南昌地鐵隧道在復雜環境下盾構施工技術

王向宇

（中鐵十八局集團 第三工程有限公司，河北 涿州 072750）

1 工程案例分析

南昌地鐵某區間右線設計里程為：右DK34+755.600～SDK35+809.200，右線隧道全長1053.600m;左線設計里程為：左DK34+755.600～左DK35+809.200,左線隧道全長1051.152m（含短鏈2.448m）; 區間左右線隧道總長2104.752m。此區間出丁公路北站沿著北京西路東進，穿越二七北路公路橋，到達師大南路站，北京西路道路較寬，區間在道路正下方穿過，對兩邊建筑物影響較小，主要影響的建筑物是二七北路公路橋。在穿越二七北路公路橋區間時，線路呈左右線展開，為了進一步提高工程項目的質量，在平面設計結構中，主要采用左右方式，旨在最大程度上的避讓原有工程項目的市政橋梁[1]。正是基于工程項目中線路的嚴重制約，在地鐵盾構隧道修建的同時，橋梁基礎和工程項目之間處于臨近狀態。

2 工程項目運行現狀

在工程項目中，二七北路公路橋為三孔簡支板梁橋，上部結構為裝配式鋼筋混凝土實心板，下部結構為單排架柱式墩，鉆孔灌注樁基礎，樁徑1000mm，樁長28m，樁基底標高-25m。橋臺為重力式橋臺，天然淺基礎。整板砼厚度0.6m，上為漿砌塊石，整板輪條形基礎35×3.80m，橋基礎底標髙為-2.2m。

另外，工程項目的地質勘察報告也需要得到有效的分析，主要包括：①雜填土、②粉土、④1 粉質粘土⑤淤泥質粉質粘土，具體地質剖面圖如圖1 所。

圖1 盾構始發端洞門地質剖面圖

3 盾構隧道施工項目對臨近市政橋梁影響數值模擬分析

3.1 荷載計算

在工程項目建立時，要對臨近橋梁的荷載進行數值模擬計算。要對其實際使用情況進行分析，其中，機動車道的寬度設為13m，主要計算三條單向車道，人行道寬度則設定為4m。按照《城市橋梁設計荷載標準》的相關參數對其進行荷載分析，設定為城市-A 級車道，人行道的荷載計算數值則需要對人行荷載和路面鋪裝荷載兩項進行綜合分析和設定。另外，要對橋梁自重進行全面分析，對地層- 結構模型進行統籌管理，確保橋樁中心位置和節點對應。

3.2 工序方案設定

在實際工序開展過程中，要結合工程項目的實際需求和管理機制，按照先進行固定，后進行通過操作的方式，確保地鐵項目和臨近的橋梁結構之間在地層要求方面得到有效加固。盾構試掘進和正常掘進項目都需要落實到位，建筑物沉降（含差異沉降）、建筑物｛質斜、建筑物裂縫。測點布置在建筑物的角點上，沿盾構掘進方向每隔10m 布設一個測點，每隔一定距離布設一個橫向監測斷面，每個橫向監測斷面在垂向于隧道走向的方向上又布置6～7 個監測點，其間距為5m。整體處理將機制和監測頻率為：盾構切口前30m、盾尾后50m 內2 次/ 天；盾尾通過3 天后1 次/天；以后1～2 次凋。

圖2 盾構主要工程工序流程圖

圖3 盾構下穿橋梁平面圖

圖4 測點布置示意圖

第一，施工準備要充分，對相關參數進行著重分析，若地表沉降不大于16mm，隆起不大于4mm。地表沉降變形預警值、報警值和控制值分別為10mm、13mm 和16mm。地表隆起變形控制值為4mm。若建筑物沉降不大于10mm、隆起不大于4mm、傾斜不大于4‰。建筑物沉降變形的預警值、報警值、控制值分別為6mm、8mm 和10mm。建筑物隆起變形控制值為4mm，傾斜變形控制值為2‰、。第二，盾構機下井組裝調試，要在加固操作符合標準后，利用盾構隧道實現隧道全面修筑工序過程要按照以下操作流程依次開展。第三，盾構始發，盾構姿態控制：盾構姿態應控制盾首或盾尾的垂直及水平偏差絕對值在一定范圍之內，同時需控制盾首和盾尾偏差絕對值之和。盾尾油脂用量為35kg/環以上。

3.3 計算模型

在對模型進行全面計算后，要結合橋梁基本結構，對橋梁下部、橋梁基礎以及臨近隧道的區間結構進行統籌分析，提高地層結構之間的平衡性，要利用模型范圍控制方式對計算精度展開驗證。其中，地層橫向范圍要保證在隧道的外側取15m 進行模型控制，豎直范圍上部到達地表，深度控制到地層，為2.5 倍盾構的直徑。并且，兩者組成的區間隧道需要縱向上進行數據模擬和計算，橋長基礎上向兩側各擴展10m 左右。除了要對橫斷面范圍進行計算外，也要對三維計算模型進行全程模擬。值得一提的是，模擬參數要符合實際標準，地層參數要符合工程勘察報告中的數值參數，邊界條件中地表為自由邊界，剩余界面借助滾軸約束進行集中處理，并對力學模型進行深度分析和集中測試，結合地層的實際特征以及埋深結構，利用圍巖操作和彈塑性模型對盾構隧道開挖部分進行全程模擬。利用實體單元模擬和彈性模型對鋼筋混凝土結構的盾構管片進行綜合性分析，并結合地層參數處理注漿地層的分析，利用樁單元模擬處理橋梁的蓋梁和承臺結構，提高參數的處理效果[2]。除此之外，技術人員需要對主要荷載參數進行模擬分析，包括橋梁結構的自重情況、橋梁整體水壓力、橋梁整體地層壓力等參數。

3.4 結果分析

在盾構隧道和臨近市政橋梁之間建立加固地層操作后，能減少不利影響，并且進一步控制工程項目的運行效果以及整體處理情況，在結合原因后，能有效加固其地層隔離參數，并對規模的影響效果有明確的分析。由于加固后原有地層剛度有明顯提高，能保證相鄰區域內變形情況有所減少，并且提高了整體工程項目的安全系數。正是由于盾構操作，橋梁的基礎沉降得以有效均衡控制，盡管盾構操作使得橋梁承臺的沉降最大值達到1.0mm，橋梁橫向蓋梁受基礎沉降影響也產生了3.0mm 沉降差，但是相關數據都符合橋梁的安全使用標準。

4 工程項目優化措施

在通過相關計算和項目模擬分析后，技術人員要提高管理意識和控制效果，對工程項目進行全面升級改良，地層以及盾構操作都要嚴格遵守工況和工序，確保模擬結構和處理效果的最優化，并且對地層情況展開深度分析和集中調研，針對不均勻情況要及時采取有效的處理措施，提升參數管理模型。另外，在利用盾構進行人橋區調整時，要保證平穩且連續的通過效果，強化監督，結合實時性監測結構對工程項目的運行機制展開調整，以保證整體工程項目的最優化。

5 結束語

總而言之，在利用盾構隧道處理機制的過程中，要結合實際工程項目運行參數，對原有市政橋梁的參數進行全面分析和集中處理，并對影響因素以及具體采納數據展開深度調研，提高參數穩定性和綜合處理效果，保證工程項目安全運行，積極推廣加固式“地層——結構”模型，確保工程項目符合安全技術要求，優化工藝操作和控制效果的同時，實現技術管控項目的全面升級。