地铁盾构叠交隧道关键技术施工对策

□文/林 枫

1 工程概况

1.1 区间基本情况

天津地铁6号线文化中心站—乐园道站区间左线长766.892 m、右线长767.406 m，西起文化中心站，沿乐园道向东敷设，以半径400 m的平曲线穿越越秀路，到达乐园道站。区间覆土厚度6.8～16.0 m，左线始发后以19.371‰～10‰的纵坡至乐园道站，右线始发后以19.822‰～10‰的纵坡至乐园道站。

区间覆土较深，隧道断面主要穿越⑧1粉质粘土层、⑧2粉土、⑨1粉质粘土层、⑨2粉砂层、⑨21砂质粉土、⑨23f粉砂、⑨2t粉质粘土、⑩1粉质粘土层、111粉质粘土，区间穿越承压水层。

1.2 叠交段基本情况

区间左线DK31+475～867.206、右线DK31+410～867.206与Z1线上下重叠，其中6号线在上，Z1线在下，叠线段约392m。在广东路路口，5号线区间隧道从6号线、Z1线之间穿过，形成三线交叠区域，起止里程为：左线 DK31+804.206～831.206，右线 DK31+816.706～845.206;左右线间距11 m。双线叠交段最小竖向距离7.2 m，长度392 m，三线叠交段6号线与5号线盾构净间距1.7 m，5号线与Z1线盾构净间距约4.2 m，长度30 m。

双线叠交段所处土层上洞主要为⑥4、⑦、⑧1粉质粘土层，下洞穿越主要土层⑧2t2粉砂、⑨1粉质粘土、⑨21粉砂、⑨23粉砂层；三线叠交段5号线所处地层主要为⑦1粉质粘土，6号线所处地层主要为⑥4粉质粘土。叠交段均处于潜水层，盾构掘进未进入承压水层。

2 施工要求

叠交段施工遵循先下后上的原则，即先施工下部隧道，后施工中间隧道，最后施工上部隧道。上部隧道施工时，与下部隧道施工相关单位建立施工信息联动机制，保证周边环境安全。

3 关键技术措施

3.1 叠交段盾构施工技术参数

根据隧道的埋深，盾构机土压保证在（160±20）kPa，刀盘转速 0.6～0.7 r/min，掘进速度 15～25 mm/min，刀盘扭矩1 800～2 200 kN/m，总推力控制在12 000～15 000 kN，同步注浆4.5～5.5 m3/环，同步注浆压力0.25～0.3 MPa，出土量47～48 m3/环。在穿越过程中，尽可能地保证盾构匀速通过，将盾构平面和高程基本控制在20 mm以内，做到勤纠、少纠，减少盾构纠偏带来的地层损失。

3.2 深层注浆施工

1）重叠区间采用多注浆孔（16孔/环）管片，在管片拼装完成后进行洞内管片背后二次深层加强注浆，注浆时机为管片出盾尾后5环。

2）注浆采用42.5级普通硅酸盐水泥浆液或水泥-水玻璃浆液，浆液配比根据现场试验进行确定，注浆加固施工完毕后，应对注浆加固体进行检验，应具有均质性、独立性，加固体无侧限抗压强度≮0.2 MPa，渗透系数＜10-7cm/s。

3）注浆压力0.2～0.5 MPa，注浆压力可根据现场不同的地质情况进行调整。注浆扩散半径1.0～1.5 m，注浆加固有效厚度≮3 m。

4）注浆过程中防止出现窜浆、漏浆、跑浆现象。上部隧道进行二次深孔加强注浆时，应遵循“低压力、多次、适量、适时”注浆原则，以控制注浆施工对下部隧道管片的影响。

5）注浆过程中遇到承压水时，要做好注浆管的止水措施。在管片内弧面打设膨胀螺栓（避开管片钢筋），安装配套止水连接钢套管，然后再插入注浆管，以防止涌水、涌砂事故发生。止水连接钢套管采用M10膨胀锚栓与管片固定，锚栓选型应满足固定在管片上后单个抗拔力可以承受3.4 kN动荷载和5.1 kN静荷载。打设注浆管时应做好对盾构管片的保护措施，打入注浆管后，应提前做好止浆措施。注浆导管应在注浆完成后全部拔除。

6）管片注浆时预埋件外侧50 mm混凝土应采用钻机开孔，严禁直接捅破。注浆过程中严格控制注浆压力，加强对管片结构的监测。

7）施工时可根据具体袖阀管参数及施工工艺对管片外连接管构造及止水措施进行适当的调整。

8）采用注浆量与注浆压力双控，当达到以下条件之一时应停止注浆：管片结构收敛达到10 mm、隧道上浮、管片错台及出现裂纹或地面隆起；注浆口压力维持在1.0 MPa，维持时间较长，浆液难以注入；单孔进浆量达到平均设计压浆量的1.5～2倍且进浆量明显减少；出现监测数据报警。

9）注浆具体参数施工前应在地面对类似地层进行注浆试验，根据试验对参数做适当调整并在施工中进行优化。

10）注浆效果检验可采用无损物探检测，检测频率为10%。注浆完成结束后采取可靠措施封堵注浆孔，保证注浆位置不渗水。

11）上部隧道下部180°范围内采用普通二次注浆，当上下隧道垂直净距＜3 m时，宜采用惰性浆液。

3.3 钢支撑安装

1）区间上下重叠段采用先下后上施工顺序，上部隧道施工时，为减小对下部已建隧道的影响，在下部隧道安装钢支撑。钢支撑应在洞外加工成榀并进行整环试拼装，合格后编号，给洞内拼装创造条件。

2）连接型钢采用型钢工18，为便于安装，按每节长6 m考虑（包含端头焊接钢板）。

3）钢支撑与管片间设缓冲材料，固定于钢支撑上，采用丁腈软木橡胶，宽140 mm、厚10 mm。

4）Ⅰ型钢支撑与Ⅱ型钢支撑纵向交错布置，每环管片设置2道钢支撑（管片中心对称布置），每道环缝设置1道钢支撑。型钢安装沿纵向误差≯10 mm。型钢安装过程中应考虑平面曲线的影响。

5）每环型钢腰部拼装节点设1个（YDC100-100）扁千斤顶，与型钢端板有效固定并做好限位措施。型钢拼装完成后，通过千斤顶施加型钢轴力，使得型钢（通过缓冲材料）与管片紧密接触。

6）环、纵向钢支撑安装时均应避开管片注浆孔。

7）上部隧道掌子面距支架端部的距离按≮30～40 m控制，根据支架前后端管片受力及变形监测结果可适当调整，以确保施工期间的安全。

8）对于上下重叠段及过渡段在上部隧道推进过程中，加强监控量测并在下部隧道中备好砂袋及工字钢。根据监控量测数据，若下部隧道有上浮趋势，在下部隧道中摆放砂袋增加下部隧道负重。上部隧道施工过程中，下部隧道钢支撑应及时跟进，确保上部隧道掌子面前方30 m、后方80～90 m范围内存在有连续支撑。

4 结语

通过采取上述措施，顺利完成了叠交段隧道施工，区间下部地铁线隧道收敛变形最大值为2 mm、地面管线沉降最大值为-13.44 mm，均满足设计和规范规定要求。