盾構近接地鐵隧道渡線段洞內接收加固技術*

黃和平

(深圳鐵路投資建設集團有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

當地鐵隧道設置渡線段時，為滿足限界及過渡需求，渡線段常采用大斷面礦山法施工。當盾構由大里程掘進至礦山法斷面時，需在隧道內進行洞內接收。采用傳統的盾構洞內接收施工技術時，往往需通過接收端注漿加固、初期支護錨噴面加固及加強盾構施工參數控制等措施保證接收側端墻穩定[1-3]。在礦山法隧道中進行盾構接收時，還需考慮施工對邊側渡線段擾動的影響。

在隧道近接施工方面，國內外學者進行了較全面、廣泛的研究，如Ghaboussi等[4]、譚信榮等[5]和陳先國等[6]通過數值模擬分析，對鄰近隧道開挖順序、間距、工法等因素進行了研究，得到不同工況下近接施工對隧道及地層變形的影響；Adachi等[7]采用模型試驗研究了隧道埋深、間距對小凈距隧道相互作用的影響，并分析了相鄰隧道不在同一水平面上的情況；Yamaguchi等[8]通過對4條鄰近地鐵隧道建設過程進行監測，得到了大量實測數據，基于監測數據分析了隧道間的相互作用機理、地基土壤特性及隧道施工對地表沉降的影響；仇文革[9]較全面地研究了地下工程近接施工問題，對影響形式、力學特征、影響范圍、影響程度等進行了深入研究，提出了應對措施，并評價了各項措施有效性、合理性及經濟性。

國內針對近接施工加固的案例分析較多，如孟慶軍等[10]針對盾構法與淺埋暗挖法隧道并行近接施工，結合現場監測數據，分析了隔離樁+地表注漿+洞內二次注漿等措施加固效果；劉曉敏等[11]依托某公路隧道工程，結合實際施工情況，提出了包括減振爆破、注漿加固等工藝在內的極小近距隧道后行洞施工技術，保證了先行洞初期支護結構不被破壞，并保證隧道夾持土體整體穩定性；李俊杰[12]以新建隧道近接既有隧道施工為背景，提出了既有隧道注漿加固土體等施工工藝，并根據實際施工經驗，說明不恰當注漿加固參數對未開挖地層的影響。

深圳地鐵6號線通新嶺站—科學館站區間隧道工程施工方法具有一定創新性，盾構在洞內接收的同時近接地鐵隧道渡線段，需同時保證接收端穩定性與近接隧道渡線段不受較大擾動。為此，實際施工過程中采取了多種加固措施，本文對其進行詳細介紹。

1 工程概況

當站前隧道渡線段采用大斷面礦山法施工時，通常施工出入口僅設置1個臨時豎井及橫通道，且橫通道空間狹小。隧道施工時需通過臨時豎井及橫通道進行開挖并施工二次襯砌。施工時將面臨開挖斷面漸變、擴挖、反掏等施工難題。為解決上述施工難題，深圳地鐵6號線通新嶺站—科學館站區間隧道工程站前隧道渡線段采用礦山法施工，設計3類襯砌斷面(A1，A2，A4斷面)，如圖1所示。A4斷面設計長度為17.50m，凈空尺寸為5.20m×5.47m(寬×高)，二次襯砌厚0.3m，采用擴挖方式開挖，在盾構接收端形成變截面結構，初期支護與盾構區間最小凈距僅0.93m。

圖1 隧道渡線段平面

2 施工工藝流程

隧道渡線段施工工藝流程為：①工序1 開挖并支護臨時橫通道，施作橫通道二次襯砌，開挖并支護右線A1，A2斷面(見圖2a)；②工序2 向大里程方向開挖并支護左線(見圖2b)；③工序3 施作左線二次襯砌，并回填中隔墻東側部分(見圖2c)；④工序4 擴挖并支護渡線段A4斷面隧道(見圖2d)；⑤工序5 盾構由大里程方向掘進至右線A2斷面，進行洞內接收(見圖2e)。

圖2 施工工藝流程

3 加固處理

施工過程中進行土體擴挖時，圍巖穩定性差，施工風險較大。盾構洞內接收端近接渡線段，盾構掘進對渡線段擾動較大，存在施工風險，須進行加固處理。

3.1 圍巖注漿加固

結合現場施工條件，通過左線A2斷面對加固區域進行徑向注漿加固，加固范圍為洞門輪廓線外2.0m，如圖3所示。采用后退式注漿工藝，利用PVC注漿管由大里程向小里程方向按順序注漿。

圖3 注漿范圍示意

注漿孔橫向間距2m，豎向間距1m，按梅花形均勻布設，如圖4所示。為保證加固效果，注漿孔深度及外插角應根據注漿孔位置的不同進行調整，其中，E行注漿孔外插角為0°，隨著距E行注漿孔距離的增大，其他行注漿孔外插角逐漸增大，A～D行注漿孔外插角分別為15°，15°，12°，7°，F～I行注漿孔外插角分別為5°，10°，13°，13°。注漿孔深度設置規律與外插角類似，即E行注漿孔深度最大，最頂、底行注漿孔深度最小，中間行注漿孔深度階梯式增加，將靠近盾構接收端的注漿孔深度提高至13m，注漿孔深度具體值如表1所示。

表1 注漿孔深度 m

圖4 注漿孔布置示意

本工程注漿采用水泥-水玻璃雙液漿，水泥漿液與水玻璃溶液體積比為1∶1，水泥漿液中水與水泥質量比為1∶1，水玻璃溶液中水與水玻璃體積比為1∶(1～1.5)。注漿壓力根據規范要求計算得到，最小注漿壓力為0.4MPa，注漿壓力≤1.2MPa。注漿終孔采取注漿量和注漿壓力雙控措施，注漿壓力較小時，適當提高注漿量；注漿壓力>1.2MPa時，根據地表和初期支護變形實時調整。

鉆進至設計孔深后，首先注入清水疏通管道，清洗孔壁周邊泥漿。注漿時，利用回流漿液進行封孔。當注漿壓力達設計終壓或注漿量達理論值時，回抽鉆桿50cm左右后繼續注漿，重復注漿、回抽步驟，直至注漿完成，及時進行換孔。注漿過程中如遇注漿量持續上升、壓力無變化的情況，應適當調整漿液配合比，縮短漿液凝固時間，并進行間歇式反復注漿。

每完成1個循環注漿加固后，在封堵墻破除和盾構接收前，進行鉆孔檢查或紅外線探測，觀察漿液填充情況，并檢查、測量孔內涌水量。要求注漿加固后土體滲透系數≤1.0×10-5cm/s，強度達1～2MPa，加固體連續密實，無冷縫。共設置7個檢查孔，孔深7m。

注漿范圍為強、全風化花崗巖和礫質黏性土層，均為弱透水地層，起始注漿階段注漿壓力為0.5～0.6MPa，注漿孔返漿率較高，單孔有效注漿量為0.6m3，地表和初期支護變形速率和累計變形量穩定。隨著注漿孔深度的增加，注漿壓力增至0.8～1.0MPa，注漿孔返漿率有所降低，單孔有效注漿量為1.2～1.5m3，地表變形速率增加0.5～1mm/d，累計變形量增加1～2mm；初期支護變形基本穩定。為保證注漿效果，逐漸將注漿壓力提高至1.2MPa，隨著注漿壓力的增加，單孔有效注漿量增至1.8m3左右，地表變形速率和累計變形量增加較快，表現為隆起；初期支護變形速率增加較快，表面出現細小裂縫，此時將注漿壓力調整為1.0～1.1MPa，變形逐漸穩定。在注漿效果較差的位置增設注漿孔，進行補充注漿，可在保證注漿效果的同時降低單孔注漿壓力。通過采取上述措施，達到良好注漿效果。

3.2 初期支護加固

盾構由大里程方向掘進至右線A2斷面并進行洞內接收時，A4斷面隧道僅進行了初期支護，且無臨時仰拱，盾構施工產生了水平側向壓力，造成A4斷面隧道初期支護局部變形或整體位移。為此，沿A4斷面隧道間隔0.5m布置I22a臨時十字撐(見圖5)，并通過鋼板焊接至初期支護鋼拱架上，采用砂漿回填A2斷面主體結構與A4斷面初期支護間隙(見圖6)，以傳遞盾構施工產生的側向壓力，抵抗結構變形。

圖5 臨時十字撐示意

圖6 混凝土回填區示意

現場實時監測結果表明，盾構接收過程中，遠離接收端渡線段初期支護變形量微小；由于盾構刀盤對周邊土體具有擠壓作用，靠近接收端渡線段初期支護存在水平位移，但未影響結構安全；渡線段中隔墻變形微小，處于正常受力狀態。

4 結語

1)在強、全風化花崗巖和礫質黏性土等弱透水地層中，采用后退式注漿工藝可有效降低鉆孔階段地表失水固結沉降，有利于控制注漿施工對周邊環境的影響。

2)進行注漿加固時，應根據實際注漿情況合理調整注漿孔間距。注漿效果較差時，可通過加密注漿孔、降低單孔注漿壓力等措施，在提高注漿效果的同時有效控制地表和初期支護變形。

3)注漿參數應根據注漿孔深度變化實時調整，對于弱透水地層，以保證充填效果為前提。隨著注漿孔深度的增加，注漿壓力需逐漸提高，注漿量也應相應提高。

4)由實際施工過程中初期支護變形情況可知，靠近接收端渡線段初期支護變形較大，遠離接收端渡線段初期支護變形較小，可在遠離接收端適當加大臨時十字撐布設間距。