基于某地特征的富水軟弱地層近接疊交隧道與小凈距下穿有壓給水管道施工探索

趙金輝

（中鐵上海工程局集團有限公司，上海 201900）

在某城市軌道交通3號線施工過程中，Ⅲ-TS-14標盾構長距離垂直疊交下穿帶壓管線，整個施工過程對技術要求比較高，施工難度大。該標段為富水軟弱地層，如果利用傳統變形控制進行施工，存在較大安全風險。為了確保施工的安全性，在對該標段進行施工設計時，根據當前的技術研究現狀進行了深入探討，確定了安全合理的技術方案，為以后施工提供了堅實的方案支撐。

1 技術研究現狀

在城市軌道交通建設快速發展的背景下，其規模越來越大，利用大常規盾構重疊隧道和下穿管線的施工方案相對較多。但是，在此次工程項目中，盾構長距離疊交、富水軟弱層主要包括粉土粉砂層、已經建設完成的下部隧道等都會導致施工難度增加。在此次工程施工中，主要技術難點是在城市地鐵盾構施工中需要下穿地面建筑、橋梁、鐵路、地下管線等構筑物。軌道交通建設受地質條件、水文條件以及周邊因素比較大，在具體的施工過程中，需要加強前期勘察作業。尤其是區間盾構單獨下穿管線施工的技術類型相對較多，主要包括給水管、污水管、燃油管和大型管函等。在長距離盾構重疊隧道工況，中近距離穿越既有建筑物的研究相對較少。在此次研究之前，并沒有發現軌道交通疊交富水軟弱地層盾構超小凈距下穿大直徑有壓給水管道的相關報告。

2 疊交隧道與小凈距下穿有壓給水管道施工難點

在富水軟弱地層疊交隧道與小凈距下穿有壓給水管道施工過程中，最主要的特點表現在以下方面：第一，此次建設過程中的地質條件比較復雜，軟弱地層主要是以粉土粉砂地層、全斷面粉土粉砂地層為主，在盾構下穿有壓管線時，螺旋機或者洞門出現滲漏情況，并且有涌砂問題，很容易導致有壓給水管變形，從而發生施工安全事故，對市政正常供水產生負面影響。第二，在盾構施工組織過程中，盾構上下重疊區間需要同時施工，可能會存在資源交叉問題。與此同時，需要配合下部右線隧道移動式隧道預應力支撐平臺移動，會進一步增加施工難度。第三，己建構筑物對構成距離重疊的區域為374m，重疊的最小間距為1.82m，在重疊段盾構的凈距為超小凈距0.544m，需要下穿供水管道。而供水管道是工業園區的主供水管道，設計的運行壓力為0.3MPa，是保障整個片區居民生活用水的主要管道。

在軌道施工過程中，技術難點主要表現在以下方面：第一，要對盾構機進行合理選擇，同時，要根據地質條件的具體情況設置不同的施工參數，對沉降控制方法進行合理控制，根據實際情況完成地面隧道監測點布置工作。同時，要利用全斷面注漿進行加固，特別是對上部隧道要進行微擾動注漿，可以減少地層損失，盡可能降低在施工過程中對周邊構筑物產生的負面影響。第二，在施工過程中，需要兩臺盾構機同時推進，完成兩次下穿，有壓管線施工資源的調配協調工作比較復雜。在對施工資源進行調配時，必須確保有充足的應急資源。特別是要組織專家對下穿有壓管線進行綜合評審與驗收，對一些存在問題的部分要以專家意見為基礎進行整改，之后才能夠進行施工。第三，需要對周邊構筑物的具體情況進行全面考慮，并且要做好施工總體規劃。在獲取建設單位、監理工程師以及產權單位的意見后，要對整個施工方案進行優化和改進。在施工前必須完成技術交底工作，對盾構的主控參數如注漿量、土倉壓力等進行嚴格控制，可以利用超前加固施工技術防止供水管網結構變形。同時，要重視地面監測，要根據獲取的監測數據對盾構機的施工參數進行合理調整。并且要進行全斷面加固，完成微擾動注漿對管線情況進行嚴格控制。

3 關鍵施工技術

3.1 施工影響

在此次工程建設過程中，需要對盾構疊交隧道下穿有壓給水管道的具體數據進行模擬。在施工中，左線超小凈距下穿給水管的最小凈距為0.544m。為了保證模擬作業的準確性，需要取不同的位置，將其作為監測點，利用盾構疊交隧道施工對地表構筑物、水管變形產生的具體影響進行分析，上部隧道在下穿有壓管線時出現的疊交累計沉降比較大。因此，在下部隧道穿越后，需要提前在下部隧道和管線交叉的區域前后管片開孔，采取有效的加固措施保護管線，減少地層擾動。

3.2 關鍵技術

3.2.1 加強盾構機選型控制

在此次施工中，對盾構機進行科學選擇是重要內容。針對富水粉土粉砂地層的疊交隧道與小凈距下穿有壓給水管道施工、已經建設完成的重疊隧道結構、變形控制等各項要求，需要對盾構機型進行合理配置，要對盾構機適應性進行深入分析。從而選擇最佳的疊交隧道段盾構機。在對盾構機進行選擇時，需要根據具體的地質條件在盾構機選擇時以泥式土壓平衡盾構機為主。該盾構機可以配置超前徑向注漿系統，同時，能夠完成同步注漿自動稱重功能，具有二次注漿系統、皮帶機稱重以及螺旋機防噴涌系統。這些參數都可以根據具體的施工要求進行優化配置，能夠滿足在本標段中的施工掘進要求。

3.2.2 施工前準備工作

為了確保施工作業順利進行，需要加強施工前的預控工作。在施工前需要開展會議討論，對現場調查資料、控制區域以及準確位置關系和設備類型、盾構管片預留注漿孔等設計方案進行進一步審核校驗，并對設計方案進行優化。根據富水粉土粉砂地層的損失控制需求，制定有針對性的施工措施。同時，要對沉降預控措施進行科學制定，加強重疊區盾構推進與移動式臺車應用管理工作。

3.2.3 施工控制工作

為了保證試驗段作業順利進行，在施工過程中，需要從以下角度出發，開展有效的質量管理和技術控制工作。第一，需要加強試驗段關鍵參數控制。在左線長距離重疊下穿給水管時，可以選擇某區段作為盾構掘進的試驗段，根據試驗段對盾構施工的土倉壓力、推進速度、出土量、注漿量、注漿壓力等參數進行合理調整。同時，要對地面監測變形情況進行分析，掌握地層損失變化的具體表現，確定盾構掘進的參數控制范圍，為穿越管線做好有效準備。第二，對超小凈距下穿大直徑有壓給水管進行有效控制。在試驗段中獲取了控制參數后，需要對土倉壓力、推進速度、出土量、總推力、同步注漿壓力以及注漿量等進行驗證，確保各參數能夠有效控制才能開展后續注漿作業。第三，管線沉降預控技術。為了減少在盾構掘進施工過程中引發的水管沉降量，需要完成地層損失補償，才能夠實現加固隧道撐起周圍土體的目的。在此次的注漿過程中，是以五步注漿補償為主的。在盾構機施工前，需要利用進行注漿孔注漿；在盾構段尾部為利用同步注漿，填充盾尾；在管片脫出盾尾四環之后，需要利用補償雙液進行注漿施工；管片脫出八環后也要進行補償雙液注漿；管片脫出臺車后，要進行深孔注漿；對注漿過程中的各項參數進行監測，可以確定利用多次雙液注漿能夠加固土體，防止管線變形。

4 自動化監測方案

在對移動式隧道預應力支撐臺車進行應用時，要按照先下后上的施工原則，在長距離疊交盾構施工過程中，上部盾構施工會對下部已經建成的隧道管片結構受力情況產生一定影響，主要表現是卸載作用，會導致新建隧道襯砌管片變形，同時，會使下部建成的隧道出現先沉后隆的變化趨勢。為了保證下部隧道支撐的安全性，需要利用三角頂推式液壓臺車對下部建成的隧道進行臨時加固。在移動式預應力支架臺車支撐和頂推施工過程中，需要將其移動到重疊段就位，并對各路油缸油壓進行調整，使其根據實際情況進行修正。為了與盾構掘進速度相匹配，在盾構掘進一環的時間內，臺車需要進行無卸載頂推移動，保證上部盾構機與隧道臺車移動距離的差值在一環以內，并對盾構掘進里程、臺車頂推位移進行監測，及時調整臺車頂推力和頂推行程，確保盾構機位于臺車支撐范圍內。在根據上部隧道盾構機的掘進情況對下部隧道支撐臺車進行向前移動時，需要對地面沉降進行設計，同時，要對盾構進行實時監測。將監測資料反饋給操作室，及時調整掘進參數，保證下部隧道的變形控制在安全范圍內。

5 結語

在富水軟弱地層近接疊交隧道與小凈距下穿有壓給水管道施工過程中，需要對具體的地質環境進行深入了解，才能根據地質條件的限制和已有構筑物的影響對具體的施工方案進行合理安排。