豎向小凈距上穿在建正線隧道施工控制技術

張亞平

摘 要：南寧地鐵2號線東延線新村停車場出入段線區間為1381m的雙線隧道，上下隧道間最小垂直距離為2.21m，由于距離較小，盾構施工過程中極易發生沉降和隧道塌陷，施工風險較大，所以防止隧道沉降及地表沉陷為本區間施工難點，本文闡述了近接隧道豎向小凈距上穿在建正線隧道施工技術，有效減小了上穿圍巖變形，確保了在建隧道結構的完整性。本文對該項技術措施及效果進行了介紹，對今后相似地層中豎向小凈距上穿在建隧道的施工提供了參考。

關鍵詞： 出入段線;圍巖變形;小凈距上穿;施工技術

1 引言

隨著城市軌道建設的快速發展，暗挖隧道工程遇到的難題也越來越大，給施工也帶來了諸多挑戰。主要體現在建設項目周邊及上方建筑物密集，距離近等方面。特別在城市軌道交通的盾構重疊段施工中，新建隧道可能會引起既有結構物的損傷破壞風險，特別是豎向小凈距的近接隧道施工，如何確保施工安全，又使既有結構受力穩定，是施工中必須解決的關鍵問題。本文依托南寧軌道交通2號線東延線出入段線區間隧道盾構施工，針對上穿在建隧道凈距小的問題，提出了動態超前注漿+支撐加固+施工監測施工方案，確保了安全順利施工。

2 工程概況

新建南寧軌道交通2號線東延工程位于廣西南寧市境內，設計為雙線隧道，共設5站6區間1出入段線，全長6255m其中，出入段線長1393m。出入段線區間右線需要上穿已貫通的正線區間，穿越長度約58m，盾構掘進施工時實際最小凈距僅為2213mm（見圖1、圖2、圖3）。

3 水文地質

出入場線上層滯水水量貧乏，土體內卵礫石和黏性土結合較為緊密，未分布明顯的地表水體，地下水以巖溶水和基巖裂隙水為主。穿越地層主要是以灰巖為主的可溶巖地段以及泥巖、砂巖夾白云質灰巖為主的非可溶巖地段，另外，穿越段巖面起伏較大，部分里程段隧道多次穿過“石牙”狀灰巖，當周邊區域巖溶水位上升時，仍存在巖溶水突涌的可能。

4 施工控制總體思路

兩條隧道采用先下后上，反向掘進的施工順序，在下部正線隧道掘進過程中，必須嚴格控制地面變形，為上部出入段線施工提供良好條件。在施工上部隧道時，要合理控制施工參數，盡量減小對下部隧道的影響。施工結束后，需要對隧道進行注漿和跟蹤監測。

5 施工控制技術

為確保施工安全，在盾構推進過程中采用正線區間先施工，出入線區間后施工反向掘進的方法。重疊區間采用多孔管片（16孔/環），待洞內及地表監測數據穩定后，方可施工上部隧道，且上下洞隧道盾構掌子面錯開距離不小于200m。下洞在管片拼裝完成后進行洞內管片背后二次深孔加強注漿，并在上洞施工前對管片螺栓進行復緊。上洞施工時，為減小對下洞的影響，需要在下洞隧道設置支撐。上洞掘進過程中要嚴格控制出土量，防止超挖，勻速平緩推進，加強施工監測，并及時反饋，防止不均勻沉降等不利因素對下洞造成結構性破壞。

本次出入場線區間右線上穿正線區間左線主要通過采取一定的技術措施，從加強下部隧道管片強度和剛度、提高夾層土體強度和優化掘進參數減小盾構施工對周邊環境擾動三個方面來保證重疊隧道的施工安全和質量。

5.1 加強下部隧道管片強度和剛度

在盾構上穿正線段之前，對正線左線穿越段采用扣件式滿堂腳手架進行支撐加固。利用48.3x3.6的鋼管搭設扣件式滿堂支撐系統提供對管片的支撐力，進一步約束成型隧道在盾構通過時產生形變。斷面支撐橫桿間距為1200mm，立桿間距為600mm，隧道縱向每900mm搭設一副支撐對正線隧道進行支撐加固。鋼管末端通過U型頂托進行長度調節，與管片接觸面均采用方木支撐。支撐保護如圖4、5。

5.2 提高夾層土體的強度

重疊隧道夾層土體為含（礫）卵石黏土層，在出入場線區間右線盾構機到達穿越段之前，對夾層土體進行補充注漿，注漿通過對隧道靠近夾層部分（右線頂部）120°范圍內通過吊裝孔向夾層土體注漿（圖6）。注漿漿液采用水泥—水玻璃雙漿液（體積比=1：0.3），注漿壓力為0.2Mp～0.3Mp，漿液流量：10～15L/Min，使漿液能沿管片外壁較均勻的滲流，而不致劈裂土體，形成團狀加固區。每5環注漿量一般約為2m?，每孔注漿量根據注漿壓力控制，重疊段范圍內每環均進行加固，并根據實際盾構姿態及監測情況調整注漿量以及注漿壓力，要防止因注漿壓力、注漿量過大而造成的管片開裂、變形。

5.3 優化掘進參數

掘進時保持土壓平衡模式，嚴格控制出土量，防止超挖;盾構較為勻速、平緩的推進，防止對土體擾動過大;控制盾構掘進速度，以保證同步注漿量充足，及時注漿，在脫出盾尾5環處的管片實施二次注漿，注漿時應適當減小頂部注漿壓力;盾構掘進連續，各工序銜接緊密。

5.3.1 土倉壓力的選定

施工時保證穩定的土壓至關重要，土壓應調整至對正線影響最小的的標準，穿越段土倉壓力設置為正常段的100%～105%，并且要以正線隧道內的監測數據為依據進行調整。

5.3.2 出渣量的控制

盾構每環理論出渣量（實方）=3.14*3.14?*1.2=37.15m?;根據渣土松散情況，松散系數取1.2，故理論出渣量控制在44.58m?/環;而掘進中實際出碴量控制在理論出渣量98%～102%之間。

5.3.3 推進速度及軸線控制

掘進速度及推力的選定要以保持土倉壓力為目的，為減小對正線的擾動，保證開挖面的穩定，掘進速度控制在20～50mm。推進時通過減小總推力、掘進速度、刀盤貫入度及做好渣土改良等措施來降低刀盤扭矩。為防止盾構機下沉，盾構機垂直向趨勢宜保持在+3mm，并根據施工測量結果不斷調整。

5.3.4 同步注漿

采用水泥砂漿作為同步注漿材料，其注漿材料配比及性能指標見表1。該漿材具有結石率高、結石體強度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特點。水泥采用42.5硅酸鹽水泥，以提高注漿結石體的耐腐蝕性，使管片處在耐腐蝕注漿結石體的包裹內，減弱地下水對管片的腐蝕。

5.3.5 管片拼裝

重疊段的管片拼裝，由1.2m通用環管片改為1.2mY—4型多孔管片。即在出入段右線205環～262環拼裝多孔型1.2m管片，多孔型管片將標準塊及鄰接塊每塊管片上的注漿孔加密到3個。

據統計，管片拼裝前后的土壓力變化值約為0.1MPa，因此，在穿越段拼裝管片停機時，土倉保留壓力要比掘進時適當提高0.1～0.2MPa。在管片脫離盾尾后（掘進1m左右）及時對管片進行二次復緊。

6 施工監測

出入段線上穿正線段加密監控測量點的布設，監測斷面間距為3m，每個監測斷面布置7個監控測量點，還要加大監控測量點原始數據的采集頻次（3次/d），然后在出入段線右線中心線對應正線里程前后各15m范圍內布設沉降觀測點，斷面間距5m，每個斷面左、中、右各布設一個監測點，按3次/d的頻率采集原始數據。原始數據采集完成后要及時對數據進行整理分析各點的變化趨勢，如果檢測值出現異常時，要第一時間報告相關負責人并加密觀測頻次直至穩定為止。

7 結語

施工過程中通過數據分析、盾構選型、掘進參數調整、渣土改良、監測點布設等措施。采取加強下部隧道管片強度和剛度、提高夾層土體強度、優化掘進參數、實施監控圍巖量測等手段并加強后期的跟蹤監測，出入段線上穿段盾構機順利出洞，在盾構機掘進過程中地面沉降小于2mm，上下洞管片沒有發生任何明顯的變形、移動或者破碎，驗證了本施工技術的可行性和可靠性，為以后遇到類似工程施工積累了寶貴的經驗。

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