简析盾构空推穿越提前暗挖段对既有隧道的影响

李家煜

中铁广州工程局集团有限公司

1 引言

不同于路面交通施工，地铁施工环境受周边地形的影响极为明显，若使用工艺方法稍有不当则会对整体质量造成影响。对此，基于地铁盾构法可以显著改善地铁施工环境，在确保工程质量的前提下可以缩减工程成本，整体来说是一项可行性较高、适应性较强的技术。但应当意识到的是，伴随着城市地铁网络的持续扩张，极容易出现线路交叉问题，此时在新线路修建过程中应当充分关注对既有线路所带来的影响。

2 工程概况

在文章所探讨的地铁工程中，具体围绕6号线某区段展开，其对应右线长度792.1m，左线稍短为781.6m，基于盾构法展开施工。此施工区段内已经建有正在运营的地铁2号线，为了不对其正常运营造成影响，对下穿2号线区域已经进行了提前暗挖施工作业。

预埋段小里程端横通道采取净宽3m的设置标准，隧道内径按6580mm控制，设置厚度为350mm的钢筋格栅混凝土结构，二衬为C30钢筋混凝土结构，厚度按300mm予以控制。盾构机外壳直径为6460m，考虑到盾构机顺利空推通过的施工要求，盾体与暗挖二衬间留60mm的缝隙。盾构机空推穿越前做好准备工作，即在预埋段端头采取旋喷加固处理措施，与此同时破除小里程端横通道的初支、二衬以及大里程端的封堵墙。隧道左线两端均设置规格为Φ800@500mm的三重管高压旋喷桩，通过此类装置的应用起到加固地面的效果，以免地面失稳。右线两端施工条件有限，采取洞内水平注浆的方法，以期实现对盾构穿过预埋段的有效加固处理。考虑到现状2号线的稳定运营要求，加强对该路线轨面的监测，视实际监测数据对该线的运营情况做出判断。关于隧道与2号线既有车站的位置关系，如图1所示。

图1 预埋暗挖隧道与2号线既有车站空间示意图（单位：mm）

3 施工中的困难与解决方案

首先清理聚集在预埋段内的积水，随后针对暗挖段大小里程端头采取加固措施，随盾构施工进程的推进，待其即将到达预埋段时对洞门采取凿除处理措施，后续盾构二次始发。各项工作紧密衔接，关于穿越暗挖段的详细施工流程如图2所示。

图2 盾构穿越暗挖段施工流程图

3.1 施工过程中的技术难点

综合本工程的实际状况，在盾构穿越预埋暗挖段施工时存在诸多施工难点，具体做如下分析。

（1）受既有线路的影响，难以对小里程端头进行加固处理，在此背景下只能采取洞内水平加固的方式。

（2）在洞门凿除施工时，桩结构之间极容易出现涌水涌泥等质量问题。

（3）在进行盾构始发姿态以及推力控制时难度普遍偏大。

（4）在预埋段隧道施工时，盾构机前方的阻力过小，极容易引发错台或是渗漏现象。

（5）在空推段施工时盾构机的操作灵活性欠佳，同时对线型控制提出了更多挑战。

3.2 预埋段区间端头加固

（1）右线端头水平加固。从所处的施工位置角度考虑，预埋段右线处于路面的正下方区域，由于两端无法满足地面施工的要求，经商讨后决定施工出一定数量的Φ800mm@600mm三重管高压旋喷桩，在其作用下可以起到水平加固的效果。在进行高喷加固盲区施工时，利用水平注浆补充的方式对其做进一步加固处理，基于环向布置的方式制作出数量为38个施工孔，彼此之间间距以500mm为宜。

（2）左线端头垂直加固。在对此部分区域进行加固处理时，依然需要使用到三重管高压旋喷桩，但相较于前者其规格稍有变化，此处以Φ800mm@500mm为宜，由此起到垂直加固的效果。在施工时应格外注重首排旋喷桩施工，控制其与端头围护结构之间的搭接宽度，此处至少应达到300mm标准。

3.3 洞门凿除施工

基于提升洞门凿除质量的目的，应严格遵循指定施工工艺进行，具体有以下几点。

（1）在小里程端施工时，首先应将初支结构上的表层硅去除，并对钢筋格栅做以切除处理[1]，此外诸如二衬钢筋网等物质均为需要处理的对象，在此基础上将所产生的废碴清理干净。

（2）在大里程端头施工时，应将素混凝土墙破除，而后将所得到的废碴清理干净。基于人工风镐的方式完成洞门破除施工，经此操作后应形成9大部分，施工人员需要遵循先下后上、先短后长的基本原则对其编号，基于此方式可以提升对突发情况的应急处理效果；除此之外，在凿除施工前应搭建出足够牢固的脚手架平台，以便为凿除作业提供稳定的支撑。

4 盾构空推过预埋段隧道施工

4.1 盾构进隧道前的准备

（1）导台施工。基于钢筋混凝土材料对其进行浇筑施工，所形成的厚度以60mm为宜，确保导台弦长部分达到3230mm。

（2）盾构掘进机姿态控制。在施工中控制好盾构机与预埋段隧道之间的距离，当二者达到100m以及50m状态时应分别对盾构机的姿态进行检测，若出现偏差需要随即对其纠正。当二者的距离达到25m时，则需要转变为敞开模式展开后续的掘进施工。当盾构机持续推进且达到预埋段时，需要放缓推进速度并减小推力，工程人员应对土量进行密切的监测。通常情况下，设备总推力应控制在800t范围内，对应速度应稳定在25mm/min以内。应当注意的是，在进行最后3环施工时，掘进速度要≤15mm/min，对应的总推力也需要进一步下降，此处以600t以内为宜。

4.2 预埋段隧道内的空推

对刀盘与导向平台之间的位置关系进行检测，以此为基础对推进油缸的行程做进一步调整，确保盾构机沿着指定的线路进行施工作业。由于前期施工存在诸多不确定因素，因此此阶段推进速度宜介于15mm/min～40mm/min范围内，待进入后续工艺成熟阶段后便可适当提升推进速度，此时以60mm/min～85mm/min范围内为宜。应安排专员检查推进情况，由此控制推进偏差。

基于湿喷机设备完成豆砾石的喷射施工，施工过程中每小时所带来的喷射量宜控制在6～9m3范围内。应当注意的是，每进行4.5m喷射时则需要在盾构机的切口处设置围堰结构，在其作用下可以避免豆砾石出现前窜现象。

在同步注浆施工时以水泥砂浆材料为宜，通常情况下初凝需要耗费8h，在此基础上经过10.5h便可达到终凝状态。施工过程中应密切观测浆液的流动状态，以此为指导调整胶凝时间。在注浆施工时，由于盾壳外围设计为敞开式结构，因此此处的压力波动情况较为微弱，即不可将此处的压力作为评定注浆结束与否的指标。实际上应以理论注浆量为基准，当实际注浆量达到该值的80%后便可停止注浆施工。

分析管片间的渗漏水情况，在此基础上进行注浆堵水操作，所使用的材料以水泥-水玻璃双浆液为宜，二者配比以1∶1为宜，注浆过程中压力宜控制在0.2MPa～0.3MPa范围内。

4.3 施工监测数据分析

施工过程中应做好监测工作，基于此方式可以及时发现潜在于工程中的风险，由此采取针对性解决措施，通过对施工参数的调整等途径营造足够安全的施工环境[2]。对于盾构穿越暗挖段期间而言，应重点围绕地表沉降以及周边建筑物沉降两方面展开，关于具体的测点布置图如图3所示。

图3 2号线轨面部分监测点平面布置图

在掘进施工时，应密切关注轨面的沉降情况，当检测到危险信息时应采取急救措施，由此避免意外事故的发生。

4.4 2号线既有车站轨面沉降影响分析

围绕2018年4月2号至5月16日这一时间段所获得的监测数据，基于1次/3d频率展开，对所获得的检测结果进行分析可知，经盾构空推施工后对2号线轨面所带来的沉降影响较为微弱，该时间段内最大累计值仅为0.9mm。

4.5 2号线既有车站建筑物沉降影响分析

除了上述内容外，应对2号线周边已经建成的车站建筑物沉降情况展开分析，依然选取上述所使用的时间段，对应的监测频率依然为1次/3d。实际检验成果表明，轨面最大累计值为-2.9mm，相比于工程所提出的预警值而言几乎可以忽略不计，因此工程整体处于安全状态，同时既有的车站建筑物也足够稳定，未出现明显的沉降或是偏移现象。

5 结束语

综上所述，文章围绕某地铁工程的预埋暗挖段施工展开探讨，在新线路盾构施工时对已经建有的线路进行监测，结果表明盾构穿越施工不会对既有线路造成影响。经文章的探讨，可以为类似工程提供可行参考，具有一定的指导意义。