廈門(mén)地鐵交叉疊交盾構(gòu)隧道風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)研究

摘要：以廈門(mén)地鐵6號(hào)線多線疊交盾構(gòu)隧道為工程背景，對(duì)相應(yīng)施工方案進(jìn)行探究，旨在探討如何有效地應(yīng)對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件和多線疊交結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，確保施工安全、高效和質(zhì)量可控。通過(guò)對(duì)盾構(gòu)隧道施工的工藝流程、地質(zhì)條件及施工參數(shù)等方面進(jìn)行分析，提出了一套信息化現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方案，對(duì)地表沉降及管片位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。研究結(jié)果表明，采用合理的施工工藝、嚴(yán)格的質(zhì)量控制和科學(xué)的安全管理措施，各項(xiàng)控制指標(biāo)均在設(shè)計(jì)和規(guī)范允許范圍內(nèi)，可以有效解決多線疊交盾構(gòu)隧道的施工難題，保障工程的施工安全和順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：多線疊交盾構(gòu)隧道；信息化監(jiān)測(cè)流程；注漿加固；施工方案

0" "引言

隨著城市交通建設(shè)的快速發(fā)展，在有限的城市空間范圍內(nèi)，隧道之間相互錯(cuò)落分布，相互交叉成層疊交不可避免。在此背景下，分析施工擾動(dòng)過(guò)程中圍巖的變形特征，有效控制盾構(gòu)周邊圍巖的變形及地表沉降，是確保盾構(gòu)施工施工有序進(jìn)行的關(guān)鍵。

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)多線疊交盾構(gòu)隧道施工方法和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。崔蓬勃[1]以無(wú)錫地鐵3號(hào)線為依托，利用FLAC3D建立數(shù)值分析模型，分析不同施工工序下小靜距疊加盾構(gòu)隧道的沉降與支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，發(fā)現(xiàn)保持疊加段施工時(shí)土倉(cāng)壓力穩(wěn)定，先開(kāi)挖下部土體對(duì)圍巖產(chǎn)生的擾動(dòng)更小。Yuan[2]結(jié)合重慶某隧道施工襯砌縱向裂縫問(wèn)題，采用有限元法研究了重疊隧道施工過(guò)程中隧道拱頂、倒拱、橫向支撐的變形規(guī)律。同時(shí)對(duì)下部隧道襯砌縱向裂縫的分布規(guī)律進(jìn)行了研究，并確定了裂縫產(chǎn)生的元嬰。研究結(jié)果表明，二次襯砌開(kāi)裂的原因是開(kāi)挖后隧道施工對(duì)下部隧道的偏置效應(yīng)。Lei[3]針對(duì)重疊隧道施工中地表沉降與已有隧道的變形影響問(wèn)題，結(jié)合數(shù)值模擬和模型實(shí)驗(yàn)，對(duì)地鐵列車振動(dòng)荷載的疊交隧道施工工況下地表變形進(jìn)行探究，結(jié)果表明隨著隧道間距的增大，peck曲線呈現(xiàn)更加陡峭的U型變形規(guī)律。

孟慶軍[4]為了研究復(fù)雜空間下隧道盾構(gòu)施工圍巖的變形規(guī)律，依托南寧某地鐵線路的四線疊交盾構(gòu)隧道，通過(guò)數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相互印證，上下洞夾層土體洞內(nèi)加固措施可以明顯控制隧道變形。王強(qiáng)[5]利用peck公式對(duì)多條隧道的附加沉降進(jìn)行疊加，得到四線并行盾構(gòu)掘進(jìn)引起的股道總沉降槽，發(fā)現(xiàn)減緩盾構(gòu)掘進(jìn)速度并提高管片注漿壓力可以明顯控制沉降。江華[6]針對(duì)深圳地鐵雙層四線疊交盾構(gòu)隧道，研究盾構(gòu)隧道上跨施工時(shí)的位移變形特征，發(fā)現(xiàn)先開(kāi)挖的隧道對(duì)既有線路的影響大于后開(kāi)挖的隧道。張曉清[7]以多層次灰色理論為基礎(chǔ)，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)復(fù)雜多線疊交隧道在決策、施工、運(yùn)營(yíng)階段管理方案的評(píng)估提供可靠保證。

本文以廈門(mén)地鐵6號(hào)線集美至同安段為工程基礎(chǔ)，對(duì)上下交叉重疊布設(shè)盾構(gòu)隧道的施工重難點(diǎn)、加固方案進(jìn)行研究，并給出合理的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方案，對(duì)施工過(guò)程中的影響因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而解決施工過(guò)程中的各類潛在風(fēng)險(xiǎn)，保證工程建設(shè)的質(zhì)量與安全。

1" "工程概況與重難點(diǎn)分析

1.1" "工程概況

廈門(mén)市軌道交通6號(hào)線集美至同安段包含車站及出入線區(qū)間，其中特殊疊交區(qū)間段DK19+209～DK19+418右線長(zhǎng)209m，左線長(zhǎng)207m，區(qū)間覆土7.7～12.26m。區(qū)間段斜上跨洪潘區(qū)間正線隧道，隧道底距離正線隧道頂距3.1～3.6m；區(qū)間隧道下穿美山路綜合管廊，同時(shí)側(cè)穿別墅群。區(qū)間地層巖性有凝殘積黏土、全風(fēng)化凝灰熔巖和強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖。盾構(gòu)段平面位置見(jiàn)圖1。

1.2" "工程重難點(diǎn)

盾構(gòu)隧道掘進(jìn)穿越多處建（構(gòu)）筑物時(shí)易引起地面沉降超限，導(dǎo)致建（構(gòu)）筑物變形裂縫等，將造成嚴(yán)重的工程事故。在復(fù)雜條件下斜上跨洪潘區(qū)間正線隧道施工，可能引起洪潘區(qū)間正線隧道沉降、隆起等變形過(guò)大甚至損壞隧道。

2" "交叉疊交盾構(gòu)施工方案

2.1" "施工重點(diǎn)控制

重疊隧道施工中，為了盡量避免對(duì)已有隧道的施工擾動(dòng)，需采用“先下后上”的施工順序，即線路下方的右線隧道先施工，路線上方的左線隧道后施工。這樣既可以有效控制盾構(gòu)掘進(jìn)的沉降，也能減少對(duì)既有隧道的影響。右線隧道施工完成后，在左線隧道施工前，預(yù)先對(duì)右線隧道內(nèi)部設(shè)鋼支撐和千斤頂進(jìn)行襯砌加強(qiáng)。對(duì)右線已建隧道內(nèi)進(jìn)行壓重，防止區(qū)間由于上部隧道施工的卸載發(fā)生上浮。

盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)出洞前應(yīng)提前對(duì)前方土體進(jìn)行加固，提高其穩(wěn)定性，減小對(duì)周圍既有建筑物的影響。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用水平凍結(jié)法+地面攪拌加固，加固范圍單軸抗壓強(qiáng)度不得小于3.6MPa，彎折抗拉強(qiáng)度不得小于2.0MPa，抗剪強(qiáng)度不得小于1.5MPa。全斷面凍結(jié)加固長(zhǎng)度為3.5m，直徑為9.4m，外圍圍護(hù)凍結(jié)加固長(zhǎng)度為7.5m，厚度為1.6m，地面攪拌加固為結(jié)構(gòu)頂部、底部及兩側(cè)3m范圍的區(qū)域。

2.2" "地層注漿加固方案

監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示地表、建筑物或管線出現(xiàn)過(guò)大沉降或開(kāi)裂時(shí)，應(yīng)立即適量增大土壓力及同步注漿量，并在隧道內(nèi)對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行二次注漿補(bǔ)強(qiáng)。從下部注漿孔注入，采取少量多次的原則不斷注入快凝雙液漿，以達(dá)到控制地表、建筑物和管線沉降的目的。如果出現(xiàn)地面過(guò)多隆起的情況，應(yīng)及時(shí)適當(dāng)減小土壓力及同步注漿量。

區(qū)間左右線盾構(gòu)主體凈間距小于3.5m時(shí)，區(qū)間結(jié)構(gòu)上下及兩側(cè)各3m的地面需要采取三軸攪拌加固的措施。加固范圍土體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.8～1.0MPa，滲透系數(shù)≤1.0×10-7cm/s。

3" "工程應(yīng)用效果分析

3.1" "盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)控量測(cè)方案

3.1.1" "監(jiān)測(cè)的作用

在盾構(gòu)隧道施工期間，需要考慮工期間交通暢通、周邊建筑穩(wěn)定性以及支護(hù)結(jié)構(gòu)自身安全的問(wèn)題。因此需要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，對(duì)圍巖和主體結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性和各施工階段的變形情況及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，避免對(duì)周邊環(huán)境的不利影響，以便對(duì)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行及時(shí)預(yù)報(bào)指導(dǎo)施工，保障區(qū)間周圍建筑的安全。

3.1.2" 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

根據(jù)本工程自身施工特點(diǎn)、周邊環(huán)境因素、地下管線及地面交通等情況，確定本工程盾構(gòu)監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容如下：洞內(nèi)外觀測(cè)、盾構(gòu)區(qū)間地表沉降監(jiān)測(cè)、建筑物沉降及傾斜程度、地下管線變形、管片的沉降及變形等。

3.1.3" "監(jiān)測(cè)方法

地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的布置既要能準(zhǔn)確反映監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)變形特征，又要便于儀器采用數(shù)據(jù)，還要有利于測(cè)點(diǎn)保護(hù)進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。表面變形測(cè)點(diǎn)的位置需布設(shè)在設(shè)計(jì)最不利斷面和相同工況下的最先施工部位，以便及時(shí)獲得施工狀態(tài)信息進(jìn)而指導(dǎo)施工。

對(duì)盾構(gòu)區(qū)間重點(diǎn)段段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且每隔30m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，采用激光掃描儀、測(cè)量?jī)x器和傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)隧道的豎向位移。以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題或較大的變形，并采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行調(diào)整和修復(fù)，以確保隧道的正常運(yùn)行。

3.2" "監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

3.2.1" 下穿既有隧道施工變形規(guī)律分析

圖2為下穿區(qū)間監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向位移和掌子面土壓力設(shè)定值變化規(guī)律曲線。從圖2可以看出，隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，監(jiān)測(cè)斷面內(nèi)外圈的垂直位移隨著盾構(gòu)的前進(jìn)逐漸增加，外圈和內(nèi)圈的垂直位移分別在1003～1006和1016環(huán)之間，最大的隆起值出現(xiàn)在1003～1006和1016～1019環(huán)，比最大的開(kāi)挖面土壓力滯后6～10環(huán)。由此表明，當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)至990～997環(huán)和1001～1009環(huán)，也就是距離既有隧道中線2.6～1.1倍的區(qū)間，其豎向位移隨著開(kāi)挖面土壓力的增加而顯著增加，最大值為2.87mm和3.39mm。

圖3為下穿區(qū)間施工時(shí)既有隧道的縱向變形規(guī)律曲線。由圖3可以看出，既有隧道的變形主要集中于上行線隧道中部?jī)蓚?cè)2.5倍于盾構(gòu)掘進(jìn)半徑的區(qū)域，并造成了既有隧道的非均勻變形。

3.2.2" "上跨既有隧道施工變形規(guī)律分析

圖4為上跨施工過(guò)程中既有隧道的縱向變形監(jiān)測(cè)曲線。分析圖4可知，在下行線隧道中線兩側(cè)2.5倍的區(qū)間內(nèi)，內(nèi)外環(huán)隧道都出現(xiàn)了明顯的上浮。由此可以看出，當(dāng)上穿盾構(gòu)在距既有隧道中心線距離2.1倍，距已有隧道1.3倍距離處，既有隧道上浮變形過(guò)大。

基于此，在對(duì)已有隧道進(jìn)行盾構(gòu)施工時(shí)，必須對(duì)已有隧道進(jìn)行合理的上浮處理，并且應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注既有隧道的局部隆起變形。

4" "結(jié)束語(yǔ)

本文探究了超近距離重疊區(qū)間隧道的總體施工方案，確定了隧道間土層注漿加固參數(shù)，明確了隧道管片背后二次補(bǔ)漿控制措施、加固施工步驟和具體參數(shù)。科學(xué)采取加固措施可提高施工效率，有效控制盾構(gòu)施工期間的圍巖變形，保障先行隧道和后行隧道的施工安全。

在穿越超近距離疊交區(qū)段時(shí)，對(duì)多線疊交盾構(gòu)隧道管片受力、周邊收斂值、地表沉降及周邊建筑物沉降等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控量測(cè)，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率和信息反饋，可保障盾構(gòu)隧道施工穩(wěn)定。

根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析，針對(duì)多線疊交的盾構(gòu)施工，在臨近既有隧道時(shí)需增加盾構(gòu)土倉(cāng)壓力，以實(shí)現(xiàn)既有隧道的輕微抬升，以便于在施工結(jié)束后進(jìn)行同步灌漿控制。在上穿施工中，需采取一定的壓重措施，防止既有隧道上浮。

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