盾構隧道下穿既有線路施工參數控制及沉降分析

田闖

摘要：盾構隧道掘進施工是一項復雜的工程，適用于對已有線路的盾構隧道下穿施工，整個工程對施工環境的要求較高。本文主要討論南寧地鐵三號線中的金湖廣場站至埌西站區間的盾構隧道下穿施工工程，其中，對盾構隧道掘進施工的參數問題做了基本的討論，對具體參數的調整和修正進行了分析。此外，對盾構隧道掘進施工工程中的監測問題也進行了詳細的論述和說明。工程滿足運營要求，完工后對已有線路影響較小，希望本文能為類似工程提供借鑒和參考。

【關鍵詞】盾構隧道；下穿；掘進參數；現場監測；沉降

1.工程概況

南寧市位于廣西中南部，南寧地鐵三號線由西北至東南橫穿南寧市，其中金湖廣場站～埌西站區間隧道設計起訖里程為DK17+318.09～DK17+892.80，路線長度約585.61m，為單向坡，最大縱坡為26.99‰，最小曲線半徑為R=300m，隧道埋深為8.4m～22.4m，采用泥水平衡式盾構法施工，盾構管片外徑6m，內徑5.4m，管片厚0.3m。該區間隧道周邊環境及水文地質情況極為復雜，近距離側穿多棟高大建筑物，與既有運營1號線南湖廣場站～金湖廣場站區間隧道最小垂直間距僅為5.7m，距金湖東地道最小垂直間距為14.8m，隧道右線與金湖南地下商場水平距離為4.5m，垂直距離為14.5m。

2.盾構隧道掘進施工與參數控制

2.1 施工方案

施工機器主要采用海瑞克泥水盾構機，修建地下通道工程時，盾構機可以工作的最遠標準是7.03m，能夠工作的速度是1.5mm/s，機器的牽引力是35641kN，實現最大化扭矩是4523kN.m。盾構機具體從埌西站始發，其中下穿1號線運營隧道，盾構機推進至金湖廣場站以后接收解體吊出。施工過程中應注意以下事項：

（1）在盾構機下穿之前，應該組織專業人員對盾構機進行較為細致的維護和修檢，能夠保證機器在下穿過程中工作正常，使機器可以安全無誤進行下穿作業。

（2）機器進入下穿段之前，應設置前100m為試驗段，以此獲取相關數據，調整機器參數。

（3）機器進入預定下穿段后，不應急于施工，應提前劃分成無障礙區、風險與無障礙區交界帶、風險區以及危險區等幾個區域，還要在每個區域安排一些專業的技術人員進行作業。在進行下穿作業中，必須謹慎的控制機器進行作業的參數等各項指標，加強對技術人員的培訓與管理，使機器能夠平穩安全的穿過預定下穿段。

（4）施工過程中，除了要密切關注機器的參數變化，在地表和1號線相關隧道，也要著重部署檢測系統，按照數據所提供的信息，及時調整機器的各種相關數據，使工程能夠順利地進行下去，做到信息化施工。

2.2 監測控制標準

盾構下穿施工難度較大，工程復雜，施工過程中應密切關注沉降監測相關事項。自動化監測項目的使用數據是：結構豎向位移累計控制值、結構水平位移累計控制值、結構收斂累計控制值、管片底部豎向位移累計控制值均為±6mm，隧道管片結構差異沉降的累計控制值為3mm。人工復核項目的標準值為：軌面豎向位移累計控制值、道床豎向位移累計控制值為±6mm。關于預警指標等級，最終確定預警值要求如下表所示。

2.3 盾構掘進參數控制

盾構機在下穿作業時應嚴格進行施工參數的控制，根據南寧市地鐵3號線的地質勘察報告可知，金湖廣場站至埌西站區間，部分區域泥質粉砂巖層厚度增加，這使得此項工程在機器進行下穿作業時面對復雜的地形更加難以深入施工。除此之外，軌道交通1號線的地表預加固效果十分不理想，這不但大幅度的增加了工程的預期難度，而且使施工的風險也大為增加。因此為了保證金湖廣場站至埌西站區間的盾構隧道可以安全地、便捷地和軌道交通1號線的重疊區域進行有效的轉換，施工人員在施工過程中將區間的參數標準做了調整，又按照當地的地形、地質狀況以及地殼運動規律進行合理的調整。同時，針對盾構隧道所具有的一些缺陷也進行了調整，將機器的掘進速度大大縮小，其實是為了確保盾構順利掘進和當前線路的安全。

3.現場監測分析

3.1 監測點布置

南寧地鐵3號線金湖廣場站至埌西站區間，按照提前制定的1號線監測方案，在地鐵1號線南湖站至金湖廣場站區間進行自動監測。此區間監測點共計監測斷面28個，其中在車站內部部署監測斷面5個，每個斷面2個測點，站內公10個監測點。

3.2 監測數據分析

根據既有的監測斷面沉降監測分析，地鐵3號線金湖廣場站至埌西站區間左線的盾構管片施工到距離1號線右線約5m時，3號線拼裝的管片開始對1號線的右線產生影響。直至完成相關隧道的管片拼裝，盾構機盾尾遠離1號線右線以后，隨著注漿等措施的不斷實施，沉降量才開始下降，最后趨于平穩。此外，左線盾構管片施工到距離1號線左線約5m時，開始對1號線左線產生略微影響，隨著盾構掘進，沉降累計量緩慢增大，直至拼裝完成后，隨著同步注漿、二次注漿等措施實施，累計沉降量開始回升。從各方的監測數據分析可知，地鐵1號線在3號線施工過程中，位移累計值小于3mm，位移數值基本上滿足控制標準值要求。此外，在如此復雜的施工條件下，所能影響1號線的管片，兩側各約為15片，這樣還是在安全的基數之內。針對盾構隧道施工所產生的負面影響，及其與軌道交通1號線所交叉區域線路的沉降，究其原因是因為機器在工作中，長時間的作業致使盾尾脫出，只能由盾構機的表面去承受泥土和石頭，這些泥土和石頭朝著盾構機的尾部進行不斷的擠壓，致使盾構機的表面發生變形，從而使壓力得以釋放出去。這一區域的地表沉降受到了許多因素的影響，主要包括以下幾個方面：注漿的材料、注漿時間的長短、注漿的氣壓承受能力以及注漿的數量等。所以，當下穿作業遇到既有的路線時，為避免地表的沉降，必須確保注漿的同時性以及二次注漿的時間選定，并且還要注意到注漿壓力的監督檢測，注漿的數量也要持續跟進。

4.結束語

綜上所述，在盾構隧道掘進施工過程中，盾構參數不應該一成不變，而應該根據具體地層環境的變化而做出相應的調整，以此確保盾構在具體施工過程中能夠順利掘進，從而保證施工路線和已有路線的安全。此次的盾構隧道掘進施工，滿足運營安全要求，而且施工結束后，對已有的線路沉降影響較小，希望能為類似的工程提供參考和借鑒。

【參考文獻】

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