地铁盾构区间近距离施工洞内加固措施

李春喜

地铁盾构区间近距离施工洞内加固措施

李春喜

（苏州市轨道交通集团有限公司，江苏苏州 215004）

为控制施工变形，减小近距离盾构隧道施工的影响，需对邻近隧道进行加固处理。文章结合苏州轨道交通1号线工程，对盾构隧道洞内加固措施进行介绍，监测数据表明，采取加固措施后的隧道各项指标均能较好地满足设计和实际需要。

地铁；隧道施工；盾构；近距离施工；洞内加固

1　概述

由于受城市交通走廊的制约，城市地下铁道区间隧道往往不得不采用近距离隧道穿越，盾构施工越来越多，因此小间距盾构隧道屡见不鲜，尤其是在长三角地区。换乘形式和建构筑物的影响是隧道采用近距离施工的2个主要影响因素。

如何控制施工变形，减小对邻近已建隧道的影响已经成为目前盾构法隧道工程中的热点问题之一。国内一些同行已经对此问题作了相关研究，林志等对近间距双线大直径泥水盾构施工相互影响的施工技术和施工参数进行了相关研究［1］，曾小清等对双线并行盾构隧道的相互影响进行了数值模拟［2］。廖少明等考虑纵向剪切传递影响，探讨了不同地基变形模式下，隧道结构纵向变形及结构内力解析表达式［3-4］。

近距离施工隧道对先施工隧道的影响主要表现为隧道水平位移、竖向沉降、椭圆度以及管片受力的变化［5］。虽然通过优化盾构施工参数，信息化监测，严格控制土仓压力，及时同步注浆等可以减少对相邻隧道的影响，但盾构的施工控制与施工经验关系较大，仍需考虑采取一定的保护措施，减小对先施工完成隧道的影响。

盾构隧道近距离加固施工，可以采用的保护方法有地面预先加固方案和洞内处理方案，其中地面加固可以选用搅拌桩、旋喷桩、地面深层注浆及钻孔桩隔断［6-8］。旋喷桩工法造价相对较高，且宜形成较大水泥块影响盾构施工，地面深层注浆质量不宜保证。相对来说采用洞内处理措施基本可以做到风险可控、施工操作不受外界影响、对环境无污染、费用较低，通过加大施工管理及过程控制可以做到盾构近距离施工的安全。

本文针对苏州轨道交通1号线的具体工程实例，分析了对洞内措施的实施效果。

2　工程概况

苏州轨道交通1号线广济路站为1、2号线的换乘站，1号线为侧式站台，线路线间距为9.2 m。两端区间采用土压平衡盾构施工，隧道外径6.2 m，内径5.5 m。随着线路向两端延伸，两隧道净距自3 m逐步扩大至6.8 m。考虑隧道间距小于4.5 m，除去端头加固端已有加固措施，共有约85 m长距离需考虑采取近距离施工保护措施。盾构在广济路站调头施工，后建隧道与先建隧道的时间相差不大。

隧道通过的地层主要为粉土层、粉砂层及粉质粘土层，大部分位于粉土层和粉砂层。

3　洞内处理措施

经过比选，本盾构隧道采用以下洞内处理措施进行加固：

（1）增加环宽1.2 m管片的注浆孔，由原来的每环6个增至16个，每22.5°一个，位于隧道环向中心线上。对先建隧道进行洞内二次注浆，要求注浆范围为隧道两侧各120°，注浆厚度不小于2 m，注浆体强度不小于1 MPa，并根据监测结果，在隧道位移大于5 mm时进行压浆纠偏。注浆范围如图1所示。

图1　先建隧道洞内注浆范围

（2）在隧道内增设内支撑，加强盾构隧道的整体刚度。内支撑采用整圆器及水平向加强肋，每5环采用一个整圆器，整圆器之间采用14a槽钢加强肋连接，共施工10个整圆器循环安装使用，如图2所示。考虑到盾构调头施工，先建隧道内管片、土方和同步注浆运输车的通行，整圆器下部进行了预留。如先建隧道不存在运输问题，可对整圆器进行调整，加强其刚度。

（3）提高管片配筋等级一个级别，减小管片受力变化造成的影响。

（4）加强管片收敛变形及竖向和水平位移的监测，并加强管片外观裂缝的监测，具体监测要求可参考相关规范标准确定。

4　监测结果分析

为了确保已建右线隧道的安全，在左线盾构隧道施工时应该加强对右线隧道的施工监测，并根据监测结果及时调整盾构掘进参数。

图2　整圆器内支撑的形式

4.1监测内容及测点布置

（1）在右线隧道的衬砌环上每5环布设1个沉降点，监测区间隧道结构体垂直位移。

（2）在右线隧道的衬砌环上每5环布设1个水平位移点，监测区间隧道结构体水平位移。

（3）在右线隧道近距离加固范围内每5环布设1个监测断面。

4.2监测频率及报警值

（1）监测频率。

左线施工前，进行初始观测，取3次稳定测值的平均值作为初始值，右线隧道在该区域施工时，开始进行连续观测，观测频率为每天2次，直至盾构推进通过该区域，地层稳定为止。

（2）报警值。

报警值按照下列要求进行：地铁隧道结构设施绝对沉降量及水平位移量≤10 mm；2 mm/d；隧道收敛变形累计值≤10 mm；2 mm/d。

4.3施工监测结果及分析

通过对已建盾构隧道竖向及水平位移、隧道收敛的监测，发现隧道竖向隆沉基本在-2.0 mm～+5.0 mm，“-”为下沉，“+”为隆起，隧道最大沉降为-2.1 mm，最大隆起为9.5 mm。隧道隆沉无明显的规律，且均在±10 mm以内，隧道隆沉指标对近距离施工的相互影响不敏感。

（1）隧道水平位移。

隧道水平位移为-7.0～+5.0mm，“-”为背向施工隧道，“+”为靠向施工隧道。除一组监测点存在正值外，其他监测点反映的均为背向施工隧道的位移。图3为靠近车站端头15环处的一个监测点的水平位移随时间的变化。监测数据表明，随着盾构的推进，先建隧道受到开挖面土压力及盾构侧面摩阻力的挤压，隧道向外侧偏移，随着盾构施工的推进，盾构机远离该监测点，土压力减小，水平偏移量逐渐趋于稳定，最终水平位移在7 mm左右波动。

图3　隧道水平位移随时间变化的曲线

（2）隧道收敛。

隧道收敛值为-5.7～+5.5 mm，“-”为水平向直径变小，“+”为水平向直径变大。图4为靠近车站端头15环处的一个监测断面的收敛值随时间的变化。监测数据表明，先建隧道受到盾构隧道施工的影响，侧面土压力增大，隧道水平向直径变小，随着盾构推进，由于同步注浆不及时及空隙不能完全填充，产生土体损失，侧面土压力逐渐变小，隧道水平向直径变大，随着时间的增加，盾构的远离，侧面土压力趋于稳定，右线已建隧道收敛值趋于稳定，最大值不超过6.0 mm，满足要求。

图4　隧道收敛值随时间变化的曲线

从监测结果可知，近距离施工对先建隧道存在一定的影响，会造成隧道侧向位移及侧面受力变化，采用洞内处理措施后盾构隧道各项监测指标满足要求。洞内处理措施的可实施性及实施效果均较好，可为类似工程借鉴参考。

5　结论

通过对盾构近距离施工保护方法的介绍和比选以及洞内处理措施的具体介绍和工程实施效果的监测，得出以下结论和建议：

（1）盾构近距离施工对相邻隧道造成的影响主要为侧向侧面挤压及位移和土体损失造成的侧压力减小。对相邻隧道的保护采取地面搅拌桩加固、钻孔桩隔断和洞内处理措施3种方案均较为可行。

（2）地面搅拌桩加固和钻孔桩隔断方案工法成熟，施工质量有保证，实施效果可靠，在地面交通和周边环境允许的情况下可优先选用。

（3）洞内处理措施与地面搅拌桩加固和钻孔隔断桩方案相比，不会对地面交通和环境造成影响，可实施性较高，实施效果可以满足要求。

（4）洞内二次注浆效果不易检测，需加强注浆施工的管理和过程监控。

对基底沉降、水平位移和收敛变形的监测证明，采取加固措施后隧道的各项指标均能满足设计和实际的需要，该工程实例可以为类似地质情况的小净距段施工提供参考。

［1］林志，朱合华，夏才初.近间距双线大直径泥水盾构施工相互影响研究［J］.岩土力学，2006，27（7）：1181-1186.

［2］曾小清，张庆贺，曹志远.地铁工程双线盾构平行推进的相互作用［J］.同济大学学报（自然科学版），1997，25 （4）：386-389.

［3］廖少明，白廷辉，彭芳乐，等.盾构隧道纵向沉降模式及其结构响应［J］.地下空间与工程学报，2006，2（4）：566 -570.

［4］邵华，张子新.盾构近距离穿越施工对已运营隧道的扰动影响分析［J］.岩土力学，2004，11（25）：545-549.

［5］黄新民.近距离平行盾构隧道施工期间的相互影响分析［J］.铁道建筑技术，2008（B12）:181-183.

［6］刘建航，候学渊.盾构法隧道［M］. 北京：科学出版社，1991.

［7］周文波.盾构法隧道施工技术及应用［M］. 北京：中国建筑工业出版社，2004.

［8］张庆贺，朱合华，庄荣.地铁与轻轨［M］.北京：人民交通出版社，2002.

Reinforcement Measures for Shield Metro under Adjacent Construction

Li Chunxi
（Suzhou Rail Transit Group Co. Ltd.， Suzhou 215004， China）

In order to control construction deformation and reduce the influence of adjacent construction， existing tunnel must be reinforced. Combining with the rail transit engineering of line 1 in Suzhou city， the reinforcement measures for shield metro under adjacent construction are introduced， and the monitoring results show that the indicators of tunnel reinforced meet the requirements of design and practice.

metro； tunnel construction； shield； adjacent construction； tunnel reinforcement

U455.43

A

1672-9889（2015）01-0033-03

李春喜（1968-），男，山西晋中人，高级工程师，主要从事高速公路、城市轨道交通建设管理工作。

（2014-04-25）