，主要包括以下幾個方面：注漿的材料、注漿時間的長短、注漿的氣壓承受能力以及注漿的數(shù)量等。所以，當下穿作業(yè)遇到既有的路線時，為避免地表的沉降，必須確保注漿的同時性以及二次注漿的時間選定，并且還要注意到注漿壓力的監(jiān)督檢測，注漿的數(shù)量也要持續(xù)跟進。

4.結束語

綜上所述，在盾構隧道掘進施工過程中，盾構參數(shù)不應該一成不變，而應該根據(jù)具體地層環(huán)境的變化而做出相應的調整，以此確保盾構在具體施工過程中能夠順利掘進，從而保證施工路線和已有路線的安全。此次的盾構隧道掘進施工，滿足運營安全要求，而且施工結束后，對已有的線路沉降影響較小，希望能為類似的工程提供參考和借鑒。

【參考文獻】

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[2]李倩倩，張頂立，房倩等.隧道下穿既有地鐵車站施工結構沉降控制案例研究[J]. 巖土工程學報，2017，39（04）：759-766.