簡析盾構空推穿越提前暗挖段對既有隧道的影響

李家煜

中鐵廣州工程局集團有限公司

1 引言

不同于路面交通施工，地鐵施工環境受周邊地形的影響極為明顯，若使用工藝方法稍有不當則會對整體質量造成影響。對此，基于地鐵盾構法可以顯著改善地鐵施工環境，在確保工程質量的前提下可以縮減工程成本，整體來說是一項可行性較高、適應性較強的技術。但應當意識到的是，伴隨著城市地鐵網絡的持續擴張，極容易出現線路交叉問題，此時在新線路修建過程中應當充分關注對既有線路所帶來的影響。

2 工程概況

在文章所探討的地鐵工程中，具體圍繞6號線某區段展開，其對應右線長度792.1m，左線稍短為781.6m，基于盾構法展開施工。此施工區段內已經建有正在運營的地鐵2號線，為了不對其正常運營造成影響，對下穿2號線區域已經進行了提前暗挖施工作業。

預埋段小里程端橫通道采取凈寬3m的設置標準，隧道內徑按6580mm控制，設置厚度為350mm的鋼筋格柵混凝土結構，二襯為C30鋼筋混凝土結構，厚度按300mm予以控制。盾構機外殼直徑為6460m，考慮到盾構機順利空推通過的施工要求，盾體與暗挖二襯間留60mm的縫隙。盾構機空推穿越前做好準備工作，即在預埋段端頭采取旋噴加固處理措施，與此同時破除小里程端橫通道的初支、二襯以及大里程端的封堵墻。隧道左線兩端均設置規格為Φ800@500mm的三重管高壓旋噴樁，通過此類裝置的應用起到加固地面的效果，以免地面失穩。右線兩端施工條件有限，采取洞內水平注漿的方法，以期實現對盾構穿過預埋段的有效加固處理。考慮到現狀2號線的穩定運營要求，加強對該路線軌面的監測，視實際監測數據對該線的運營情況做出判斷。關于隧道與2號線既有車站的位置關系，如圖1所示。

圖1 預埋暗挖隧道與2號線既有車站空間示意圖（單位：mm）

3 施工中的困難與解決方案

首先清理聚集在預埋段內的積水，隨后針對暗挖段大小里程端頭采取加固措施，隨盾構施工進程的推進，待其即將到達預埋段時對洞門采取鑿除處理措施，后續盾構二次始發。各項工作緊密銜接，關于穿越暗挖段的詳細施工流程如圖2所示。

圖2 盾構穿越暗挖段施工流程圖

3.1 施工過程中的技術難點

綜合本工程的實際狀況，在盾構穿越預埋暗挖段施工時存在諸多施工難點，具體做如下分析。

（1）受既有線路的影響，難以對小里程端頭進行加固處理，在此背景下只能采取洞內水平加固的方式。

（2）在洞門鑿除施工時，樁結構之間極容易出現涌水涌泥等質量問題。

（3）在進行盾構始發姿態以及推力控制時難度普遍偏大。

（4）在預埋段隧道施工時，盾構機前方的阻力過小，極容易引發錯臺或是滲漏現象。

（5）在空推段施工時盾構機的操作靈活性欠佳，同時對線型控制提出了更多挑戰。

3.2 預埋段區間端頭加固

（1）右線端頭水平加固。從所處的施工位置角度考慮，預埋段右線處于路面的正下方區域，由于兩端無法滿足地面施工的要求，經商討后決定施工出一定數量的Φ800mm@600mm三重管高壓旋噴樁，在其作用下可以起到水平加固的效果。在進行高噴加固盲區施工時，利用水平注漿補充的方式對其做進一步加固處理，基于環向布置的方式制作出數量為38個施工孔，彼此之間間距以500mm為宜。

（2）左線端頭垂直加固。在對此部分區域進行加固處理時，依然需要使用到三重管高壓旋噴樁，但相較于前者其規格稍有變化，此處以Φ800mm@500mm為宜，由此起到垂直加固的效果。在施工時應格外注重首排旋噴樁施工，控制其與端頭圍護結構之間的搭接寬度，此處至少應達到300mm標準。

3.3 洞門鑿除施工

基于提升洞門鑿除質量的目的，應嚴格遵循指定施工工藝進行，具體有以下幾點。

（1）在小里程端施工時，首先應將初支結構上的表層硅去除，并對鋼筋格柵做以切除處理[1]，此外諸如二襯鋼筋網等物質均為需要處理的對象，在此基礎上將所產生的廢碴清理干凈。

（2）在大里程端頭施工時，應將素混凝土墻破除，而后將所得到的廢碴清理干凈。基于人工風鎬的方式完成洞門破除施工，經此操作后應形成9大部分，施工人員需要遵循先下后上、先短后長的基本原則對其編號，基于此方式可以提升對突發情況的應急處理效果；除此之外，在鑿除施工前應搭建出足夠牢固的腳手架平臺，以便為鑿除作業提供穩定的支撐。

4 盾構空推過預埋段隧道施工

4.1 盾構進隧道前的準備

（1）導臺施工。基于鋼筋混凝土材料對其進行澆筑施工，所形成的厚度以60mm為宜，確保導臺弦長部分達到3230mm。

（2）盾構掘進機姿態控制。在施工中控制好盾構機與預埋段隧道之間的距離，當二者達到100m以及50m狀態時應分別對盾構機的姿態進行檢測，若出現偏差需要隨即對其糾正。當二者的距離達到25m時，則需要轉變為敞開模式展開后續的掘進施工。當盾構機持續推進且達到預埋段時，需要放緩推進速度并減小推力，工程人員應對土量進行密切的監測。通常情況下，設備總推力應控制在800t范圍內，對應速度應穩定在25mm/min以內。應當注意的是，在進行最后3環施工時，掘進速度要≤15mm/min，對應的總推力也需要進一步下降，此處以600t以內為宜。

4.2 預埋段隧道內的空推

對刀盤與導向平臺之間的位置關系進行檢測，以此為基礎對推進油缸的行程做進一步調整，確保盾構機沿著指定的線路進行施工作業。由于前期施工存在諸多不確定因素，因此此階段推進速度宜介于15mm/min～40mm/min范圍內，待進入后續工藝成熟階段后便可適當提升推進速度，此時以60mm/min～85mm/min范圍內為宜。應安排專員檢查推進情況，由此控制推進偏差。

基于濕噴機設備完成豆礫石的噴射施工，施工過程中每小時所帶來的噴射量宜控制在6～9m3范圍內。應當注意的是，每進行4.5m噴射時則需要在盾構機的切口處設置圍堰結構，在其作用下可以避免豆礫石出現前竄現象。

在同步注漿施工時以水泥砂漿材料為宜，通常情況下初凝需要耗費8h，在此基礎上經過10.5h便可達到終凝狀態。施工過程中應密切觀測漿液的流動狀態，以此為指導調整膠凝時間。在注漿施工時，由于盾殼外圍設計為敞開式結構，因此此處的壓力波動情況較為微弱，即不可將此處的壓力作為評定注漿結束與否的指標。實際上應以理論注漿量為基準，當實際注漿量達到該值的80%后便可停止注漿施工。

分析管片間的滲漏水情況，在此基礎上進行注漿堵水操作，所使用的材料以水泥-水玻璃雙漿液為宜，二者配比以1∶1為宜，注漿過程中壓力宜控制在0.2MPa～0.3MPa范圍內。

4.3 施工監測數據分析

施工過程中應做好監測工作，基于此方式可以及時發現潛在于工程中的風險，由此采取針對性解決措施，通過對施工參數的調整等途徑營造足夠安全的施工環境[2]。對于盾構穿越暗挖段期間而言，應重點圍繞地表沉降以及周邊建筑物沉降兩方面展開，關于具體的測點布置圖如圖3所示。

圖3 2號線軌面部分監測點平面布置圖

在掘進施工時，應密切關注軌面的沉降情況，當檢測到危險信息時應采取急救措施，由此避免意外事故的發生。

4.4 2號線既有車站軌面沉降影響分析

圍繞2018年4月2號至5月16日這一時間段所獲得的監測數據，基于1次/3d頻率展開，對所獲得的檢測結果進行分析可知，經盾構空推施工后對2號線軌面所帶來的沉降影響較為微弱，該時間段內最大累計值僅為0.9mm。

4.5 2號線既有車站建筑物沉降影響分析

除了上述內容外，應對2號線周邊已經建成的車站建筑物沉降情況展開分析，依然選取上述所使用的時間段，對應的監測頻率依然為1次/3d。實際檢驗成果表明，軌面最大累計值為-2.9mm，相比于工程所提出的預警值而言幾乎可以忽略不計，因此工程整體處于安全狀態，同時既有的車站建筑物也足夠穩定，未出現明顯的沉降或是偏移現象。

5 結束語

綜上所述，文章圍繞某地鐵工程的預埋暗挖段施工展開探討，在新線路盾構施工時對已經建有的線路進行監測，結果表明盾構穿越施工不會對既有線路造成影響。經文章的探討，可以為類似工程提供可行參考，具有一定的指導意義。