盾構下穿既有地鐵隧道施工風險及運營安全管理

王 亮，汪愛東

（南寧軌道交通集團有限責任公司，廣西南寧 500020）

1 下穿區域工程概況

南寧市軌道交通?3?號線一期金湖廣場—埌西站區間起訖里程?DK17+318.093～DK17+892.801，左線長?585.607??m，右線長?574.708??m，區間線間距?11.0～19.0??m，最小曲線半徑?300??m。區間線路縱坡為單向坡，左線最大坡度26.986‰，右線最大坡度?28‰，區間隧道埋深?8.44～22.4??m。3?號線金湖廣場站—埌西站區間在南寧市金湖東過街通道下方下穿既有?1?號線金湖廣場—南湖區間隧道，該下穿區段與民族大道垂直交叉，平面關系復雜（圖?1）。

2 下穿區施工風險分析

（1）下穿區附近建筑物密集。下穿區有金湖東過街通道、金湖廣場及下沉商場廣場，周邊建構筑物為多層和高層，下穿施工易引起周邊建筑物沉降，施工中需嚴格控制施工場地周邊垂直、水平位移變形。

（2）下穿區域地層多次加固處理。1?號線一期盾構隧道結構施工和金湖東過街通道施工中均對周邊地層進行加固處理。其中，金湖東過街通道施工時對已完成?1號線隧道周邊區域進行了旋噴樁加固，加固范圍為?29.2??m×33??m，加固深度為?1?號線一期隧道頂?3.5??m?到隧道底?1??m?范圍內（圖?2）。下穿區地質加固處理后土質結構成分復雜，地層土質力學性能變化較大，不利于盾構掘進施工控制。

圖1 地鐵 3 號線與1號線隧道縱斷面關系圖（單位：mm）

圖2 金湖東過街通道及1號線加固平面位置示意圖（單位：m）

（3）近距離下穿既有地鐵隧道、過街通道、盾構接收端。3?號線一期工程金湖廣場站—埌西區間隧道距離?1?號線區間隧道垂直最小間距為?5.7??m，距金湖東過街通道垂直最小間距為?14.8??m。金湖南地下商場與右線水平距離?4.5??m，垂直距離?14.5??m。下穿段距盾構接收端頭33.21??m。按照?CJJ/T?202-2013《城市軌道交通結構安全保護技術規范》的規定，對?1?號線隧道結構，該施工屬于非常接近外部施工，且位于顯著影響區。

（4）下穿區域地質軟硬不均勻。3?號線下穿?1?號線區段主要地層從上到下依次為?粉土層、粉砂層、?圓礫層、泥質粉砂巖。隧道洞身主要穿越地層為圓礫地層，底部存在有少量泥巖層和泥質粉砂巖層。1?號線隧道底與?3?號線隧道頂垂直間距?5.7～5.9??m，夾層地質主要為粉砂層和圓礫層。區間水位埋深?7.90～8.80??m，主要為裂隙水，具弱承壓性。隧道穿越區域地層變化較大且地下水具有承壓性，不利于掘進施工刀盤控制。

（5）下穿區段隧道曲線半徑較小。3?號線下穿?1?號線段區段為小半徑曲線掘進，最小曲線半徑為?300??m，區間線間距?11.0～19.0??m，區間線路縱坡為單向坡，左線最大坡度26.986‰，右線最大坡度?28‰，區間隧道埋深?8.44～22.4??m。盾構機在小曲線掘進施工控制方向較難。

（6）下穿施工限速對?1?號線客運影響較大。3?號線隧道下穿?1?號線區段施工過程中，為確保?1?號線運營安全，一般對?1?號線采用限速措施，對客運運輸服務及列車圖定時刻的執行將產生影響。在施工期間若出現?1?號線隧道結構沉降變形過大或者導致結構損壞等問題，將直接導致軌道幾何尺寸、接觸網懸高發生變化，產生列車受電問題，可能導致列車限速通行或中斷地鐵列車運營、車輛等設備損傷。

3 下穿施工控制措施

3.1 下穿施工前運營準備措施

（1）建立多方參與、實時聯動制度。在施工準備階段根據專業風險評估分析報告，組織行業資深專家進行專項論證，建立建設、施工、設計、監理、風險咨詢等單位的應急聯動機制，在盾構進入危險區后實行?24??h值班制度，確保各方實施聯動，第一時間能集合統籌處理突發問題。

（2）發揮網絡化信息優勢。在施工準備中建立信息共享制度，通過微信、QQ?等群組管理，及時發布施工進度、既有?1?號線隧道內安裝的自動化監測設備數據反饋、盾構機參數調整等實時數據，確保參與各方都能第一時間掌握施工參數及周邊土體變化情況。

（3）運營企業制定專項應急預案。在施工之前運營企業依據施工單位《施工安全專項方案》編制相應的配合方案和應急預案，組織召開專題施工交底會議，對施工中影響范圍及可能存在的風險進行技術交底，明確工作分工，完善組織管理體系，建立應急聯絡機制。公司宣傳部門、隧道、線路、信號等設備維修管理部門進行現場檢查，制定相應的、切實可行的保障預案和值守排班計劃。

（4）加強運營巡視。運營、施工、監理、建設單位安排專人進行施工影響區間的登乘巡視，司機在行駛過程中加強瞭望，多方位實時監測隧道變形變化，確保列車運行安全。

3.2 下穿施工前施工方準備措施

（1）?對?1?號線進行檢查加固。在盾構機準備進入影響區前對既有?1?號線內隧道結構、軌道進行檢查和加固，重點對管片裂紋、滲漏水、錯牙、鋼軌、扣件及道床等進行全面檢查，確保既有隧道結構狀態良好。在施工前對有滲漏水的管片進行注漿堵漏，對隧道管片連接螺栓進行緊固，對?1?號線軌道幾何尺寸及扣件進行精調、緊固，確保軌道狀態穩定。

（2）施工機具檢查驗收。在盾構機準備進入影響區前，建設單位組織對盾構機進行狀態確認驗收，督促施工單位對盾構機保養維護，對盾構機具及配套機具工作狀態檢查確認，清點需配備的應急工器具及材料。

（3）落實搶險備品、工器具、人員。在盾構機準備進入影響區前檢查確認應急物資、工器具、人員到位及值班落實情況，確保出現險情時應急響應及時，人、材、機第一時間到位。

（4）檢查復核自動化監測設備。在盾構機準備進入影響區前，采集自動化監測數據、檢查監測方案落實情況，并請點進入隧道進行人工測量復核，確保數據準確、信息反饋及時。

3.3 下穿施工中控制措施

（1）優化盾構參數。將下穿段前?90??m?隧道作為試驗段，以確定合理的盾構施工參數，及時調整盾構掘進速度、泥水倉壓力、泥漿比重、泥漿黏度。采用復合式刀盤，開口率?30%。施工中嚴格按照設定的泥水倉壓力進行掘進，每環測定泥漿的性能參數，加密監測。加強施工設備維保及資源供應，保證盾構持續掘進。

（2）根據風險大小分過渡區、風險區和危險區，并適時調整參數。

（3）同步注漿控制及二次注漿。在施工過程中通過注漿量及注漿壓力的嚴格控制，少量、多次注漿，注漿壓力控制在?0.4??MPa?內，確保在施工過程中?1?號線沉降累計控制在10??mm?內。

（4）盾構姿態控制。采用自動導向系統和人工測量輔助進行盾構姿態監測，分區操作盾構機推進油缸，控制盾構掘進方向，及時調整盾構下穿掘進中的姿態和糾偏量，每環糾偏量不大于?5??mm，并在上軟下硬地層掘進時提前將盾構機姿態調整到負值，從而使盾構機姿態上漂后接近設計軸線。

（5）防止盾尾漏漿（防漏）控制。盾構推進過程中，盾構姿態控制不好易造成盾尾處漏漿、地表沉降過大。因此在盾構機下穿?1?號線隧道期間，應確保盾尾四周間隙均勻，通過加大盾尾油脂注入量來防止漿液通過盾尾流失，并采用優質油脂。

（6）管片安裝質量控制。管片選型以滿足隧道線型為前提，重點考慮管片安裝后盾尾間隙要滿足下一掘進循環限值，確保有足夠的盾尾間隙，以防盾尾直接接觸管片。及時止水，在管片脫離盾尾后對管片連接螺栓進行二次緊固。

（7）小半徑曲線通過措施。在小半徑曲線段施工時，在還未進到曲線時提前對盾構機姿態進行調整，進行沿小半徑曲線割線方向掘進施工。

（8）軟硬不均地層掘進措施。根據地質軟硬不均情況，及時調整掘進速度及土倉壓力，確保順利通過。

（9）泥漿質量控制。控制泥漿含砂量，適當調整、調配既滿足密度要求又滿足黏度要求的優質泥漿。在圓礫地層中掘進時，泥漿黏度控制在?25～30??s，比重控制在?1.12～1.14??g/cm3；在泥巖及圓礫復合地層中掘進時，泥漿黏度控制在?23～28??s，比重控制在?1.11～1.13??g/cm3。

3.4 運營隧道自動化監測及信息化處理

（1）隧道內自動化監測。在?1?號線受影響范圍內，按照相關規范要求，對隧道豎向位移、水平位移、相對收斂、裂縫、道床與軌道變位、隧道斷面尺寸等進行實時監測（圖?3）。

圖3 基準點及設站點布置示意圖

（2）監測數據人工復核調整。通過無線數據傳輸將監測數據傳輸至接收端電腦，通過?GeoMoS?軟件對數據進行解壓分析。若監測數據波動較大，或監測數據異常時，立即向運營單位申請對監測點進行巡查，避免因測點松動、破壞等原因造成監測數據無法讀取或監測數據讀取錯誤等情況發生。

（3）監測信息反饋及處理。施工監測單位按照1?次/h的監測頻率對?1?號線隧道結構變形進行實時監測，將數據傳遞至處理中心，由監測專業人員處理分析，并在施工聯動小組信息群及時公布。對超過預警值及變化異常的點位，立即組織各單位專業工作人員進行分析，及時調整施工參數。在盾構下穿施工過程中，按照既定的監測方案實施遠程控制和數據傳輸，通過中心控制計算機對數據及時處理，及時反饋各變形點的變形量及累計變形量，并將這些數據以變形曲線圖形和報表形式輸出。

3.5 下穿中運營控制措施

（1）各專業全程聯動。運營公司制定專項配合方案，制定確實可行的組織機構及明確配合方案，起草應急預案，明確各專業設備技術管理責任人，并形成?24??h輪班制度，現場參與監控施工。運營公司牽頭各參與單位在運營結束后，請點進入?1?號線隧道進行人工檢查，對結構變形進行人工復測，及時將檢查結果反饋聯動小組，用于指導后續施工。

（2）調整計劃確保運營安全。在下穿施工中適當限速、改變調試計劃，以便于運營結束后人工進入?1?號線隧道檢查結構狀態，并對隧道沉降導致的軌面高低變化進行微調及預調，降低后續隧道結構沉降對運營的影響。

（3）加強運營期登乘巡視。提前按照公司規章要求對施工、監理、建設單位專業技術人員進行安全培訓及相關教育，確保各單位相關人員在運營期能高頻次登乘巡視。運營公司明確要求司機在行駛過程中加強瞭望，安排各專業技術人員登乘巡視，確保列車運行安全。

4 結束語

本文通過對盾構下穿既有地鐵隧道施工各階段均可能存在的風險進行分析，提出了盾構下穿既有地鐵隧道的施工控制措施，為南寧市軌道交通?3?號線順利下穿既有?1?號線施工提供了技術和安全管理保障，為南寧市軌道交通建設施工管理及運營管理積累了寶貴的經驗。期望本文對我國城市軌道交通建設安全與風險管理有所裨益。