明挖隧道近接盾構(gòu)隧道交叉同步施工技術(shù)

王義東/WANG Yi-dong

（中鐵三局集團(tuán)有限公司，山西 太原 030073）

地鐵線路在城區(qū)地段受規(guī)劃條件、既有建筑物和車站設(shè)置形式等因素影響，不可避免地會(huì)出現(xiàn)上跨地鐵建設(shè)施工，盾構(gòu)區(qū)間疊落隧道作為小凈距近接工程的一種已在國(guó)內(nèi)外一些城市地鐵建設(shè)中出現(xiàn)，傳統(tǒng)施工做法為提前在盾構(gòu)和疊落隧道之間進(jìn)行大范圍注漿，對(duì)土體進(jìn)行硬化，但是在泉脈發(fā)育區(qū)域這種特殊地質(zhì)條件下，注漿加固施工會(huì)對(duì)周邊泉脈產(chǎn)生污染，使泉脈造成永久性堵塞，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境；在這種情況下，本文介紹一種明挖隧道近接盾構(gòu)隧道交叉同步施工技術(shù)，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。

1 工程概況

如圖1 所示，濟(jì)南市軌道交通R3 線龍洞莊停車場(chǎng)出入線明挖矩形結(jié)構(gòu)與正線盾構(gòu)隧道疊落段，明挖隧道結(jié)構(gòu)底與正線盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)頂間距為1.8～2.2m。明挖矩形結(jié)構(gòu)基坑寬度為12.8m，開挖深度為9.38m。結(jié)構(gòu)底板落于素填土層。正線盾構(gòu)管片外徑6 400mm、內(nèi)徑5 800mm、管片厚度300mm、環(huán)寬1.2m。

圖1 明挖隧道與盾構(gòu)隧道位置示意圖

2 交叉同步施工技術(shù)原理及特點(diǎn)

1）采用基坑土方開挖分段與主體結(jié)構(gòu)分段澆注相配合的方法，結(jié)合本基坑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用臺(tái)車的長(zhǎng)度，將基坑土方開挖分為8 個(gè)施工段，相應(yīng)的主體結(jié)構(gòu)也分為8 段施工（圖2），基坑土方和主體結(jié)構(gòu)的分段施工縫避開盾構(gòu)疊落區(qū)域，同時(shí)設(shè)在受力最小處。

圖2 分段施工示意圖

2）利用明挖隧道可調(diào)節(jié)式明挖隧道自行液壓臺(tái)車輔助疊落段盾構(gòu)穿越（圖3），同時(shí)可根據(jù)隧道截面調(diào)整臺(tái)車頂板模板及側(cè)模板，將臺(tái)車調(diào)節(jié)成相應(yīng)尺寸，提高了周轉(zhuǎn)使用率。

圖3 可調(diào)節(jié)式明挖隧道自行液壓臺(tái)車

3）盾構(gòu)疊落區(qū)域段上部明挖隧道施工開挖至基坑底部后及時(shí)進(jìn)行底板施工，并將臺(tái)車移動(dòng)至底板上增加荷載，臺(tái)車移動(dòng)到位后，利用臺(tái)車進(jìn)行交叉段上部明挖隧道主體結(jié)構(gòu)的澆筑施工如圖4(a)所示，同時(shí)盾構(gòu)同步從明挖隧道下方穿越正在施工的明挖隧道如圖4(b)所示，然后進(jìn)行下一段明挖隧道段第一層土方開挖。

圖4 明挖隧道開挖及臺(tái)車位置示意圖

3 施工工藝流程

上部明挖隧道近接下部盾構(gòu)隧道交叉同步施工工藝流程如圖5 所示。

圖5 施工工藝流程圖

4 關(guān)鍵工序施工操作要點(diǎn)

4.1 基坑開挖分段優(yōu)化方法

1）為防止一次性開挖長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，盾構(gòu)上方土體荷載減少過(guò)大，引起管片上浮，采用基坑土方開挖分段與主體結(jié)構(gòu)分段澆注相配合的方法，將基坑土方開挖分為8 個(gè)施工段，且施工縫設(shè)在受力最小處，確保盾構(gòu)安全穿越。

2）根據(jù)基坑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用臺(tái)車的長(zhǎng)度（15m），第一層開挖深度約4m，長(zhǎng)度為兩段結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度30m。

3）臺(tái)車移動(dòng)到位后，即可同時(shí)進(jìn)行下一段15m 的第一和第二層土方開挖。

4.2 基坑開挖分層

1）第一層開挖至第二層錨桿下0.50m 處，深度約4m，施工第一、第二層錨桿。

2）第二層開挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高以上30cm 的位置，深度約5m。

4.3 基坑土方開挖施工工藝

1）基坑開挖平面從北向南開挖，為防止一次性開挖長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，盾構(gòu)上方土體荷載減少過(guò)大，引起管片上浮，每次開挖長(zhǎng)度根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)澆筑長(zhǎng)度（15m）施工。

2）考慮施工連續(xù)性及邊坡防護(hù)施工時(shí)間，第一層開挖深度約4m，長(zhǎng)度為兩段結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度30m。采用1∶0.5 坡率放坡，開挖完成后進(jìn)行邊坡錨桿打設(shè)，錨桿長(zhǎng)6m，錨桿施工完成后進(jìn)行邊坡掛網(wǎng)噴砼，噴層厚100mm，C25 早強(qiáng)混凝土，鋼筋網(wǎng)采用?8@200×200，錨桿與鋼筋網(wǎng)焊接牢固。

3）第一層邊坡防護(hù)施工完成后進(jìn)行第二層土方開挖，深度約5m，長(zhǎng)度為一個(gè)段結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度15m。

4）土方開挖時(shí)，第二層的挖機(jī)向第一層翻土，再由第一層的挖機(jī)向路面翻土，再由自卸車將土方運(yùn)出場(chǎng)地。

5）第二層土方開挖完成后，進(jìn)行邊坡防護(hù)，參數(shù)和第一層相同。同時(shí)進(jìn)行基底找平和基坑驗(yàn)槽，驗(yàn)槽合格后施作墊層及底板防水，并將底板所需全部鋼筋及模板放入已經(jīng)挖好的基坑內(nèi)，增加基坑荷載（圖6）。

圖6 利用底板鋼筋增加基坑荷載

6）底板施工完成后，將臺(tái)車移動(dòng)至底板上，開始施工結(jié)構(gòu)側(cè)墻及頂板（圖7）。

圖7 臺(tái)車移動(dòng)至底板

7）臺(tái)車移動(dòng)到位后，即可同時(shí)進(jìn)行下一段15m 的第一和第二層土方開挖。開挖時(shí)保持第一層臺(tái)階15m，第二層臺(tái)階不大于15m，開挖至基坑底部后及時(shí)施工底板并將臺(tái)車移動(dòng)至底板上，方可進(jìn)行下一循環(huán)開挖施工。

4.4 明挖隧道小凈距疊落盾構(gòu)區(qū)間施工

1）全自動(dòng)液壓臺(tái)車移動(dòng)至明挖隧道盾構(gòu)疊落段上方時(shí)，正常進(jìn)行上部明挖隧道底板及側(cè)墻鋼筋綁扎，下部盾構(gòu)從疊落區(qū)域穿越。

2）盾構(gòu)穿越區(qū)域周邊土體無(wú)須采用注漿加固。

5 結(jié)語(yǔ)

1）傳統(tǒng)明挖隧道近接盾構(gòu)隧道傳統(tǒng)施工技術(shù)是先施工上部明挖隧道或下部盾構(gòu)隧道，再施工另一部分，施工周期較長(zhǎng)，而本文提出的交叉同步施工技術(shù)可極大縮短工期。

2）同步施工可有效減少對(duì)結(jié)構(gòu)二次擾動(dòng)，施工質(zhì)量易于控制，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，安全性高。

3）采用可調(diào)節(jié)式明挖隧道自行液壓臺(tái)車，一方面通過(guò)加大襯砌臺(tái)車長(zhǎng)度及增加可調(diào)節(jié)斷面模板，既提高了施工效率，又滿足了上部明挖隧道變截面施工需求，無(wú)須二次更換臺(tái)車；另一方面通過(guò)增加整體臺(tái)車自重，可利用上部明挖隧道襯砌臺(tái)車作為下部盾構(gòu)施作頂部壓重，以有效防止盾構(gòu)頂部管片上浮，不需要對(duì)上下結(jié)構(gòu)間及周圍土體注漿，有效節(jié)約了成本，縮短了整體工期，同時(shí)防止了注漿對(duì)地下水貫通的影響及對(duì)地下水造成的污染。