廈門地鐵交叉疊交盾構隧道風險控制技術研究

摘要：以廈門地鐵6號線多線疊交盾構隧道為工程背景，對相應施工方案進行探究，旨在探討如何有效地應對復雜的地質條件和多線疊交結構所帶來的挑戰，確保施工安全、高效和質量可控。通過對盾構隧道施工的工藝流程、地質條件及施工參數等方面進行分析，提出了一套信息化現場監測方案，對地表沉降及管片位移進行監測。研究結果表明，采用合理的施工工藝、嚴格的質量控制和科學的安全管理措施，各項控制指標均在設計和規范允許范圍內，可以有效解決多線疊交盾構隧道的施工難題，保障工程的施工安全和順利進行。

關鍵詞：多線疊交盾構隧道；信息化監測流程；注漿加固；施工方案

0" "引言

隨著城市交通建設的快速發展，在有限的城市空間范圍內，隧道之間相互錯落分布，相互交叉成層疊交不可避免。在此背景下，分析施工擾動過程中圍巖的變形特征，有效控制盾構周邊圍巖的變形及地表沉降，是確保盾構施工施工有序進行的關鍵。

國內外許多學者對多線疊交盾構隧道施工方法和結構穩定性進行了研究。崔蓬勃[1]以無錫地鐵3號線為依托，利用FLAC3D建立數值分析模型，分析不同施工工序下小靜距疊加盾構隧道的沉降與支護結構變形，發現保持疊加段施工時土倉壓力穩定，先開挖下部土體對圍巖產生的擾動更小。Yuan[2]結合重慶某隧道施工襯砌縱向裂縫問題，采用有限元法研究了重疊隧道施工過程中隧道拱頂、倒拱、橫向支撐的變形規律。同時對下部隧道襯砌縱向裂縫的分布規律進行了研究，并確定了裂縫產生的元嬰。研究結果表明，二次襯砌開裂的原因是開挖后隧道施工對下部隧道的偏置效應。Lei[3]針對重疊隧道施工中地表沉降與已有隧道的變形影響問題，結合數值模擬和模型實驗，對地鐵列車振動荷載的疊交隧道施工工況下地表變形進行探究，結果表明隨著隧道間距的增大，peck曲線呈現更加陡峭的U型變形規律。

孟慶軍[4]為了研究復雜空間下隧道盾構施工圍巖的變形規律，依托南寧某地鐵線路的四線疊交盾構隧道，通過數值模擬和現場監測相互印證，上下洞夾層土體洞內加固措施可以明顯控制隧道變形。王強[5]利用peck公式對多條隧道的附加沉降進行疊加，得到四線并行盾構掘進引起的股道總沉降槽，發現減緩盾構掘進速度并提高管片注漿壓力可以明顯控制沉降。江華[6]針對深圳地鐵雙層四線疊交盾構隧道，研究盾構隧道上跨施工時的位移變形特征，發現先開挖的隧道對既有線路的影響大于后開挖的隧道。張曉清[7]以多層次灰色理論為基礎，構建綜合評價模型，對復雜多線疊交隧道在決策、施工、運營階段管理方案的評估提供可靠保證。

本文以廈門地鐵6號線集美至同安段為工程基礎，對上下交叉重疊布設盾構隧道的施工重難點、加固方案進行研究，并給出合理的現場自動化監測方案，對施工過程中的影響因素進行監測，從而解決施工過程中的各類潛在風險，保證工程建設的質量與安全。

1" "工程概況與重難點分析

1.1" "工程概況

廈門市軌道交通6號線集美至同安段包含車站及出入線區間，其中特殊疊交區間段DK19+209～DK19+418右線長209m，左線長207m，區間覆土7.7～12.26m。區間段斜上跨洪潘區間正線隧道，隧道底距離正線隧道頂距3.1～3.6m；區間隧道下穿美山路綜合管廊，同時側穿別墅群。區間地層巖性有凝殘積黏土、全風化凝灰熔巖和強風化凝灰熔巖。盾構段平面位置見圖1。

1.2" "工程重難點

盾構隧道掘進穿越多處建（構）筑物時易引起地面沉降超限，導致建（構）筑物變形裂縫等，將造成嚴重的工程事故。在復雜條件下斜上跨洪潘區間正線隧道施工，可能引起洪潘區間正線隧道沉降、隆起等變形過大甚至損壞隧道。

2" "交叉疊交盾構施工方案

2.1" "施工重點控制

重疊隧道施工中，為了盡量避免對已有隧道的施工擾動，需采用“先下后上”的施工順序，即線路下方的右線隧道先施工，路線上方的左線隧道后施工。這樣既可以有效控制盾構掘進的沉降，也能減少對既有隧道的影響。右線隧道施工完成后，在左線隧道施工前，預先對右線隧道內部設鋼支撐和千斤頂進行襯砌加強。對右線已建隧道內進行壓重，防止區間由于上部隧道施工的卸載發生上浮。

盾構機在進出洞前應提前對前方土體進行加固，提高其穩定性，減小對周圍既有建筑物的影響。根據設計要求和現場實際情況，采用水平凍結法+地面攪拌加固，加固范圍單軸抗壓強度不得小于3.6MPa，彎折抗拉強度不得小于2.0MPa，抗剪強度不得小于1.5MPa。全斷面凍結加固長度為3.5m，直徑為9.4m，外圍圍護凍結加固長度為7.5m，厚度為1.6m，地面攪拌加固為結構頂部、底部及兩側3m范圍的區域。

2.2" "地層注漿加固方案

監測結果顯示地表、建筑物或管線出現過大沉降或開裂時，應立即適量增大土壓力及同步注漿量，并在隧道內對應位置進行二次注漿補強。從下部注漿孔注入，采取少量多次的原則不斷注入快凝雙液漿，以達到控制地表、建筑物和管線沉降的目的。如果出現地面過多隆起的情況，應及時適當減小土壓力及同步注漿量。

區間左右線盾構主體凈間距小于3.5m時，區間結構上下及兩側各3m的地面需要采取三軸攪拌加固的措施。加固范圍土體無側限抗壓強度為0.8～1.0MPa，滲透系數≤1.0×10-7cm/s。

3" "工程應用效果分析

3.1" "盾構區間監控量測方案

3.1.1" "監測的作用

在盾構隧道施工期間，需要考慮工期間交通暢通、周邊建筑穩定性以及支護結構自身安全的問題。因此需要對支護結構進行監控量測，對圍巖和主體結構安全穩定性和各施工階段的變形情況及時進行監控，避免對周邊環境的不利影響，以便對可能出現的風險進行及時預報指導施工，保障區間周圍建筑的安全。

3.1.2" 監測內容

根據本工程自身施工特點、周邊環境因素、地下管線及地面交通等情況，確定本工程盾構監測主要內容如下：洞內外觀測、盾構區間地表沉降監測、建筑物沉降及傾斜程度、地下管線變形、管片的沉降及變形等。

3.1.3" "監測方法

地表監測點位的布置既要能準確反映監測結構變形特征，又要便于儀器采用數據，還要有利于測點保護進行長期觀測。表面變形測點的位置需布設在設計最不利斷面和相同工況下的最先施工部位，以便及時獲得施工狀態信息進而指導施工。

對盾構區間重點段段進行監測，并且每隔30m設置一個監測斷面，采用激光掃描儀、測量儀器和傳感器來監測隧道的豎向位移。以便及時發現潛在的問題或較大的變形，并采取適當的措施進行調整和修復，以確保隧道的正常運行。

3.2" "監測數據分析

3.2.1" 下穿既有隧道施工變形規律分析

圖2為下穿區間監測點的豎向位移和掌子面土壓力設定值變化規律曲線。從圖2可以看出，隨著盾構的推進，監測斷面內外圈的垂直位移隨著盾構的前進逐漸增加，外圈和內圈的垂直位移分別在1003～1006和1016環之間，最大的隆起值出現在1003～1006和1016～1019環，比最大的開挖面土壓力滯后6～10環。由此表明，當盾構掘進至990～997環和1001～1009環，也就是距離既有隧道中線2.6～1.1倍的區間，其豎向位移隨著開挖面土壓力的增加而顯著增加，最大值為2.87mm和3.39mm。

圖3為下穿區間施工時既有隧道的縱向變形規律曲線。由圖3可以看出，既有隧道的變形主要集中于上行線隧道中部兩側2.5倍于盾構掘進半徑的區域，并造成了既有隧道的非均勻變形。

3.2.2" "上跨既有隧道施工變形規律分析

圖4為上跨施工過程中既有隧道的縱向變形監測曲線。分析圖4可知，在下行線隧道中線兩側2.5倍的區間內，內外環隧道都出現了明顯的上浮。由此可以看出，當上穿盾構在距既有隧道中心線距離2.1倍，距已有隧道1.3倍距離處，既有隧道上浮變形過大。

基于此，在對已有隧道進行盾構施工時，必須對已有隧道進行合理的上浮處理，并且應重點關注既有隧道的局部隆起變形。

4" "結束語

本文探究了超近距離重疊區間隧道的總體施工方案，確定了隧道間土層注漿加固參數，明確了隧道管片背后二次補漿控制措施、加固施工步驟和具體參數。科學采取加固措施可提高施工效率，有效控制盾構施工期間的圍巖變形，保障先行隧道和后行隧道的施工安全。

在穿越超近距離疊交區段時，對多線疊交盾構隧道管片受力、周邊收斂值、地表沉降及周邊建筑物沉降等進行實時監控量測，同時加強監測頻率和信息反饋，可保障盾構隧道施工穩定。

根據實測資料分析，針對多線疊交的盾構施工，在臨近既有隧道時需增加盾構土倉壓力，以實現既有隧道的輕微抬升，以便于在施工結束后進行同步灌漿控制。在上穿施工中，需采取一定的壓重措施，防止既有隧道上浮。

參考文獻

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