盾構(gòu)機(jī)近距離下穿西安地鐵-既有2號(hào)線施工技術(shù)

梁曉紅

摘 要：以西安地鐵5號(hào)線10標(biāo)南稍門站～文藝路站盾構(gòu)區(qū)間施工為例，隧道結(jié)構(gòu)拱頂與既有2號(hào)線區(qū)問隧道拱底最小凈距約2.52m。既有地鐵2號(hào)線區(qū)間隧道在五號(hào)線盾構(gòu)下穿時(shí)正常運(yùn)行，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為II級(jí)，針對(duì)近距離下穿、埋深淺、車流量大及地下部分管道距離主隧道較近等難題，詳細(xì)統(tǒng)計(jì)并分析并確定掘進(jìn)參數(shù)，確定科學(xué)性的施工方法，利用全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、跟蹤監(jiān)測(cè)等技術(shù)措施，以確保盾構(gòu)機(jī)下穿既有2號(hào)線施工安全，降低風(fēng)險(xiǎn)，為以后類似工程的施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：小凈距;土壓; 推力;運(yùn)營(yíng);保護(hù);地下管線;地鐵二號(hào)線運(yùn)營(yíng);自動(dòng)化監(jiān)控量測(cè)

一般地鐵選址多處于城市交通量較大的繁華路段，因而其隧道結(jié)構(gòu)常常需要穿越城市干道眾多管線，但實(shí)際施工中交通、管線、地鐵2號(hào)運(yùn)營(yíng)影響、施工影響的難度較大，因此越來越多的隧道優(yōu)先采用盾構(gòu)法施做。本文以西安地鐵5號(hào)線10標(biāo)南稍門站～文藝路站盾構(gòu)隧道施工為研究，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，增加安全措施，保證了暗挖通道施工的順利進(jìn)行。

一、工程概況

西安地鐵5號(hào)線10標(biāo)南稍門站～文藝路站盾構(gòu)區(qū)間起于南稍門站區(qū)間下穿既有2號(hào)線區(qū)間隧道，隧道結(jié)構(gòu)拱頂與既有2號(hào)線區(qū)問隧道拱底最小凈距約2.52m。既有地鐵2號(hào)線區(qū)間隧道在五號(hào)線盾構(gòu)下穿時(shí)正常運(yùn)行，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為II級(jí)。

二、工程重難點(diǎn)

（一）穿越段徑向距離過近

隧道結(jié)構(gòu)拱頂與既有2號(hào)線區(qū)問隧道拱底最小凈距約2.52m（小于一倍洞徑6m），在盾構(gòu)穿越2號(hào)線前要考慮下穿地層的穩(wěn)定性，避免較大的擾動(dòng)是盾構(gòu)下正穿2號(hào)線掘進(jìn)過程中需要解決的重點(diǎn)。

（二）隧道大縱坡段施工

區(qū)間隧道長(zhǎng)距離處于-24.17‰大下坡掘進(jìn)，施工風(fēng)險(xiǎn)較大，使得溜車風(fēng)險(xiǎn)增加，造成的后果十分嚴(yán)重。

（三）下穿既有2號(hào)線，地表沉降控制要求高、信息反饋速率快

盾構(gòu)下穿2號(hào)線運(yùn)營(yíng)隧道時(shí)，采用全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)+人工輔助監(jiān)測(cè)模式。全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)為24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)，加上人工輔助監(jiān)測(cè)，同時(shí)間同頻率，及時(shí)進(jìn)行沉降對(duì)比分析，指導(dǎo)下一步施工掘進(jìn)。

（四）下穿段洞身范圍為全斷面粉質(zhì)黏土，渣土改良是控制的重點(diǎn)

正穿既有2號(hào)線洞身范圍內(nèi)土體為全斷面<4-4>粉質(zhì)粘土，掘進(jìn)過程中易出現(xiàn)刀盤結(jié)泥餅現(xiàn)象，為了保護(hù)刀盤、防止正面土體坍塌以及保證盾構(gòu)螺旋出土機(jī)的正常出土，每隔一定距離在盾構(gòu)刀盤前及螺旋機(jī)內(nèi)壓注一定比例的泡沫劑或膨潤(rùn)土進(jìn)行渣土改良是控制的重點(diǎn)。

三、施工方案及措施

（一）南文區(qū)間盾構(gòu)下穿2號(hào)線下穿段施工。

（二）下穿段施工控制措施

盾構(gòu)區(qū)間穿越2號(hào)線運(yùn)營(yíng)線路作為區(qū)間重大風(fēng)險(xiǎn)源，對(duì)地表沉降要求極為嚴(yán)格，且本工程左右線先后下穿既有線，使盾構(gòu)掘進(jìn)對(duì)地層的擾動(dòng)進(jìn)一步加大，本次下穿既有線施工進(jìn)行分析，掘進(jìn)參數(shù)的控制可以總結(jié)為“勻速、連續(xù)、均衡、飽滿”土壓為主，出土量為輔;施工過程中主要控制措施體現(xiàn)以下幾點(diǎn)：

1、土壓的控制：

根據(jù)理論計(jì)算及試驗(yàn)段施工地質(zhì)情況等，在盾構(gòu)穿越過程中，根據(jù)地面監(jiān)測(cè)報(bào)表反饋的信息及時(shí)進(jìn)行土倉(cāng)壓力P值調(diào)整，調(diào)整范圍在±0.2bar之間。

2、推進(jìn)速度及推力控制

掘進(jìn)速度及推力的選定以保持土倉(cāng)壓力為目的，根據(jù)施工的實(shí)際情況確定并調(diào)整掘進(jìn)速度及推力。下穿段掘進(jìn)速度為20mm/min，下穿掘進(jìn)過程中推力為1000t。

3、掘進(jìn)方向的控制

盾構(gòu)機(jī)水平方向（ 平面） 的控制原則：一般情況下盾構(gòu)機(jī)的水平偏差可控制在±20mm 以內(nèi)，出現(xiàn)較大偏差時(shí)可降低掘進(jìn)速度，合理調(diào)節(jié)各分區(qū)千斤頂壓力;合理利用鉸接千斤頂，使盾構(gòu)姿態(tài)與設(shè)計(jì)線路更加吻合。

理論出土量：

V =π×D×L×S=π×3.085×3.085×1.5=44.82m?/環(huán)。

3.1同步注漿的注漿量和壓力的控制

每推進(jìn)一環(huán)的理論建筑空隙為：1.5×[（6170/2）2*π-（6000/2）2*π]=2.43 m3實(shí)際注漿應(yīng)控制在理論值的130%～180%，即為3.16～4.37 m3，暫定注漿量4m³，注漿壓力控制在0.25Mpa地表沉降能夠得到有效的控制。

3.2二次注漿

掘進(jìn)過程中，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，沉降量超限時(shí)及時(shí)進(jìn)行二次注漿。二次注漿選用水泥、水玻璃雙液漿，水泥漿水灰比為1：1，水玻璃（40波美度）與水按1：3稀釋，注入時(shí)漿液與水玻璃體積比為：水泥漿：水玻璃溶液=1：1，初凝時(shí)間為20s，注漿壓力控制在0.3Mpa。

四、盾構(gòu)下穿過程中既有2號(hào)線保護(hù)

（一）既有2號(hào)線軌道保護(hù)

為防止影響2號(hào)線整體形變，減少沉降對(duì)車輛運(yùn)營(yíng)的影響，在運(yùn)營(yíng)2號(hào)線（與5號(hào)線交點(diǎn)前后各10m）范圍的原軌道鋼軌上加裝軌距拉桿，施工利用凌晨0：00～5：00列車安全停運(yùn)后進(jìn)行護(hù)軌安裝作業(yè)。軌距拉桿是用一根桿件在軌底將兩根鋼軌連接起來，以提高鋼軌的橫向穩(wěn)定性，提高軌道保持軌距的能力。

（二）運(yùn)營(yíng)地鐵行車控制

盾構(gòu)隧道拱頂距既有2號(hào)線隧道距離最短距離2.52m。在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)通過2號(hào)線前，向2號(hào)線運(yùn)營(yíng)部門充分了解行車計(jì)劃及間隔時(shí)間，降低下穿段列車運(yùn)營(yíng)速度在30km/h以內(nèi)，減少行車震動(dòng)對(duì)地層擾動(dòng)影響。

五、盾構(gòu)下穿過程中既有2號(hào)線監(jiān)測(cè)

監(jiān)控制量是隧道施工中不可缺少的重要組成部分，根據(jù)本工程情況，建立了監(jiān)控量測(cè)體系，重點(diǎn)對(duì)既有2號(hào)線道床、拱頂沉降、、凈空收斂、地面表下沉等項(xiàng)目量測(cè)。

（一）地鐵2號(hào)隧道內(nèi)監(jiān)測(cè)

主要影響區(qū)域內(nèi)按5米間距布設(shè)一組監(jiān)測(cè)斷面，次要影響區(qū)內(nèi)按10米間距布設(shè)一組監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面布設(shè)5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

（二）監(jiān)測(cè)頻率

盾構(gòu)下穿2號(hào)線運(yùn)營(yíng)隧道時(shí)，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)頻率按照4h/次～8h/次控制，當(dāng)施工影響較大或出現(xiàn)變形征兆時(shí)監(jiān)測(cè)頻次不得低于4h/次～8h/次。

五號(hào)線洞內(nèi)監(jiān)測(cè)頻次按照24h/次進(jìn)行控制。

六、結(jié)語

在盾構(gòu)機(jī)下穿既有2號(hào)線施工中，通過合理的工法選擇，利用科學(xué)的監(jiān)測(cè)方法、增加安全措施，以信息化為指導(dǎo)，可以很好的克服地面及地下管線的影響，極大降低施工風(fēng)險(xiǎn)，保證施工安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]《西安市軌道交通5號(hào)線土建10標(biāo)實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)》.

[2]《西安地鐵5號(hào)線10標(biāo)工程土建施工項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件和勘察報(bào)告》.

[3]《南稍門～文藝路區(qū)間下穿2號(hào)線專項(xiàng)施工方案》.

[4]《南稍門～文藝路區(qū)間下穿段地鐵二號(hào)線設(shè)計(jì)文件（050511-S-QJ-02-051）》.

[5]《西安地鐵五號(hào)線10標(biāo)施工監(jiān)測(cè)方案》.

[6]《南稍門～文藝路盾構(gòu)隧道下穿既有2號(hào)線施工監(jiān)測(cè)方案》.

[7]《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》《國(guó)家二等測(cè)量規(guī)范（GB12897）》.

[8]《城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理規(guī)范》.