南昌地铁隧道在复杂环境下盾构施工技术

王向宇

（中铁十八局集团 第三工程有限公司，河北 涿州 072750）

1 工程案例分析

南昌地铁某区间右线设计里程为：右DK34+755.600～SDK35+809.200，右线隧道全长1053.600m;左线设计里程为：左DK34+755.600～左DK35+809.200,左线隧道全长1051.152m（含短链2.448m）; 区间左右线隧道总长2104.752m。此区间出丁公路北站沿着北京西路东进，穿越二七北路公路桥，到达师大南路站，北京西路道路较宽，区间在道路正下方穿过，对两边建筑物影响较小，主要影响的建筑物是二七北路公路桥。在穿越二七北路公路桥区间时，线路呈左右线展开，为了进一步提高工程项目的质量，在平面设计结构中，主要采用左右方式，旨在最大程度上的避让原有工程项目的市政桥梁[1]。正是基于工程项目中线路的严重制约，在地铁盾构隧道修建的同时，桥梁基础和工程项目之间处于临近状态。

2 工程项目运行现状

在工程项目中，二七北路公路桥为三孔简支板梁桥，上部结构为装配式钢筋混凝土实心板，下部结构为单排架柱式墩，钻孔灌注桩基础，桩径1000mm，桩长28m，桩基底标高-25m。桥台为重力式桥台，天然浅基础。整板砼厚度0.6m，上为浆砌块石，整板轮条形基础35×3.80m，桥基础底标髙为-2.2m。

另外，工程项目的地质勘察报告也需要得到有效的分析，主要包括：①杂填土、②粉土、④1 粉质粘土⑤淤泥质粉质粘土，具体地质剖面图如图1 所。

图1 盾构始发端洞门地质剖面图

3 盾构隧道施工项目对临近市政桥梁影响数值模拟分析

3.1 荷载计算

在工程项目建立时，要对临近桥梁的荷载进行数值模拟计算。要对其实际使用情况进行分析，其中，机动车道的宽度设为13m，主要计算三条单向车道，人行道宽度则设定为4m。按照《城市桥梁设计荷载标准》的相关参数对其进行荷载分析，设定为城市-A 级车道，人行道的荷载计算数值则需要对人行荷载和路面铺装荷载两项进行综合分析和设定。另外，要对桥梁自重进行全面分析，对地层- 结构模型进行统筹管理，确保桥桩中心位置和节点对应。

3.2 工序方案设定

在实际工序开展过程中，要结合工程项目的实际需求和管理机制，按照先进行固定，后进行通过操作的方式，确保地铁项目和临近的桥梁结构之间在地层要求方面得到有效加固。盾构试掘进和正常掘进项目都需要落实到位，建筑物沉降（含差异沉降）、建筑物｛质斜、建筑物裂缝。测点布置在建筑物的角点上，沿盾构掘进方向每隔10m 布设一个测点，每隔一定距离布设一个横向监测断面，每个横向监测断面在垂向于隧道走向的方向上又布置6～7 个监测点，其间距为5m。整体处理将机制和监测频率为：盾构切口前30m、盾尾后50m 内2 次/ 天；盾尾通过3 天后1 次/天；以后1～2 次凋。

图2 盾构主要工程工序流程图

图3 盾构下穿桥梁平面图

图4 测点布置示意图

第一，施工准备要充分，对相关参数进行着重分析，若地表沉降不大于16mm，隆起不大于4mm。地表沉降变形预警值、报警值和控制值分别为10mm、13mm 和16mm。地表隆起变形控制值为4mm。若建筑物沉降不大于10mm、隆起不大于4mm、倾斜不大于4‰。建筑物沉降变形的预警值、报警值、控制值分别为6mm、8mm 和10mm。建筑物隆起变形控制值为4mm，倾斜变形控制值为2‰、。第二，盾构机下井组装调试，要在加固操作符合标准后，利用盾构隧道实现隧道全面修筑工序过程要按照以下操作流程依次开展。第三，盾构始发，盾构姿态控制：盾构姿态应控制盾首或盾尾的垂直及水平偏差绝对值在一定范围之内，同时需控制盾首和盾尾偏差绝对值之和。盾尾油脂用量为35kg/环以上。

3.3 计算模型

在对模型进行全面计算后，要结合桥梁基本结构，对桥梁下部、桥梁基础以及临近隧道的区间结构进行统筹分析，提高地层结构之间的平衡性，要利用模型范围控制方式对计算精度展开验证。其中，地层横向范围要保证在隧道的外侧取15m 进行模型控制，竖直范围上部到达地表，深度控制到地层，为2.5 倍盾构的直径。并且，两者组成的区间隧道需要纵向上进行数据模拟和计算，桥长基础上向两侧各扩展10m 左右。除了要对横断面范围进行计算外，也要对三维计算模型进行全程模拟。值得一提的是，模拟参数要符合实际标准，地层参数要符合工程勘察报告中的数值参数，边界条件中地表为自由边界，剩余界面借助滚轴约束进行集中处理，并对力学模型进行深度分析和集中测试，结合地层的实际特征以及埋深结构，利用围岩操作和弹塑性模型对盾构隧道开挖部分进行全程模拟。利用实体单元模拟和弹性模型对钢筋混凝土结构的盾构管片进行综合性分析，并结合地层参数处理注浆地层的分析，利用桩单元模拟处理桥梁的盖梁和承台结构，提高参数的处理效果[2]。除此之外，技术人员需要对主要荷载参数进行模拟分析，包括桥梁结构的自重情况、桥梁整体水压力、桥梁整体地层压力等参数。

3.4 结果分析

在盾构隧道和临近市政桥梁之间建立加固地层操作后，能减少不利影响，并且进一步控制工程项目的运行效果以及整体处理情况，在结合原因后，能有效加固其地层隔离参数，并对规模的影响效果有明确的分析。由于加固后原有地层刚度有明显提高，能保证相邻区域内变形情况有所减少，并且提高了整体工程项目的安全系数。正是由于盾构操作，桥梁的基础沉降得以有效均衡控制，尽管盾构操作使得桥梁承台的沉降最大值达到1.0mm，桥梁横向盖梁受基础沉降影响也产生了3.0mm 沉降差，但是相关数据都符合桥梁的安全使用标准。

4 工程项目优化措施

在通过相关计算和项目模拟分析后，技术人员要提高管理意识和控制效果，对工程项目进行全面升级改良，地层以及盾构操作都要严格遵守工况和工序，确保模拟结构和处理效果的最优化，并且对地层情况展开深度分析和集中调研，针对不均匀情况要及时采取有效的处理措施，提升参数管理模型。另外，在利用盾构进行人桥区调整时，要保证平稳且连续的通过效果，强化监督，结合实时性监测结构对工程项目的运行机制展开调整，以保证整体工程项目的最优化。

5 结束语

总而言之，在利用盾构隧道处理机制的过程中，要结合实际工程项目运行参数，对原有市政桥梁的参数进行全面分析和集中处理，并对影响因素以及具体采纳数据展开深度调研，提高参数稳定性和综合处理效果，保证工程项目安全运行，积极推广加固式“地层——结构”模型，确保工程项目符合安全技术要求，优化工艺操作和控制效果的同时，实现技术管控项目的全面升级。