盾構施工近距離下穿地鐵線路沉降控制技術

翟和明，李冬瑾

(中咨工程建設監理公司，北京 100048)

1 工程概況

北京地鐵昌八聯絡線工程位于昌平區境內，設計區間工法采用盾構法施工，線路下穿既有地鐵8號線出入段線，穿越中心里程為ZDK5+793.524，交叉長度為33.53 m，折合管片環號為408～435環，中心位置為421～422環。穿越段盾構隧道埋深18.8 m，下穿段主要地層為:⑨粉質黏土層、⑨2粉土層、⑩粉質黏土層、⑩2粉土層。盾構隧道與既有線隧道之間主要地層為:⑨粉質黏土層、⑨2粉土層、粉質黏土。中心穿越位置盾構隧道頂部與既有隧道底部間距3.18 m。地下水主要影響為層間水，埋深20.2～29.8 m.

地鐵區間下穿既有地鐵隧道是施工的難點，尤其在含水的松軟黏土、粉質黏土層中穿越既有線施工難度更大，土體受擾動后極易產生沉降，工程控制難度極大。

2 盾構下穿既有地鐵線施工

2.1 工程施工的難點

北京地鐵昌八聯絡線盾構施工工程下穿既有地鐵8號線，屬于特級風險源，綜合施工環境、工程地質等因素，本工程施工難點如下:

1)既有8號線出入段線為正在運營區間，必須確保地鐵列車的運行安全，盾構穿越施工時的保護標準要求很高，軌道沉降值不得高于3 mm。

2)既有8號線出入段線施工方法為礦山法施工，與盾構隧道的的間距很小，最小間距僅有3.18 m，施工影響的敏感度高。

3)在穿越段，沒有對既有8號線隧道進行側向加固的條件，只能依靠調整盾構參數及加強施工技術來控制沉降。

4)區間穿越段為斜穿，隧道為轉彎半徑350 m的圓曲線，且存在1.65%的上坡，推進過程中，盾構姿態的調整易對周圍土體造成影響。小半徑穿越，姿態調整難度較大，對注漿等工作控制難度較大。

2.2 控制土體沉降的措施

根據本區間前期施工的經驗及當地地質條件下施工的沉降規律，設計了控制沉降技術方案，經多次修改后，在施工中得到實施。

2.2.1 盾構同步注漿漿液配合比設計

開挖過程中，刀盤開挖的空隙與管片實際外徑存在一定的間隙，在掘進的過程中，管片逐步脫出盾尾，掘進的同時須同步將漿液注入管片與開挖面之間的縫隙，以盡快填充環形間隙使管片盡早與地層共同作用，防止地面變形過大而危及周圍環境安全，同時作為管片外防水和結構加強層。

同步注漿的漿液需第一時間注入縫隙內，并快速初凝，穿越既有8號線段，主要為黏土和粉質黏土，該土體一般在受到擾動后，土體重塑時間較長，所以就要求漿液在最快的速度結石，并開始起到支撐作用。漿液的初凝過快，容易對注漿管路造成影響，容易發生堵管現象，給施工造成影響，初凝時間過長，漿液不易及時凝結。故穿越段選用的漿液初凝時間不得高于6 h，結石率不得低于90%。自穩性較好地段和風險地段的漿液配比設計見表1。

表1 同步注漿材料配比 kg

2.2.2 施工過程中的注漿

1)同步注漿技術

盾構施工，沉降控制主要依靠的是同步注漿，當盾構機在推進過程中，管片逐步脫離盾尾，管片與土體的間隙如不第一時間被填充密實，殘余空隙將對沉降起到直接影響。故穿越既有線風險源段，盾構機應做到連續、平穩掘進，掘進速度控制在40 mm/min左右，在保持此速度的前提下，一環的掘進時間控制在30 min左右，這樣可以確保同步注漿的漿液充足，減少空隙。

2)二次注漿技術

在同步注漿完畢后，雖然漿液已經填注飽和，但由于漿液的凝固收縮，依然會產生空隙。這時就需要進行二次補漿。二次補漿的控制要點:漿液的注入時間、漿液的凝固時間、漿液的注入壓力、漿液的注入量。第一次和第二次注漿漿液一般選擇在同步注漿剛初凝時，此時，同步注漿漿液初凝，基本完成初步收縮，二次注漿漿液容易填充縫隙，即注漿位置選擇在同步注漿6 h后開始注漿。二次注漿一般選擇水泥、水玻璃雙液漿，雙液漿初凝時間早容易發生堵管，時間短容易造成漿液流竄，消耗量大，且起不到空隙填充的作用。故二次漿液一般選擇為60 s凝固。二次注漿以壓力控制為主，注漿壓力設定為300～400 GPa，如土倉壓力因注漿上升，及時減小注漿壓力。

2.3 盾構機推進中部分參數的控制

盾構施工過程中需要根據各種參數進行動態調整，以確保順利通過。

1)由于盾構隧道是近距離穿越既有線，考慮到本工程選用的土壓平衡盾構機為面板式，土壓傳感器與掌子面土壓存在誤差，上土壓較計算值適當調高0.02～0.03 MPa左右。

2)施工過程中嚴格保壓，確保土壓在控制值上下波動不超過0.01 MPa。減少盾構施工對周圍土體的擾動。

3)根據出土情況，及時調整泡沫用量改良土體。

4)嚴格控制出土量，從操作司機到龍門吊司機設定多處檢查，避免超挖。

5)由于同步注漿壓力較大，需調整盾尾油脂，選用C.E.S等膨脹性、黏稠油脂，確保不漏漿。

2.4 用沉降監控測量指導施工

為動態監控既有線的沉降，施工前在8號線出入段線隧道內布設了靜力水準儀，在穿越施工期間實時監控隧道沉降，及時反饋信息，為施工過程提供指導依據。在下穿交叉的范圍內，布設了16臺靜力水準儀，布設位置見圖1，進行24 h跟蹤監控，每10 min監測一組數據，繪制出沉降監測數據圖，見圖2。最終將既有8號線沉降控制在設計要求范圍內。

圖1 靜力水準儀布設點分布(單位:m)

圖2 JD3監測數據

3 結語

隨著城市地鐵、水利工程等地下工程的快速發展，盾構廣泛的施工，盾構下穿既有線及地面建(構)筑物將越來越多。本工程下穿既有線的措施及辦法，為下一步盾構施工提供了經驗和辦法。

在松軟黏土、粉質黏土地層中穿越既有線，應加強注漿及二次注漿量，漿液的結石率、初凝時間是尤為關鍵的要點。盾構土壓的控制是減少盾構對土體擾動的有效辦法。

［1］中國住房和城鄉建設部.GB 50204—2002 混凝土結構工程施工質量驗收規范［S］.北京:中國建筑工業出版社，2002.

［2］中華城鄉建設環境保護部.GBJ 208—83 地下防水工程質量驗收規范［S］.北京:中國建筑工業出版社，1983.

［3］中華人民共和國建設部.GB 50446—2008 盾構法隧道施工驗收規范［S］.北京:中國建筑工業出版社，2008.

［4］劉建航.侯學淵.盾構隧道［M］.北京:中國鐵道出版社，1991.

［5］曹洋.土壓平衡式盾構機過地鐵車站施工技術［J］.鐵道建筑，2012(4):96-98.