软土地区小间距盾构施工技术

□文/王佩芬

软土地区小间距盾构施工技术

□文/王佩芬

文章针对水平逐渐接近的小间距隧道进行研究，对先行隧道采取了一系列加固措施，在后行隧道施工过程中对先行隧道台车支撑，隧道收敛，管片浮沉进行监测，根据监测情况优化施工措施，顺利通过了小间距段施工。

小间距；隧道；盾构；软土

1　工程概况

天津地铁2号线建国道—天津站区间天津站接收段隧道间距从距离接收洞门处87m位置的6m，逐渐减少到接收洞门位置的0.98m。小间距区段的地层主要为粉质粘土、粘土、粉土及粉细砂，局部为淤泥质土。盾构隧道穿越范围内的土层为51粉质粘土、61粉质粘土、72粉土层，距隧道下方2m左右存在一层厚度约10m的74粉砂层。

隧道左右线分别采用2台海瑞克加泥式土压平衡盾构进行掘进，先施工左线后施工右线，盾构机均在天津站明洞接收

2　小间距段加固措施

2.1水平冻结

采用“杯状”冻结，冻结长度11m，前3m全断面冻结加固，后8m环形冻结加固，见图1。

图1　冷冻加固布孔剖面

2.2小间距注浆

完成左线的接收后，需再次对小间距段进行注浆加固（隧道内进行）并进行洞门的注浆封堵工作，左线小间距段为最后20环管片，管片为特殊管片，每环注浆孔位16个。

2.3左线隧道轮式台车[1]

先行隧道施工完成后采用支撑台车对成型隧道进行支撑并利用临时支撑进行完善。

1）支撑台车。支撑台车采用液压系统，共计2套液压站，单组滚压缸φ100mm缸径，行程180/200mm，环向6个，共96个油缸；组推缸φ180mm缸径，行程450mm，在台车连接处采用2组油缸2×2=4（个），φ100mm油缸顶推力8t，φ180mm油缸顶推力40t，见图2和图3。

图2　轮式支撑台车

图3　轮式支撑台车

实心橡胶轮直径φ250mm、宽150mm、轴径φ65mm、轮压10t。一组4个，环向6组×4=24（个），共384个。盾构推进过程中系统液力控制在16 MPa，工作压力12 MPa。

轮式支撑台车满足对小间距的支撑要求；可提前对管片施加一定的预顶力（10 kN），使支撑与管片紧密接触，防止因支撑不到位导致管片发生错动。

3　施工措施

3.1盾构掘进姿态控制措施

在冰冻体内盾构机纠偏较为困难，掘进过程中应严格控制，应将盾构机掘进姿态按照洞门实际测量轴线进行掘进。应注意的是，由于冻结体下部融化的影响，一般将垂直方向的盾构机偏差控制在比设计洞门高10～20mm。

3.2掘进参数选择及渣土改良技术措施

在后行盾构隧道小间距施工过程中需做到匀速、连续、均衡施工。掘进过程中始终保证土仓压力与作业面水土压力的动态平衡，控制好盾构掘进姿态，刀盘掘进时不能正对已成型隧道，保证盾构机姿态背离已成型隧道。后施工的隧道在掘进时向土仓加注发泡剂等润滑剂，减小刀盘所受扭矩，同时降低总推力。

3.3同步注浆的控制

后施工隧道在同步注浆施工时可适当降低3、4号注浆管的设定注浆压力0.05～0.07 MPa（主要依据为与之对应的土压力大小相当）。同时考虑到地面沉降控制将存在很大难度，提高1、2号注浆管的设定注浆压力，特别需要增大1号注浆管的注浆压力使盾构隧道顶部空隙填充满，同步注浆压力取土压力的1.3倍即0.27～0.3 MPa之间，根据地面沉降和左线隧道姿态数据进行调整。

3.4加强对先行隧道的监测

对先行隧道每天进行跟踪监测，发现存在轴线向后施工隧道方向产生偏移10mm以上时，则需在后施工隧道内进行二次注浆，二次注浆压力取1.0～1.1倍的静止水土压力，最大不超过0.35 MPa。

4　监测

4.1监测方案[2]

对隧道净间距＜3m的部位（420～440环）进行针对性监测。通过监测和分析各种施工因素对地表变形的影响，提供改进施工。及时掌握施工过程中，支撑台车的内力变化和右线盾构推进之间的关系。当其超出设计最大值时，及时采取有效措施，以避免支撑台车因受力过大而导致破坏，引起局部围护结构失稳乃至整个支护系统的破坏，结合工程需要，监测项目见表1和图4。

表1　监测项目

图4　监测布点

支撑台车内力监测通过钢筋计的应力计算来监测，测量断面选择在支撑台车3、9点方向的支撑臂上。施工过程中，根据仪器内置钢弦的频率变化计算相应受力。

4.2监测数据分析

左1～左8代表左线隧道远离右线隧道侧测点，右1～右8代表左线隧道邻近右线隧道侧测点。

1）管片浮沉。正常盾构区间测量数据显示盾构施工完成后有1mm的下沉，小间距段左线隧道施工完成后受右线施工影响最大沉降位置在430环，两线间距为2.14m，累计沉降为1.98mm，进入加固区后沉降略有减小。总体来看，右线隧道施工对左线隧道沉降影响很小，见表2。

表2　管片浮沉累计变化mm

2）隧道收敛。正常盾构区间测量数据显示盾构施工完成后有1mm的下沉，小间距段左线隧道施工完成后受右线施工影响最大沉降位置在430环，两线间距为2.14m，累计变化为1.5mm，进入加固区后沉降略有减小。总体来看，右线隧道施工对左线隧道沉降影响很小，见表3。

表3　管片收敛累计变化mm

3）支撑台车内力。考虑采用的监测手段，个别点监测数据存在偶然误差，监测数据基本上能够反映在后行隧道施工过程中对先行隧道的影响规律，台车支撑受力变化较为平缓且累计变化值远小于初始受力，见表4。

表4　支撑台车内力累计变化kN

5　结论及建议

1）在软土地区平行小间距隧道施工时，通过对先行隧道注浆加固、台车加固等措施，能够有效降低后行隧道施工时对先行隧道的扰动，保证了工程顺利实施。

2）小间距隧道若存在曲线段的情况，要先施工内侧隧道后施工外侧隧道，同时控制好盾构姿态，刀盘尽量背离既有隧道。

3）两条隧道应错开施工，先行隧道注浆加固体等保护措施完成后，后行隧道才能施工。

4）后行隧道施工时及时进行同步注浆、二次（或多次）注浆措施，有效减少由于近距离双线隧道施工带来的地面沉降。

5）对先行隧道每天进行跟踪监测，发现存在轴线向后施工隧道方向产生偏移4mm以上时，应在后施工隧道内进行二次注浆，注浆位置为发生偏移处对应的后行隧道管片注浆孔。

6）在后行盾构隧道小间距施工过程中需做到匀速、连续、均衡施工。

[1]方东明，李平安.小间距长距离上下重叠盾构隧道施工关键技术[J].隧道建设，2010，30（3）：309-312.

[2]王启耀，郑永来，凌宇峰，等.近距离双线盾构隧道施工相互影响的监测与分析[J].地下空间，2003，23（3）：229-233.

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.020

□U455

□C

□1008-3197（2015）03-52-03

□2015-01-05

□王佩芬/女，1982年出生，工程师，硕士，天津市地下铁道集团有限公司，从事市政工程技术管理工作。