臨近地鐵高架的重疊隧道盾構機接收施工技術

張 良（上海市基礎工程集團有限公司， 上海 200002）

隨著城市軌道交通建設的發展，在建線路臨近既有地鐵高架施工的情況越來越多，重疊隧道的設計形式也屢見不鮮，但重疊隧道在臨近地鐵高架的工況下進行接收施工的案例極為少見。本文研究的工程不僅需要解決盾構機接收施工時對既有高架線路的保護問題，還需要解決上、下洞隧道接收施工的相互影響以及既有高架對盾構機接收施工的限制問題。通過對接收土體加固、下洞隧道加固、接收中板、高架保護等采取針對性施工措施，從而在保障上、下洞隧道安全接收的同時減少對既有高架的影響。

1 工程概況

天津市地鐵 10 號線一期工程微山路站-財經大學站區間左、右線隧道分別采用 1 臺三菱Φ6 450 mm 和 1 臺石川島Φ6 360 mm 土壓平衡式盾構機進行掘進施工。區間線路首先以平行盾構區間的形式從微山路站始發，之后右線區間線路上揚，左線區間線路下壓，逐漸形成左下右上的重疊位置關系，最后在財經大學站以上下重疊形式進行接收。為減少后筑隧道對先筑隧道的影響，本工程先掘進位于下方的左線隧道，后掘進位于上方的右線隧道，施工時兩臺盾構機保持 200 m 以上的間距。隧道管片采用內徑 5 500 mm、管片厚度 350 mm、環寬 1.5 m 的通用楔形管片，全環由小封頂F、兩塊鄰接塊 L 和三塊標準塊 B 構成，拼裝方式采用錯縫拼裝。

接收區域 10 號線隧道位于已運營的 1 號線財經大學高架站北側，隧道與高架樁基最小水平凈距為 6.44 m，高架站廳層與接收車站最小水平凈距為 8.64 m。接收區域右線埋深為 5.80 m、左線埋深為 14.00 m，左右線隧道垂直凈距2.00 m。盾構機主要掘進土層包括：⑥9淤泥質黏土、⑥21粉質黏土、⑥31粉土、⑧2粉質黏土，左線隧道下部為 ⑨3粉土。本次雙線接收總體施工流程為：接收端土體加固施工→左線盾構機接收→左線盾構機吊裝撤場→車站中板施工→右線盾構機接收。

1 號線財經大學高架站樁基礎采用每個承臺下 4～6根Φ1 m、L 為 38.00～48.00 m 的鉆孔灌注樁。樁基上接承臺，制動墩承臺厚度為 2.50 m。承臺頂上為墩柱，墩柱頂設墊石，墊石頂為 JHPZ 型抗震盆式橡膠支座。支座頂為預應力鋼筋混凝土多跨連續箱梁，箱梁高 0.70 m，長度25.00 m，箱梁為 2～3 跨連續梁，橋面寬度為 9.52 m。箱梁上部為道床、軌道、隔音屏等結構設施。接收端平面及剖面位置關系如圖 1、圖 2 所示。

圖 1 接收端平面位置關系圖

圖 2 接收端剖面位置關系圖

2 工程重難點分析

（1）在盾構機接收施工過程中，如對周邊環境沉降控制不力，將影響 1 號線的安全運營。所以需要實時掌握 1 號線高架的變形情況并及時調整施工措施。

（2）1 號線高架站廳層與接收車站最小水平凈距為8.64 m，高架站廳下部凈空不滿足三軸攪拌加固施工，如果采用常規的“高壓旋噴樁＋三軸攪拌樁”加固形式，加固區長度將小于盾構機盾體長度，需進行針對性的加固設計。且下洞掘進過程中可能會對加固體造成破壞，不利于上洞隧道接收施工。

（3）上洞隧道接收過程中，下洞隧道因荷載變化可能發生變形、上浮，需對下洞隧道進行有效加固。

（4）下洞盾構機接收完成后，施工車站中板，中板需滿足上洞盾構機接收的空間要求及荷載要求。

（5）盾構機接收施工中若發生水土滲漏將對 1 號線高架及已完成隧道帶來極不利的影響，需采用針對性的接收工序及應急措施，以保證盾構機的安全接收。

3 施工措施

3.1 既有高架的監測措施

為了實時掌握 1 號線高架的沉降變形情況，本工程對 1號線高架軌道結構沉降、軌道幾何（軌距、超高）、橋墩結構水平位移、橋墩結構沉降、橋墩結構傾斜采用人工監測，同時對箱梁垂直位置采用靜力水準自動化監測。為提高自動化監測精度，本次自動化監測系統采取了以下措施。

（1）安裝在箱梁北側側壁上，避免夏季高溫天氣陽光直射和冬季冰雪覆蓋，減少溫度的不利影響，同時對監測數據進行溫度修正。

（2）安裝時采用減震措施，大幅度減少列車運行震動對監測系統的影響。

（3）由于箱梁與道床軌道變形基本同步，安裝在箱梁側壁即可反映墩柱、箱梁、軌道基礎的沉降變形。

（4）安裝位置位于線下，對系統安裝作業、調試、維護工作時間有利，可隨時進行維修。

3.2 土體加固措施

如果采用三軸攪拌樁進行加固，由于高架站廳層影響，則加固區長度無法滿足大于盾構機長度（9.5 m）的需求。施工時采用 RJP 工法（Rodin JET Pile Method 大直徑高壓噴射注漿法）樁填補三軸攪拌樁無法施工的范圍，將加固區長度增加至 11.0 m，這樣可在接收端地連墻破除前，于盾構機后部進行二次注漿封堵滲漏水通道，提高了盾構機接收的安全保障。

由于左右線加固區一同施工完成，左線盾構機接收過程中會對已完成的加固土體造成影響，可能會引起加固土體裂縫、與地墻膠結面開裂，從而導致右線接收過程中發生滲漏水情況。所以左線接收施工過程中，需要加大管片壁后封閉注漿方量，尤其是管片上半環的注漿孔位，使水泥漿液能夠充填到加固土體的裂縫內，對土體進行二次加固。在右線洞門位置，穿透地連墻打設若干注漿孔進行水平注漿填充，進一步封閉地連墻與加固土體之間的縫隙。

3.3 接收中板的設計及監測

本次右線盾構機選擇在車站中板上進行接收，相較于搭設臨時接收平臺的方式，中板接收能夠節約成本并縮減工期，但需要解決好以下問題。

（1）中板需下沉設置，中板頂與洞圈底的高差需滿足盾構機接收基座的放置要求，一般≥50 cm。

（2）中板需有足夠的承載力，本工程中板厚度增加至80 cm，設計荷載為 80.0 kPa。為使中板均勻受力，本次右線接收基座下鋪設了 4 塊 3 cm 厚 2.2 m×6.0 m 的鋼板，并將鋼板電焊連接形成整體，鋼板與中板之間用黃沙找平。盾構機、基座、鋼板自重及其他臨時荷載總和按照 350 t 考慮，實際荷載為 66.3 kPa＜80.0 kPa。

（3）為進一步減小中板變形，可在盾構機接收完成吊裝拆除之后再拆除中板下部模板排架。盾構機接收過程中，在中板底部進行變形監測，變形過大時及時在中板下部加設支撐。

3.4 下洞隧道加固措施

上洞隧道接收過程中，為減小下洞隧道的變形與位移，在已完成的下洞左線隧道內架設鋼支架。鋼支架連接型鋼采用型鋼工 18，為便于安裝，每節長 6 m，鋼支架與管片間設緩沖材料，固定于鋼支架上，采用丁腈軟木橡膠，寬 140 mm、厚 10 mm。每環型鋼腰部拼裝節點設 1個扁千斤頂（YDC100-100），與型鋼端板有效固定并做好限位措施。型鋼拼裝完成后，通過千斤頂施加型鋼軸力，使得型鋼（通過緩沖材料）與管片緊密接觸，環、縱向鋼支架安裝時均應避開管片注漿孔。Ⅰ 型鋼支架與 Ⅱ 型鋼支架縱向交錯布置(Ⅰ 型和 Ⅱ 型千斤頂安裝位置不同)，每環管片設置 2 道鋼支架（管片中心對稱布置），每道環縫設置 1 道鋼支架。并對左線隧道進行垂直位移及收斂監測，若變形較大時可在隧道內增加支撐。

3.5 盾構機接收工序及應急措施

為將接收過程中滲漏水的風險降至最低，本工程左右線盾構機均采用三次接收工藝，以左線為例進行介紹。

第一次接收為盾構機完成加固土掘進，刀盤靠至地墻，在盾尾后部通過管片進行封閉注漿，漿液可采用水泥漿或雙液漿。漿液凝固后，在管片未注漿的注漿孔及洞門位置進行探水，無滲漏時可進行洞門鑿除。

第二次接收盾尾位于加固區約二分之一的位置，用圓弧鋼板焊接盾構機外殼及洞圈進行封閉，并在盾尾后部通過管片進行封閉注漿。漿液凝結后，在管片未注漿的注漿孔及圓弧鋼板球閥處進行探水，無滲漏恢復推進。

第三次接收盾尾剛剛通過地墻與加固土體接縫位置，用圓弧鋼板焊接盾構機外殼及洞圈進行封閉，并在盾尾后部通過管片進行封閉注漿，如圖 3 所示。漿液凝結后，在管片未注漿的注漿孔及圓弧鋼板球閥處進行探水，無滲漏完成后續接收施工。

圖 3 三次接收示意圖

接收過程中的應急措施主要為應急降水和應急注漿兩種。本工程盾構機接收前在接收區域兩側共打設 6 口應急降水井，在洞門位置出現大量滲漏水時可進行應急降水。應急注漿可在盾尾后部管片、盾構機徑向注漿孔、地表預留垂直注漿孔、車站結構預留水平注漿孔等位置進行，可使用水泥-水玻璃雙液漿或聚氨酯，根據滲漏發生的時間及程度選擇最合理有效的注漿位置及漿液種類。重疊隧道上洞接收過程中若發生滲漏情況可在下洞隧道利用相應位置管片上部注漿孔進行深孔注漿封堵，這是常規形式隧道不具備的便利應急注漿條件。

4 實施效果

按照上述的施工技術措施，本工程左、右線隧道接收施工順利完成，未發生滲漏水情況，左線隧道變形、車站中板變形、1 號線高架站的變形與位移均控制在設計允許范圍內。在保障 1 號線安全運營的前提下完成了重疊隧道盾構機接收施工，施工效果達到預期，具體情況如表 1 所示。

5 結 語

臨近地鐵高架的重疊隧道盾構機接收施工需要兼顧對既有高架線路的保護、上下洞隧道接收施工相互影響以及既有高架對盾構機接收施工限制等問題。選擇可靠的土體加固形式、上洞隧道接收形式，是保障盾構機安全接收的前提。細化接收施工工序，做好封閉注漿及滲水檢驗是盾構機接收風險控制的關鍵；同時做好既有線路的監測以及各類應急措施，根據監測情況及現場變化進行及時響應。