盾構近距離下穿地鐵既有線路施工技術研究

張群群

（中建隧道建設有限公司，重慶 401320）

1 工程概況

深圳地鐵9號線BT項目9104-2標人民南站～向西村站區間左線長822.131 m，右線長821.541 m，線路出人民南站后即下穿地鐵1號線，后沿春風路向東繼續行進至向西村站，本區間最大線路縱坡17‰，最小豎曲線半徑為3 000 m。區間施工采用“先隧后站”方式過人民南站，車站長約168.6 m。

人民南站～向西村站區間自人民南站出站后，下穿既有地鐵1號線羅湖站～國貿站區間盾構隧道，左線穿越段起止里程為：ZDK23+846.22～ZDK23+868.917，右線穿越段起止里程為YDK23+845.853～YDK23+868.398。

2 穿越前準備

2.1 施工方案及技術交底

穿越地鐵1號線施工所需技術方案均已編制并通過審批，并由我部技術負責人組織對項目管理人員及盾構作業班組人員進行了安全技術交底。

2.2 監測點布設及初值量測

以人～向區間線路中線為基準，兩側10 m范圍內每隔5 m布置1個監測斷面，其余每隔10 m布置1個監測斷面。穿越段地鐵1號線左右線洞內各布置9個監測斷面。沿地鐵1號線線路走向，每隔10～15 m布置1個地表監測點，左右線線路上方各布置8個監測點。

2.3 盾構施工參數的總結與優化

截至目前，我部已成功穿越海關宿舍，船步街住宅樓，廣深鐵路等建構筑物，周邊環境安全可控，地表及建構筑沉降均控制在允許范圍內。在對既有施工參數的統計分析，并參考監控量測數據的基礎上，我部對穿越地鐵1號線設定的施工參數進行了進一步優化。

（1） 實際土倉壓力略高于理論土倉壓力0.1～0.3 bar。

（2） 同步注漿量由6 m3/環增加至7 m3/環，確保同步注漿能夠有效填充建筑空隙。

（3） 穿越段出渣松散系數按照1.5考慮，即70 m3/環。

（4） 推進速度宜控制在20～30 mm/min，避免因推進速度過快造成同步注漿壓力過大，且填充不均勻。

（5） 單環糾偏量控制在±5 mm以內，避免因糾偏過大產生的過量超挖。

（6） 脫出盾尾后的沉降是控制沉降的關鍵，應根據監測數據及時補充注漿。

2.4 設備準備

穿越地鐵1號線之前，對盾構機及后配套設備進行一次徹底的檢修。主要包括刀具維修及更換，土壓力計校準或更換，推進系統、渣土改良系統、油脂系統的檢修維保等，確保盾構機能夠以良好的機況連續施工穿越地鐵1號線。

目前右線盾構機刀盤已頂推至人民南站大里程端地下連續墻，正在進行換刀作業。對周邊滾刀磨損超過5 mm，正面滾刀磨損超過15 mm及異常磨損刀具進行全部更換。同步進行盾構機維保，確保刀盤6路泡沫管及盾尾4路同步注漿管暢通，其他設備能夠正常運轉。

2.5 物資準備

在下穿施工前，對施工所需要的物資設備進行全面盤點和補充，確保管片、注漿材料、機械設備、零料配件等能夠滿足穿越期間的一切需要。同時，必須儲備足夠的應急搶險物資并單獨存放，保證發生險情時可以立刻到達搶險現場并投入使用。

2.6 人員準備

在穿越施工前，對項目管理人員及盾構作業班組人員進行優化調配，在穿越過程中，實行領導帶班制度，全面負責施工技術管理和工序組織。

2.7 施工工期安排

盾構掘進段循環時間計算：盾構掘進按60 min/環考慮，管片安裝按40 min/環考慮，每6 m一次的接水管施工與管片拼裝施工平行作業，每6 m一次的接鋼軌施工與盾構掘進施工平行作業，其他出渣、管片運輸等影響時間按20 min/每環考慮，則每循環需時間為：T=60+40+20=120 min。則每天進度指標為：24×60/120=12環，考慮外界干擾計劃每天進度指標10環。正穿地鐵1號線左線在晚上23：30～7：30，將正穿時間與地鐵1號線運行時間避開。

2.8 施工監測

下穿地鐵1號線施工過程中對既有線進行自動化監測。監測項目為既有隧道變形及管片接縫張開量。遠程監測系統由傳感器子系統、數據采集與傳輸子系統和數據管理分析子系統構成。

3 穿越后分析

3.1 穿越時刀盤結泥餅

右線盾構在2014年10月13日換完所有滾刀，緊接著切割人民南車站東端頭連續墻，于2014年10月25日盾尾成功脫出地鐵1號線右線輪廓線，歷時12天。

當刀盤距離1號線邊緣4 m時，掘進參數出現異常。刀盤扭矩達到4 000 kN·m以上，總推力2 000 t，掘進速度2～7 mm/min，此時渣溫達到約50 ℃。

經檢查泡沫發生器堵塞，泡沫流量顯示正常，但沒有和空氣充分接觸發生反應，發泡效果較差，渣土無法改良，致使盾構推進人向區間第3～4環時，刀盤迅速結泥餅。

經對泡沫系統處理后，發泡效果顯著提高，第4～8環推進參數明顯改善。由于刀盤距離地鐵1號線只有約4 m，氣壓開倉處理風險太高，泥餅無法清除，只有推出地鐵1號線影響范圍，才可開倉處理泥餅。

在推進第8環時刀盤噴水堵塞，使刀盤中心無法噴水來緩解結泥餅現象，導致泥餅現象更加嚴重，但此時無條件進行清理泥餅。

由于刀盤噴水堵塞，泥餅現象更加嚴重，致使掘進速度慢，扭矩過大，渣土溫度較高，溫度約60 ℃，只有加大泡沫用量改良渣土來緩解泥餅現象。

為改良土質及降低渣溫只有加大泡沫量及發泡率，但效果并不理想，造成噴渣嚴重，清理渣土時間較長。

3.2 處理措施

（1） 整修泡沫系統。

把6路泡沫發生器全部拆開進行清理，再把所有泡沫管路清洗干凈，保證泡沫系統正常。由于距離1號線比較近，為保安全沒有進行開倉清理泥餅。

（2） 停機保壓控制沉降。

保持土倉壓力不變，氣壓置換土壓。在盾體和盾尾周圍注入大量聚氨酯，填充外圍空隙，起到封水、保壓、防盾體被抱死，在盾尾進行二次補漿，起到保壓控制沉降。

（3） 土倉加入化合物。

土倉加入適量分散劑，為保持掌子面土體穩定進行短時間浸泡，浸泡時間控制在4小時內，但其浸泡效果不能保證。

（4） 開倉處理，清理泥餅。

在成功穿越地鐵1號線后，盾構掘進至26環，盾尾距離地鐵1號線右線中心線7.36 m，距離右線輪廓線4.40 m。在安全距離情況下，進行氣壓開倉清理泥餅。

3.3 沉降控制

原則：同步注漿足量，二次注漿適量。同步注漿量增加至7 m3/環，注漿速率應與推進行程匹配，每環應在推進油缸行程達到1 650 mm左右時完成注漿，確保同步注漿漿液能夠均勻填充建筑空隙。同步注漿壓力控制在0.35～0.4 MPa。將同步注漿管路由盾尾拆出，連接至已脫離盾尾的管片上進行跟蹤二次注漿。跟蹤注漿每3環進行一次，注漿位置固定為已脫離盾尾的第3環管片 （即當前推進環數退后5環），注漿壓力控制在0.5 MPa以內。二次補漿要根據自動化監測數據及時調整，避免注漿量過大、壓力過高，使地鐵1號線隧道管片隆起和漏漿現象發生。

4 結語

近距離下穿既有線路時主要做好下穿時物資、設備、人員的準備，在下穿時嚴格控制掘進參數，根據地質及自動化監測情況適當調整掘進參數，做好同步注漿及二次補漿施工，把握各個施工環節順利安全下穿既有線路。