地鐵盾構疊交隧道關鍵技術施工對策

□文/林 楓

1 工程概況

1.1 區間基本情況

天津地鐵6號線文化中心站—樂園道站區間左線長766.892 m、右線長767.406 m，西起文化中心站，沿樂園道向東敷設，以半徑400 m的平曲線穿越越秀路，到達樂園道站。區間覆土厚度6.8～16.0 m，左線始發后以19.371‰～10‰的縱坡至樂園道站，右線始發后以19.822‰～10‰的縱坡至樂園道站。

區間覆土較深，隧道斷面主要穿越⑧1粉質粘土層、⑧2粉土、⑨1粉質粘土層、⑨2粉砂層、⑨21砂質粉土、⑨23f粉砂、⑨2t粉質粘土、⑩1粉質粘土層、111粉質粘土，區間穿越承壓水層。

1.2 疊交段基本情況

區間左線DK31+475～867.206、右線DK31+410～867.206與Z1線上下重疊，其中6號線在上，Z1線在下，疊線段約392m。在廣東路路口，5號線區間隧道從6號線、Z1線之間穿過，形成三線交疊區域，起止里程為：左線 DK31+804.206～831.206，右線 DK31+816.706～845.206;左右線間距11 m。雙線疊交段最小豎向距離7.2 m，長度392 m，三線疊交段6號線與5號線盾構凈間距1.7 m，5號線與Z1線盾構凈間距約4.2 m，長度30 m。

雙線疊交段所處土層上洞主要為⑥4、⑦、⑧1粉質粘土層，下洞穿越主要土層⑧2t2粉砂、⑨1粉質粘土、⑨21粉砂、⑨23粉砂層；三線疊交段5號線所處地層主要為⑦1粉質粘土，6號線所處地層主要為⑥4粉質粘土。疊交段均處于潛水層，盾構掘進未進入承壓水層。

2 施工要求

疊交段施工遵循先下后上的原則，即先施工下部隧道，后施工中間隧道，最后施工上部隧道。上部隧道施工時，與下部隧道施工相關單位建立施工信息聯動機制，保證周邊環境安全。

3 關鍵技術措施

3.1 疊交段盾構施工技術參數

根據隧道的埋深，盾構機土壓保證在（160±20）kPa，刀盤轉速 0.6～0.7 r/min，掘進速度 15～25 mm/min，刀盤扭矩1 800～2 200 kN/m，總推力控制在12 000～15 000 kN，同步注漿4.5～5.5 m3/環，同步注漿壓力0.25～0.3 MPa，出土量47～48 m3/環。在穿越過程中，盡可能地保證盾構勻速通過，將盾構平面和高程基本控制在20 mm以內，做到勤糾、少糾，減少盾構糾偏帶來的地層損失。

3.2 深層注漿施工

1）重疊區間采用多注漿孔（16孔/環）管片，在管片拼裝完成后進行洞內管片背后二次深層加強注漿，注漿時機為管片出盾尾后5環。

2）注漿采用42.5級普通硅酸鹽水泥漿液或水泥-水玻璃漿液，漿液配比根據現場試驗進行確定，注漿加固施工完畢后，應對注漿加固體進行檢驗，應具有均質性、獨立性，加固體無側限抗壓強度≮0.2 MPa，滲透系數＜10-7cm/s。

3）注漿壓力0.2～0.5 MPa，注漿壓力可根據現場不同的地質情況進行調整。注漿擴散半徑1.0～1.5 m，注漿加固有效厚度≮3 m。

4）注漿過程中防止出現竄漿、漏漿、跑漿現象。上部隧道進行二次深孔加強注漿時，應遵循“低壓力、多次、適量、適時”注漿原則，以控制注漿施工對下部隧道管片的影響。

5）注漿過程中遇到承壓水時，要做好注漿管的止水措施。在管片內弧面打設膨脹螺栓（避開管片鋼筋），安裝配套止水連接鋼套管，然后再插入注漿管，以防止涌水、涌砂事故發生。止水連接鋼套管采用M10膨脹錨栓與管片固定，錨栓選型應滿足固定在管片上后單個抗拔力可以承受3.4 kN動荷載和5.1 kN靜荷載。打設注漿管時應做好對盾構管片的保護措施，打入注漿管后，應提前做好止漿措施。注漿導管應在注漿完成后全部拔除。

6）管片注漿時預埋件外側50 mm混凝土應采用鉆機開孔，嚴禁直接捅破。注漿過程中嚴格控制注漿壓力，加強對管片結構的監測。

7）施工時可根據具體袖閥管參數及施工工藝對管片外連接管構造及止水措施進行適當的調整。

8）采用注漿量與注漿壓力雙控，當達到以下條件之一時應停止注漿：管片結構收斂達到10 mm、隧道上浮、管片錯臺及出現裂紋或地面隆起；注漿口壓力維持在1.0 MPa，維持時間較長，漿液難以注入；單孔進漿量達到平均設計壓漿量的1.5～2倍且進漿量明顯減少；出現監測數據報警。

9）注漿具體參數施工前應在地面對類似地層進行注漿試驗，根據試驗對參數做適當調整并在施工中進行優化。

10）注漿效果檢驗可采用無損物探檢測，檢測頻率為10%。注漿完成結束后采取可靠措施封堵注漿孔，保證注漿位置不滲水。

11）上部隧道下部180°范圍內采用普通二次注漿，當上下隧道垂直凈距＜3 m時，宜采用惰性漿液。

3.3 鋼支撐安裝

1）區間上下重疊段采用先下后上施工順序，上部隧道施工時，為減小對下部已建隧道的影響，在下部隧道安裝鋼支撐。鋼支撐應在洞外加工成榀并進行整環試拼裝，合格后編號，給洞內拼裝創造條件。

2）連接型鋼采用型鋼工18，為便于安裝，按每節長6 m考慮（包含端頭焊接鋼板）。

3）鋼支撐與管片間設緩沖材料，固定于鋼支撐上，采用丁腈軟木橡膠，寬140 mm、厚10 mm。

4）Ⅰ型鋼支撐與Ⅱ型鋼支撐縱向交錯布置，每環管片設置2道鋼支撐（管片中心對稱布置），每道環縫設置1道鋼支撐。型鋼安裝沿縱向誤差≯10 mm。型鋼安裝過程中應考慮平面曲線的影響。

5）每環型鋼腰部拼裝節點設1個（YDC100-100）扁千斤頂，與型鋼端板有效固定并做好限位措施。型鋼拼裝完成后，通過千斤頂施加型鋼軸力，使得型鋼（通過緩沖材料）與管片緊密接觸。

6）環、縱向鋼支撐安裝時均應避開管片注漿孔。

7）上部隧道掌子面距支架端部的距離按≮30～40 m控制，根據支架前后端管片受力及變形監測結果可適當調整，以確保施工期間的安全。

8）對于上下重疊段及過渡段在上部隧道推進過程中，加強監控量測并在下部隧道中備好砂袋及工字鋼。根據監控量測數據，若下部隧道有上浮趨勢，在下部隧道中擺放砂袋增加下部隧道負重。上部隧道施工過程中，下部隧道鋼支撐應及時跟進，確保上部隧道掌子面前方30 m、后方80～90 m范圍內存在有連續支撐。

4 結語

通過采取上述措施，順利完成了疊交段隧道施工，區間下部地鐵線隧道收斂變形最大值為2 mm、地面管線沉降最大值為-13.44 mm，均滿足設計和規范規定要求。