城市軌道交通暗挖與盾構小凈距并行隧道施工

葛 取 平

(南寧軌道交通集團有限責任公司，廣西 南寧　530000)

?

城市軌道交通暗挖與盾構小凈距并行隧道施工

葛 取 平

(南寧軌道交通集團有限責任公司，廣西 南寧530000)

探討城市軌道交通工程等基礎設施建設中隧道工程施工現狀，對南寧市軌道交通工程案例進行具體分析，闡述小近距并行暗挖隧道和盾構隧道施工技術及施工過程中采取的具體措施，指出這種施工技術具有廣泛的實用價值和應用前景。

城市軌道，隧道，暗挖，盾構，小近距

21世紀，是一個科技發展日新月異的世紀,地下空間的利用日益受到關注和重視，我國基礎設施領域取得了令人矚目的成就,尤其是城市軌道交通取得了前所未有的發展，隧道工程的數值模擬取得很大進步，設計和施工技術水平也有了很大提高。隧道穿越地質情況越來越復雜，與建(構)筑物間距離和埋深越來越小，小近距并行、上下重疊交叉等情況逐步增多，隧道工程實際面臨的降水、地層加固等施工工藝和施工方法有待進一步研究、完善和推廣，以適應工程建設需要。

1　隧道施工現狀

新奧法利用施工監控措施，監測圍巖變形和應力，調整支護結構控制變形，充分利用地層地質條件，圍巖本身自承能力得到最大限度的發揮。新奧法在隧道實踐廣泛應用并得以推廣。理論對實踐起到指導作用，國內學者利用 FLAC，ANSYS 等分析軟件對雙孔重疊、交錯、平行的實際工程項目進行了施工動態數值模擬，同時借助于模型試驗，考慮近距離雙孔平行、重疊、交錯隧道開挖相互影響因素，取得一定成績。工程實踐中，施工方法可選擇較多，僅臺階法就有兩臺階、三臺階、三臺階七部開挖等；在軟弱圍巖中以中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)和雙側壁導坑法使用較多；在城市軌道交通工程中大斷面隧道開挖時交叉中隔壁法(CRD法)使用較廣泛；結合工程實際，特別是降水成功后，三臺階預留核心土法相比更快速、更經濟。

2　工程概況

南寧市軌道交通工程某土建標承建2站+2區間+出入段線工程施工任務，其中百佛(百花嶺站至佛子嶺站)區間采用盾構法施工，左線區間長度為1 116.53 m；右線區間長度為1 116.36 m，隧頂埋深15.80 m～30.10 m。百佛區間東側為出入段線，其中出段線到佛子嶺車站，單線暗挖隧道長線412.32 m；入段線單線暗挖隧道長601.35 m，雙線暗挖隧道長164.98 m，起止里程為RDK0+169.550～RDK0+334.53，為入段線折返線，采用三臺階法開挖。折返線出百花嶺站后北行與百佛區間盾構隧道并行，隧道間凈距2.29 m～4.44 m，軌面高差0 m～0.72 m。暗挖隧道與盾構隧道位置關系見圖1。

由于多方面的原因，在百花嶺站北端頭暗挖隧道不具備施工條件，需在RDK0+334.53處增設豎井工作面，存在暗挖隧道與盾構隧道并行施工。湖南科技大學采用隧道與地下工程專業有限元軟件MIDAS/GTS，選取里程RCK0+173.445～RCK0+193.445(對應百佛正線里程ZSK28+729.306～ZSK28+749.306)作為模型的縱向計算長度，盾構機推力取1 000 t，建立并行隧道施工模型，分析計算得出：盾構先行產生的圍巖位移小，結構軸力和彎矩極值小于礦山法先行方案，建議采用盾構先行方案。

2.1工程地質

折返線洞身穿越巖層主要為⑦1-2，⑦1-3，⑦2-2，⑦2-3及⑦4層，各層特征如下：泥巖、粉砂質泥巖⑦1-2層：標貫擊數31 擊/30 cm～50擊/30 cm，單軸抗壓強度為1.25 MPa～1.59 MPa。泥巖、粉砂質泥巖⑦1-3層：標貫擊數大于50擊，單軸抗壓強度值2.22 MPa～6.864 MPa。粉砂巖、泥質粉砂巖⑦2-2層：標貫擊數為30擊/30 cm～45擊/30 cm，單軸抗壓強度值1.02 MPa～1.23 MPa。粉砂巖、泥質粉砂巖⑦2-3層：標貫擊數大于50擊，單軸抗壓強度值1.02 MPa～6.91 MPa。炭質泥巖⑦4層：標貫擊數大于50擊，單軸抗壓強度值0.536 MPa～2.52 MPa。

2.2水文地質

沿線地下水主要有兩種類型,分別為上層滯水和基巖裂隙水。

1)上層滯水，位于沿線人工填土和坡積粘性土層中，透水性、富水性弱，因填料和壓實程度的差異很不均勻。主要是受大氣降水補給，排泄主要為大氣蒸發；上層滯水的水位、水量、埋深受補給條件影響，變化較大，穩定水位埋深0.6 m～12.0 m,水位埋深標高為79.05 m～93.13 m。2)基巖裂隙水，地下水主要賦存于下伏第三系半成巖泥質粉砂巖、粉砂巖⑦2-3層的裂隙中，具承壓性，富水性差，屬弱透水層。穩定水位埋深2.5 m～12.3 m，水位埋深標高為74.25 m～92.28 m。基巖裂隙水補給來源主要來自大氣降水的入滲補給，沿含水層滲流排泄。

3　盾構隧道先行施工方案

3.1臨時封閉暗挖隧道掌子面

盾構機進入并行段掘進時，立即停止暗挖施工并臨時封閉暗挖掌子面。中、下臺階左右兩側初支跟齊并縮短臺階長度至5 m以內；上、中臺階于拱架拱腳位置采用28b型鋼作為臨時橫撐，與初支拱架焊接牢固，間距1 m；取消核心土，掌子面橫向設置Ⅰ28b型鋼，間距1 m，與原隧道初支拱架間采用螺栓連接，同時增設φ22砂漿錨桿，間距1 m×1 m，錨桿與掌子面型鋼焊接牢固。上中下臺階增設的28b型鋼間均采用Φ22鋼筋連接，連接筋間距1 m，內外兩側錯開布置；設φ8單層鋼筋網片，網格間距為150 mm×150 mm；臨時橫撐及掌子面均噴射360 mm厚C25早強混凝土，對暴露的巖土面實施全封閉。圖2為暗挖隧道臨時封閉掌子面示意圖。盾構區間左、右線盾構機均超前暗挖隧道掌子面20 m后，按三臺階法恢復暗挖隧道開挖施工。

3.2盾構區間正線推進方案

在進入與暗挖隧道并行段的推進過程中，嚴格控制推進參數，推進參數如下：1)推力不大于1 000 t；2)速度控制在30 mm內；3)刀盤轉速1.3 r/min；4)注漿量5.25 m3/環，注漿壓力不大于4 bar；5)嚴格控制出土量，每環出土不大于65 m3。通過同步注漿及時填充管片后方空隙，減少施工過程中的土體變形，保證壓注后強度上升得快，及時進行管片壁后的二次注漿，減少折返線復工后對成型盾構隧道的影響。避免大幅度的軸線糾偏動作，盾構糾偏原則為“勤糾，少糾”，施工階段隧道軸線偏離設計軸線不得大于±100 mm。

4　具體加固措施

4.1地表注漿

暗挖隧道主要對穿過范圍及隧道頂的填土層①2、泥煤層⑦4及粉砂巖層⑦2-2，進行地面預注漿加固。注漿管采用φ48 mm，壁厚t=3.5 mm鋼管，注漿管間距為縱向1.5 m，橫向1.45 m，錯開布置。注漿加固平面范圍為隧道外邊緣線外擴1.1 m(隔離樁段)，隔離樁之外段2 m；豎向范圍為入段線隧道頂以上8.6 m至⑦2-2砂巖層的底部。

4.2隔離樁

設計在折返線隧道與正線隧道間設置了φ1 200@1 500鋼筋混凝土隔離樁，長62.45 m(RCK0+169.55～RCK0+232.00段)，隔離樁與折返線暗挖隧道凈距為0.5 m，上、下樁端的嵌固深度均為6 m，隔離樁先行完成施工。

4.3降水施工

為降低隧道拱頂及側壁所受水壓力，確保隧道干作業環境施工。防止土體在開挖過程中發生坍塌，方便洞內施工作業，確保工程質量及施工安全，在暗挖施工期間進行降水。在礦山法隧道兩側各設置一排縱向降水井，降水井鉆孔直徑800 mm，井直徑400 mm，

t=4 mm，其中RDK0+169.550～RDK0+300段降水井深入隧道底下深度h=15 m,單側降水井間距為10 m,降水井沿隧道兩排錯開布置。RDK0+300～RDK0+334段降水井深入隧道底下深度h=15 m,單側降水井間距為15 m,降水井沿隧道兩排錯開布置。降水井外徑為800 m，中心抽水芯管為φ400 mm壁厚4 mm鋼管，在管底上500 mm開φ20 mm間距200 mm×200 mm的圓孔，交錯梅花形布置，管外包裹兩層60木鍍鋅鐵絲濾網；在鋼管與孔壁間填充礫石濾水層，濾料采用直徑為10 mm～20 mm礫石，地面以下2 m用直徑20 mm～30 mm的風干粘土球夯實至地面。

4.4輔助措施

加強并行段的施工監測。當發現總變形量或變化速率超限時，對暗挖隧道初支背后注漿，對盾構隧道進行二次注漿并及時調整盾構機的推進參數。暗挖隧道臨時封閉段自掌子面往后每隔5 m設1個斷面，初支成環段按設計要求每10 m設1個斷面。臨時封閉段拱頂沉降共3個斷面，沉降觀測點9個；凈空收斂3個斷面，收斂觀測點5組，掌子面變形觀測點9個。地表沉降按原設計布置。盾構通過折返線時，監測頻率為2次/d。盾構區間通過折返線暗挖掌子面20 m后，折返線恢復施工，盾構區間正線隧道對應折返線施工位置，每10環設置一個監測斷面，每個斷面包括1個沉降測點、1組收斂測點及1組水平位移測點，監測頻率為1次/d。加強降水管理，對暗挖隧道未成環段，在盾構機通過降水井位置后，及時對降水井進行修復，通過一口，修復一口，修復后立即實施降水。

5　結語

盾構法隧道與暗挖法隧道小近距并行施工，相互擾動影響大，安全風險高，盾構隧道軸線控制難度大，借助數值模擬高科技手段，按照新奧法原理，加強監控量測，做好信息化動態施工管理，采取適當的技術措施和輔助措施，減小后施工隧道對先施工隧道支護結構的影響，實現盾構隧道與暗挖隧道同期施工，縮短工期6個月，節約施工成本300萬元，產生顯著的經濟效益。在縮短項目工期的同時，也縮短了施工對周邊環境及周邊居民生活的影響時間，環保效益明顯，帶來一定社會效益，具有廣泛的實用價值和應用前景，具有廣泛的推廣價值。

[1]王夢恕.21世紀我國隧道及地下空間發展的探討[J].鐵道科學與工程學報，2004(1):7-9.

[2]田尚志，李玉文.泥巴山深埋特長隧道關鍵技術設計對策[J].公路隧道,2007,2(58):18-21.

[3]陳先國，高波.地鐵近距離平行隧道有限元數值模擬[J].巖石力學與工程學報，2002,21(9):1330-1334.

[4]胡元芳.小線間距城市雙線隧道圍巖穩定性分析[J].巖石力學與工程學報，2002，21(9):1335-1338.

[5]于書翰，杜莫遠.隧道施工[M].北京：人民交通出版社，1999:1-6.

On underground excavation and shield small net-span parallel tunnel construction along urban rail traffic

Ge Quping

(NanningRailTrafficGroupCo.,Ltd,Nanning530000,China)

The paper explores the tunnel engineering construction in some infrastructure construction including the urban rail projects, analyzes the cases for the rail traffic projects in Nanning, illustrates the construction technique of underground excavation and shield small net-span parallel tunnel construction and the measures in the construction process, and points out the construction technique has extensive application value and application prospect.

urban rail, tunnel, underground excavation, shield, small net span

1009-6825(2016)08-0203-02

2016-01-04

葛取平(1979- )，男，工程師

U455

A