明挖隧道近接盾构隧道交叉同步施工技术

王义东/WANG Yi-dong

（中铁三局集团有限公司，山西 太原 030073）

地铁线路在城区地段受规划条件、既有建筑物和车站设置形式等因素影响，不可避免地会出现上跨地铁建设施工，盾构区间叠落隧道作为小净距近接工程的一种已在国内外一些城市地铁建设中出现，传统施工做法为提前在盾构和叠落隧道之间进行大范围注浆，对土体进行硬化，但是在泉脉发育区域这种特殊地质条件下，注浆加固施工会对周边泉脉产生污染，使泉脉造成永久性堵塞，严重影响生态环境；在这种情况下，本文介绍一种明挖隧道近接盾构隧道交叉同步施工技术，减少对周边环境的影响。

1 工程概况

如图1 所示，济南市轨道交通R3 线龙洞庄停车场出入线明挖矩形结构与正线盾构隧道叠落段，明挖隧道结构底与正线盾构隧道结构顶间距为1.8～2.2m。明挖矩形结构基坑宽度为12.8m，开挖深度为9.38m。结构底板落于素填土层。正线盾构管片外径6 400mm、内径5 800mm、管片厚度300mm、环宽1.2m。

图1 明挖隧道与盾构隧道位置示意图

2 交叉同步施工技术原理及特点

1）采用基坑土方开挖分段与主体结构分段浇注相配合的方法，结合本基坑的结构特点和使用台车的长度，将基坑土方开挖分为8 个施工段，相应的主体结构也分为8 段施工（图2），基坑土方和主体结构的分段施工缝避开盾构叠落区域，同时设在受力最小处。

图2 分段施工示意图

2）利用明挖隧道可调节式明挖隧道自行液压台车辅助叠落段盾构穿越（图3），同时可根据隧道截面调整台车顶板模板及侧模板，将台车调节成相应尺寸，提高了周转使用率。

图3 可调节式明挖隧道自行液压台车

3）盾构叠落区域段上部明挖隧道施工开挖至基坑底部后及时进行底板施工，并将台车移动至底板上增加荷载，台车移动到位后，利用台车进行交叉段上部明挖隧道主体结构的浇筑施工如图4(a)所示，同时盾构同步从明挖隧道下方穿越正在施工的明挖隧道如图4(b)所示，然后进行下一段明挖隧道段第一层土方开挖。

图4 明挖隧道开挖及台车位置示意图

3 施工工艺流程

上部明挖隧道近接下部盾构隧道交叉同步施工工艺流程如图5 所示。

图5 施工工艺流程图

4 关键工序施工操作要点

4.1 基坑开挖分段优化方法

1）为防止一次性开挖长度过长，盾构上方土体荷载减少过大，引起管片上浮，采用基坑土方开挖分段与主体结构分段浇注相配合的方法，将基坑土方开挖分为8 个施工段，且施工缝设在受力最小处，确保盾构安全穿越。

2）根据基坑的结构特点和使用台车的长度（15m），第一层开挖深度约4m，长度为两段结构长度30m。

3）台车移动到位后，即可同时进行下一段15m 的第一和第二层土方开挖。

4.2 基坑开挖分层

1）第一层开挖至第二层锚杆下0.50m 处，深度约4m，施工第一、第二层锚杆。

2）第二层开挖至基底设计标高以上30cm 的位置，深度约5m。

4.3 基坑土方开挖施工工艺

1）基坑开挖平面从北向南开挖，为防止一次性开挖长度过长，盾构上方土体荷载减少过大，引起管片上浮，每次开挖长度根据混凝土结构浇筑长度（15m）施工。

2）考虑施工连续性及边坡防护施工时间，第一层开挖深度约4m，长度为两段结构长度30m。采用1∶0.5 坡率放坡，开挖完成后进行边坡锚杆打设，锚杆长6m，锚杆施工完成后进行边坡挂网喷砼，喷层厚100mm，C25 早强混凝土，钢筋网采用∅8@200×200，锚杆与钢筋网焊接牢固。

3）第一层边坡防护施工完成后进行第二层土方开挖，深度约5m，长度为一个段结构长度15m。

4）土方开挖时，第二层的挖机向第一层翻土，再由第一层的挖机向路面翻土，再由自卸车将土方运出场地。

5）第二层土方开挖完成后，进行边坡防护，参数和第一层相同。同时进行基底找平和基坑验槽，验槽合格后施作垫层及底板防水，并将底板所需全部钢筋及模板放入已经挖好的基坑内，增加基坑荷载（图6）。

图6 利用底板钢筋增加基坑荷载

6）底板施工完成后，将台车移动至底板上，开始施工结构侧墙及顶板（图7）。

图7 台车移动至底板

7）台车移动到位后，即可同时进行下一段15m 的第一和第二层土方开挖。开挖时保持第一层台阶15m，第二层台阶不大于15m，开挖至基坑底部后及时施工底板并将台车移动至底板上，方可进行下一循环开挖施工。

4.4 明挖隧道小净距叠落盾构区间施工

1）全自动液压台车移动至明挖隧道盾构叠落段上方时，正常进行上部明挖隧道底板及侧墙钢筋绑扎，下部盾构从叠落区域穿越。

2）盾构穿越区域周边土体无须采用注浆加固。

5 结语

1）传统明挖隧道近接盾构隧道传统施工技术是先施工上部明挖隧道或下部盾构隧道，再施工另一部分，施工周期较长，而本文提出的交叉同步施工技术可极大缩短工期。

2）同步施工可有效减少对结构二次扰动，施工质量易于控制，增强结构稳定性，安全性高。

3）采用可调节式明挖隧道自行液压台车，一方面通过加大衬砌台车长度及增加可调节断面模板，既提高了施工效率，又满足了上部明挖隧道变截面施工需求，无须二次更换台车；另一方面通过增加整体台车自重，可利用上部明挖隧道衬砌台车作为下部盾构施作顶部压重，以有效防止盾构顶部管片上浮，不需要对上下结构间及周围土体注浆，有效节约了成本，缩短了整体工期，同时防止了注浆对地下水贯通的影响及对地下水造成的污染。