土壓盾構近距離并行在建隧道施工方案與措施

李 博，趙俊杰

（1.中鐵二十一局集團軌道交通工程有限公司，山東 濟南 250000；2.上海工程技術大學城市軌道交通學院，上海市 201620）

0 引言

伴隨我國城市地鐵建設的日益發展，地鐵線路日益增多。在一些城市，多條地鐵線路同時施工的局面比比皆是，新建盾構隧道穿越既有建筑物或多條隧道并行施工的情況愈來愈頻繁。盾構掘進必將對周圍地層產生一定的擾動，從而影響周邊結構物的安全性和穩定性。雖說我國已經在盾構法用于地鐵隧道建設中累積了豐富的經驗[1-2]，但由于地質條件的差異性和不確定性,以及地下工程周邊環境的復雜性等因素的影響[3]，地鐵盾構近距離穿越既有隧道或者新建構筑物問題仍然是盾構施工中經常遇到的難點問題[4-6]。

蘭州地鐵2 號線出入線暗挖隧道與主線公定區間盾構隧道在接收端存在并行段，暗挖和盾構施工的原設計方案為“暗挖完成后再行盾構施工”。由于受拆遷、地質條件和環境等因素影響，暗挖施工進度滯后，從而影響主線盾構施工進度。為保證主線公定區間隧道如期貫通，將原設計方案變更為“左線接收端影響范圍45 m 暗挖暫停開挖，待盾構貫通后，再行開挖”。為保證盾構施工出洞安全風險可控，對影響范圍內暗挖區域采取了深孔無收縮雙液（WSS）注漿等措施。同時，為防止管片側移現象發生，對盾構管片采用了增加環向支撐，另并行施工影響范圍45 m 內布設測斜孔，以實時監測盾構掘進過程對暗挖隧道的影響。以下將結合具體工程概況和施工過程監測，對該施工方案和措施的效果進行分析和探討。

1 工程概況

蘭州市城市軌道交通2 號線一期工程2-KC-2標段，西起公交五公司站，東至定西路站。沿線包含公交五公司站、公交五公司站～定西路站區間、定西路站、排洪南路停車場、停車場出入場線。

公交五公司站～定西路站區間，右線長827.998 m，左線長732.794 m。該區間起于公交五公司站大里程端，以地下方式敷設，沿火車站東路與排洪南路停車場出入線并行，后下穿排洪溝，止于定西路站小里程端。公定盾構區間與出入場線暗挖隧道的位置關系如圖1、圖2 所示。

圖1 盾構區間與出入場線位置平面示意圖

圖2 盾構區間與出入場線位置斷面示意圖（單位：mm）

其中，對于區間與停車場出入線并行段，原設計施工方案為：

（1）出入場線暗挖區間先貫通（襯砌完成），然后盾構下穿和并行通過。

（2）公定區間左線接收端45 m 范圍地上和地下無加固處理措施。

（3）對于暗挖區間，在L/RK 0+024.300～L/RK 0+069.300 范圍內采用徑向注漿方式對盾構與暗挖隧道間土體進行加固處理。注漿管長度2.5 m，環向間距1.2 m，縱向間距1.2 m。采用水泥漿注漿，注漿管采用φ32×3.25 鋼焊管。加固后，土體的無側限抗壓強度不應小于10 kPa。

由于受拆遷、地質條件和環境等因素影響，暗挖隧道施工進度滯后，從而影響主線盾構施工進度。為保證主線公定區間隧道如期貫通，將原設計方案變更為“左線接收端影響范圍45 m 暗挖暫停開挖，待盾構貫通后，再行開挖”。具體變更實施方案及其對應處理措施如下所述。

2 變更后施工方案及措施

變更后工序方案：公定區間左線盾構先行出洞，與左線盾構并行段45 m 暗挖隧道暫停開挖，待左線盾構貫通后再行施工。

變更后施工安全應對措施涉及范圍為：公定區間盾構隧道接收端45 m，即并行段。暗挖和盾構分別采用不同的施工處理措施。

（1）暗挖區間施工應對措施

a.北側邊洞，從車站往東30 m 范圍，進行洞內深孔W SS 注漿，拱頂上2 m，拱底下1 m，暗挖結構外擴2 m 范圍內注漿。同時取消本次變更范圍內（北側邊洞）掌子面超前注漿，以及與盾構正線小凈距徑向注漿。其中，WSS 全斷面注漿設計圖如圖3、圖4所示。

圖3 WSS 全斷面注漿橫斷面圖

圖4 WSS 全斷面注漿平面圖（單位：mm）

b.中導洞中隔墻施工完后的臨時換撐須及時架設。

c.增加與正線區域夾土層的土體測斜孔布置，車站端須加密布置。中導洞內增加水平位移監測點。盾構通過時須增加監測頻率。

（2）公定盾構區間施工應對措施

a.暗挖隧道開挖前對成型管片增加環向支撐措施。為防止暗挖隧道后期開挖過程已成型管片一側開挖卸載，造成管片側移現象發生，在暗挖隧道開挖前對成型管片增加環向支撐措施，每2 環布置環向鋼支撐進行管片穩定性加固。環向鋼支撐結構及布置圖如圖5 所示。

圖5 環向鋼支撐結構橫斷面布置與設計

b.接收端加強監測并增設變形監測點。在調整施工工序后，原有盾構施工地表點、管線點、建筑物點的加強監測，同時在左線接收端增設4 個測斜孔監測點。測點布設原則是：接收端地表點按照每10 m一個斷面，每個斷面上布設9 個點，每個點間距5 m，并在兩個斷面中間增設一個隧道中心線點；管線監測點同樣按照10 m 進行布設，建筑物點在建筑物四角以及每邊增加測點，間距不超過20 m。各監測點布置斷面如圖6、圖7 所示。

圖6 各監測點布置平面（單位：mm）

圖7 各監測點布置斷面（單位：mm）

3 施工過程監測及效果評價

根據上述施工方案，左線盾構并行段45 m 范圍內先行施工。整個施工從2020年10月30 日開始至2020年11月3 日，并行段施工結束。在施工過程中，對暗挖區隧道凈空收斂、拱頂沉降、地面沉降和土層水平位移進行了實時監測。各項監測結果分別如下各圖所示。

（1）暗挖隧道各測點凈空收斂和變化規律

暗挖隧道各測點凈空收斂和變化規律如圖8 所示。

圖8 暗挖隧道各測點凈空收斂變化曲線

如圖8 所示，布設在拱腰處的凈空監測點，每隔15 m 一斷面設凈空收斂測線。在盾構先行施工過程中，從盾構并行段開始，10月31 日各測點收劍值較大，且各測點值較分散，到在11月2 日盾構施工通過并行段后，收斂值逐漸減小，各測點值相對較集中。盾構推時過程中對并行段的暗挖隧道凈空也產生了一定的影響，但影響程度較小，暗挖隧道整體相對穩定。

（2）暗挖隧道拱頂沉降值和變化規律

暗挖隧道拱頂沉降值和變化規律曲線如圖9 所示。

圖9 暗挖隧道拱頂各測點沉降值及變化曲線

如圖9 所示，沿北側邊洞隧道軸線45 m 范圍內每隔15m 在拱頂設一測點作沉降曲線。在并行段10月31 日盾構推進開始時，隧道拱頂各測點沉降值最大值3.1 m m。隨著盾構的推進至盾構出洞，各沉降值均逐漸減小，并趨于穩定。各測點累積沉降值也有差異，越靠近盾構暗挖隧道部分拱頂沉降值越大，變化也越明顯。由此可見，盾構近距離并行施工造成了在建暗挖隧道下沉，但是沉降值較小，在合理范圍內，不會對襯砌結構造成損傷或破壞。這也進一步體現了在暗挖區段采取WSS 全斷面注漿加固措施效果明顯，對阻止暗挖隧道沉降或變形發揮了關鍵作用。

（3）盾構接收端地表沉降變化曲線

盾構接收端地表沉降變化曲線如圖10 所示。

圖10 盾構接收端地表沉降值及變化曲線

如圖10 所示，以接收端610 環地表橫斷面在隧道中軸線上設一監測點，后3 m 一個間距向兩邊各設兩個監測點作地表沉降曲線。在盾構接收端施工中，各測點產生了明顯的地表沉降。從10月31 日開始至11月3 日，盾構推進過程中，地表沉降值累積近40 mm，單日增長速率高。11月3 日到11月7 日期間，地表沉降基本趨于穩定。這說明，盾構接收端施工對地表沉降影響較大。從現場情況來看，沉降較大的部分原因是接收端覆土相對較淺，且地表淺層有一地下水管滲漏使土體軟化。另外，相比較而言，盾構施工對接收端地表沉降的影響相對于暗挖隧道拱頂沉降非常顯著。這也從另外一個角度體現了并行段暗挖隧道采用WSS 全斷面注漿加固拱施對阻止隧道拱頂沉降的有效性。

（4）土體不同深度水平位移變化規律

在施工過程中，盾構接收端共增設4 個測斜孔，對土體不同深度水平位移進行加強監測。從10月30日開始監測至11月7 日全過程監測盾構并行段施工過程，在4 個孔均監測到了土體水平位移的明顯變化，總體變化規律基本一致。其中近暗挖隧道區的3 號測斜孔監測數據如圖11 所示。

圖11 施工中土體沿深度水平位移變化曲線

由圖11 可見，布設在各層土的中部或界面上的土體分層水平位移監測點，沿不同的深度，土體水平位移變化差異較大，整體呈現水平位移隨深度不斷增加的趨勢，并在深度13～14 m 處水平位移出現最大值，該區域正是處于盾構隧道埋深區域。從10月31 日盾構開始推進至11月3 日出洞期間，水平位移增長較大；11月3 日至至11月7 日期間水平位移增長較少，基本趨于穩定。這一變化規律與圖10 所示的地表沉降規律一致，但是累積最大水平位移僅為8.2 mm，相對于地表最大沉降其值較小。這可說明本文所述的施工方案與措施對于土體水平位移的控制效果明顯。

4 結論

綜合上述施工方案和措施及施工過程中不同區域監測數據的匯總分析，主要結論如下：

（1）蘭州地鐵2 號線出入線暗挖隧道與主線公定區間盾構隧道并行施工的變更方案和措施可行，按計劃工期實現了左線盾構與暗挖隧道并行段安全出洞，暗挖隧道已施工部分襯砌結構未受影響，施工過程安全可控，效果明顯。

（2）對于盾構隧道與暗挖隧道并行施工方案的制定，重點和難點在于盾構開挖出洞對在建暗挖隧道的影響，以及控制并行區域內土體的水平位移，施工過程中水平位移對于并行隧道的相互影響大于豎向位移。從監測數據來看，本方案較好地限制了暗挖隧道土體的水平位移，保證了并行段在建暗挖隧道結構的安全。

（3）本文中采取的盾構隧道與暗挖隧道近距離并行的施工方案和措施，可為同類型工程施工方案的制定提供參考。此外，文中給出的施工監測所得各類數據對于盾構隧道與在建暗挖隧道近距離并行施工力學特性的理論計算研究也具有一定的科學意義和參考價值。