盾构隧道下穿既有线路施工参数控制及沉降分析

田闯

摘要：盾构隧道掘进施工是一项复杂的工程，适用于對已有线路的盾构隧道下穿施工，整个工程对施工环境的要求较高。本文主要讨论南宁地铁三号线中的金湖广场站至埌西站区间的盾构隧道下穿施工工程，其中，对盾构隧道掘进施工的参数问题做了基本的讨论，对具体参数的调整和修正进行了分析。此外，对盾构隧道掘进施工工程中的监测问题也进行了详细的论述和说明。工程满足运营要求，完工后对已有线路影响较小，希望本文能为类似工程提供借鉴和参考。

【关键词】盾构隧道；下穿；掘进参数；现场监测；沉降

1.工程概况

南宁市位于广西中南部，南宁地铁三号线由西北至东南横穿南宁市，其中金湖广场站～埌西站区间隧道设计起讫里程为DK17+318.09～DK17+892.80，路线长度约585.61m，为单向坡，最大纵坡为26.99‰，最小曲线半径为R=300m，隧道埋深为8.4m～22.4m，采用泥水平衡式盾构法施工，盾构管片外径6m，内径5.4m，管片厚0.3m。该区间隧道周边环境及水文地质情况极为复杂，近距离侧穿多栋高大建筑物，与既有运营1号线南湖广场站～金湖广场站区间隧道最小垂直间距仅为5.7m，距金湖东地道最小垂直间距为14.8m，隧道右线与金湖南地下商场水平距离为4.5m，垂直距离为14.5m。

2.盾构隧道掘进施工与参数控制

2.1 施工方案

施工机器主要采用海瑞克泥水盾构机，修建地下通道工程时，盾构机可以工作的最远标准是7.03m，能够工作的速度是1.5mm/s，机器的牵引力是35641kN，实现最大化扭矩是4523kN.m。盾构机具体从埌西站始发，其中下穿1号线运营隧道，盾构机推进至金湖广场站以后接收解体吊出。施工过程中应注意以下事项：

（1）在盾构机下穿之前，应该组织专业人员对盾构机进行较为细致的维护和修检，能够保证机器在下穿过程中工作正常，使机器可以安全无误进行下穿作业。

（2）机器进入下穿段之前，应设置前100m为试验段，以此获取相关数据，调整机器参数。

（3）机器进入预定下穿段后，不应急于施工，应提前划分成无障碍区、风险与无障碍区交界带、风险区以及危险区等几个区域，还要在每个区域安排一些专业的技术人员进行作业。在进行下穿作业中，必须谨慎的控制机器进行作业的参数等各项指标，加强对技术人员的培训与管理，使机器能够平稳安全的穿过预定下穿段。

（4）施工过程中，除了要密切关注机器的参数变化，在地表和1号线相关隧道，也要着重部署检测系统，按照数据所提供的信息，及时调整机器的各种相关数据，使工程能够顺利地进行下去，做到信息化施工。

2.2 监测控制标准

盾构下穿施工难度较大，工程复杂，施工过程中应密切关注沉降监测相关事项。自动化监测项目的使用数据是：结构竖向位移累计控制值、结构水平位移累计控制值、结构收敛累计控制值、管片底部竖向位移累计控制值均为±6mm，隧道管片结构差异沉降的累计控制值为3mm。人工复核项目的标准值为：轨面竖向位移累计控制值、道床竖向位移累计控制值为±6mm。关于预警指标等级，最终确定预警值要求如下表所示。

2.3 盾构掘进参数控制

盾构机在下穿作业时应严格进行施工参数的控制，根据南宁市地铁3号线的地质勘察报告可知，金湖广场站至埌西站区间，部分区域泥质粉砂岩层厚度增加，这使得此项工程在机器进行下穿作业时面对复杂的地形更加难以深入施工。除此之外，轨道交通1号线的地表预加固效果十分不理想，这不但大幅度的增加了工程的预期难度，而且使施工的风险也大为增加。因此为了保证金湖广场站至埌西站区间的盾构隧道可以安全地、便捷地和轨道交通1号线的重叠区域进行有效的转换，施工人员在施工过程中将区间的参数标准做了调整，又按照当地的地形、地质状况以及地壳运动规律进行合理的调整。同时，针对盾构隧道所具有的一些缺陷也进行了调整，将机器的掘进速度大大缩小，其实是为了确保盾构顺利掘进和当前线路的安全。

3.现场监测分析

3.1 监测点布置

南宁地铁3号线金湖广场站至埌西站区间，按照提前制定的1号线监测方案，在地铁1号线南湖站至金湖广场站区间进行自动监测。此区间监测点共计监测断面28个，其中在车站内部部署监测断面5个，每个断面2个测点，站内公10个监测点。

3.2 监测数据分析

根据既有的监测断面沉降监测分析，地铁3号线金湖广场站至埌西站区间左线的盾构管片施工到距离1号线右线约5m时，3号线拼装的管片开始对1号线的右线产生影响。直至完成相关隧道的管片拼装，盾构机盾尾远离1号线右线以后，随着注浆等措施的不断实施，沉降量才开始下降，最后趋于平稳。此外，左线盾构管片施工到距离1号线左线约5m时，开始对1号线左线产生略微影响，随着盾构掘进，沉降累计量缓慢增大，直至拼装完成后，随着同步注浆、二次注浆等措施实施，累计沉降量开始回升。从各方的监测数据分析可知，地铁1号线在3号线施工过程中，位移累计值小于3mm，位移数值基本上满足控制标准值要求。此外，在如此复杂的施工条件下，所能影响1号线的管片，两侧各约为15片，这样还是在安全的基数之内。针对盾构隧道施工所产生的负面影响，及其与轨道交通1号线所交叉区域线路的沉降，究其原因是因为机器在工作中，长时间的作业致使盾尾脱出，只能由盾构机的表面去承受泥土和石头，这些泥土和石头朝着盾构机的尾部进行不断的挤压，致使盾构机的表面发生变形，从而使压力得以释放出去。这一区域的地表沉降受到了许多因素的影响，主要包括以下几个方面：注浆的材料、注浆时间的长短、注浆的气压承受能力以及注浆的数量等。所以，当下穿作业遇到既有的路线时，为避免地表的沉降，必须确保注浆的同时性以及二次注浆的时间选定，并且还要注意到注浆压力的监督检测，注浆的数量也要持续跟进。

4.结束语

综上所述，在盾构隧道掘进施工过程中，盾构参数不应该一成不变，而应该根据具体地层环境的变化而做出相应的调整，以此确保盾构在具体施工过程中能够顺利掘进，从而保证施工路线和已有路线的安全。此次的盾构隧道掘进施工，满足运营安全要求，而且施工结束后，对已有的线路沉降影响较小，希望能为类似的工程提供参考和借鉴。

【参考文献】

[1]梅文胜，陈雪丰，周小波，等.盾构下穿既有隧道实时监测及其风险控制研究[J].武汉大学学报（信息科学版），2011，36（08）：923-927.

[2]李倩倩，张顶立，房倩等.隧道下穿既有地铁车站施工结构沉降控制案例研究[J]. 岩土工程学报，2017，39（04）：759-766.