合肥南站5号线盾构下穿1号线成型隧道专项施工方案

文/霍婷婷 桂林理工大学博文管理学院 广西桂林 541006

1、工程概况

1.1 工程范围及主要工程量

合肥南站轨道交通2标段区间工程包括：1号线隧道左线长616.788m，右线长621.384m；5号线隧道左线长462.344m，右线长473.175m。区间隧道总长度共2173.691单线延米，采用盾构法施工。

盾构机从1号线繁华大道站盾构始发，完成繁～高区间掘进施工后，在高铁站内完成调头、过站，从高铁站南端5号线端头井始发，穿越高铁站桩基群完成6号风井完成过站，下穿合宁高速公路后，并在高铁站南广场基坑下穿1号线左线成型隧道后，到达5号线中间风井。

1.2 盾构重叠区域地质条件

场址范围内地①1人工杂填土，②粘土（膨胀土）在南广场基坑卸载过程中已经被挖除，1、5号线盾构重叠区隧道均位于粘土③层，本标段隧道穿越的地层较为单一，地质条件较好，左右线地质情况基本一致；盾构重叠区域内地下水主要为：上层滞水、第四系孔隙潜水，埋深多在0.5～1.5m，接受侧向径流补给，水量较丰富，年水位变化幅度约1.0～3.0m。区间隧道所处粘土③层，土体渗透性较差，可以认为不透水。

1.3 重叠区域5号线隧道和1号线左线区间隧道的相对关系

1号线左线与5号线左、右线斜交，1号线位于上方，两条线中间夹土层最小厚度约3.276m，按工筹安排5号线左、右线隧道先后下穿1号线左线隧道，1号线左线与5号线左线隧道间最小净距仅3.267m，与5号线右线隧道间最小净距仅4.26m。

2、盾构施工技术措施

结合重叠段隧道的数值模拟计算，为了保证5号线左、右线隧道先后下穿1号线左线隧道施工时1号线左线隧道的安全，按照设计图纸要求采取以下几点措施：

2.1 重叠区地基加固

对于1号线左线范围，1、5号线区间隧道的空间净距≤1D（D为隧道开挖直径），考虑从地面进行密排单管Ф600@450旋喷桩加固地层，加固竖向范围为重叠段内1号线区间隧道顶以上1m到重叠段内5号线区间隧道结构底，加固水平范围为1号线左线区间隧道结构两侧各3m。加固后的土体应具有良好的均匀性和较小的渗透系数，加固指标：qu=0.3～0.5Mpa。

2.2 管片拉结紧固

为了抵抗下方隧道施工过程中，上方既有隧道管片环缝之间的因垂直错动产生的剪力，同时提高下方既有隧道纵向刚度，减小其垂直弯曲变形，在重叠段开挖下方隧道时，对既有上方隧道采取管片纵向拉紧措施，同时提高该段隧道环缝螺栓强度至8.8级。

2.3 检查和保养盾构机

在5号线盾构掘进下穿1号线前，停止掘进，对盾构机所有设备系统进行彻底的检查、维修，确保连续掘进通过1号线区间，避免在穿越过程中停机。

2.4 盾构机掘进控制措施

2.4.1 盾构机掘进

掘进控制是盾构顺利通过1号线左线隧道的关键，盾构掘进应坚持“控制扰动，安全、连续、快速均衡通过”的原则，杜绝在通过接近1号线隧道时停机。尽量减少盾构施工过程中的地层变形是一个有效手段，其关键在于通过控制盾构掘进参数和注浆参数来减少对地层扰动和地层损失。

2.4.2 盾构机姿态控制

（1）在盾构掘进过程中，以各区域千斤顶的行程、油压以及流量控制盾构前进方向，发现偏差时及时调整千斤顶的编组和各区域千斤顶的行程、流量及油压，加强各施工参数的设定管理。

（2）盾构掘进方向控制

本段区间为下坡段掘进，应适当加大盾构机上部油缸的推力和速度。盾构掘进线路要低于设计线路10～20mm为宜。盾构掘进线路要控制在设计线路左侧偏离10～20mm为宜。右转弯段相反。

（3）盾构掘进姿态调整与纠偏。

2.4.3 同步注浆

根据公式计算和相关技术要求，注浆量应保证环形间隙理论容积的1.3～2.5倍左右。为了保证掘进中能按上述要求完全注入，采用自动同步注浆和人工管片壁后注浆双重手段。

2.4.4 二次注浆

为弥补同步注浆的不足，采用管片背后二次注浆作为补充。二次注浆采用水泥单液浆，根据监测情况调整水泥浆的初凝时间，必要时采用双液浆进行注浆，注浆压力控制在0.2～0.4MPa。

2.4.5 渣土改良防结“泥饼”措施

（1）渣土改良

选择合适的土体改良剂（如常用的泡沫等），并根据地质情况，进行科学的动态施工管理，改善土体的流塑性，使之切屑成流动型，不仅可以减少对刀盘面板和刀具的磨损，而且还可以防止切下来的泥沙和碎石对刀盘以及螺旋输送机的堵塞，同时改良剂的添加对刀具起到一定的润滑和冷却作用，延长了刀具使用寿命。

（2）防结“泥饼”措施

在刀盘面板上设置了5个添加剂注入孔，配置了自动泡沫和添加剂注入系统，可根据需要向开挖面添加泡沫和聚合物，改善碴土的流动性、止水性，减小刀盘面“泥饼”形成的机会。

结论：

通过采用严谨科学的盾构施工技术措施和管理组织，使合肥南站5号线标段工程成功穿越了1号线成型隧道，在保证了1号线安全正常运营的同时，顺利完成合肥南站5号线的施工。施工中采取的一系列技术措施，对类似工程施工具有一定的借鉴意义。

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