关于盾构施工重叠隧道的安全管控措施的探讨

摘 要：随着城市轨道交通线路的增多，线路间的交叉重叠不可避免，增加施工难度的同时也提高了安全风险等级，因此需要在重叠区间施工时采取一定的管控措施来保证施工的安全可控。结合大量的施工与设计经验，探讨了盾构施工重叠隧道时可以采取的安全管控措施，达到保证施工安全的目的。

关键词：盾构施工；重叠隧道；安全管控措施

城市的轨道交通网络一般由多条线路组成，随着时间的推移，线路的增多，地铁建设将遇到大量的重叠隧道。重叠隧道的施工过程中，新建隧道与已建隧道的相对位置处于不停的相对变化之中，将面临着如何解决隧道之间在施工过程中地层再次扰动产生的土体效应和已建隧道结构的受力、变形的变化等影响到隧道结构的整体安全问题，文章结合施工经验列举出了常见的重叠隧道施工安全管控措施。

1 施工顺序的确定

为有效控制盾构掘进的沉降二次叠加的影响，尽量减少盾构掘进过程中对先建隧道结构的影响，采用“先下后上”的施工顺序（先施工位于线路下方的右线隧道，再施工上方的左线隧道），以减少后建隧道的施工对地表沉降和先建隧道的二次扰动影响。

2 安全管控措施

2.1 地面加固

通过对以往施工经验的总结，当区间左右线隧道主体净间距小于3.5米时，为保证隧道及周边建筑物的安全可靠，可以采取从地面对隧道全断面进行三轴搅拌加固，加固范围为区间结构顶部、底部及两侧各3米。加固范围土体抗压强度等需满足设计要求。

2.2 二次深孔注浆

当隧道下穿铁路、河流等风险源时，左右线上下净距小于3.5米段，可采用洞内管片背后二次深孔加强注浆加固。利用每环管片上预留的多个注浆孔，打入PVC注浆管进行注浆，管片出盾尾后即可进行。浆液可采用超细水泥浆液，注浆压力为0.4～1.2兆帕。

2.3 下方隧道移动式支撑加固

为了有效降低上方隧道施工对已建成下方隧道结构的影响，可在上方隧道盾构工作面前后一定范围对应的下方隧道结构内架设临时内支撑系统，以缓解上方隧道盾构施工过程中对下方隧道管片的竖向位移，解决施工过程中下方隧道管片的纵向螺栓的抗弯、抗剪强度不足问题，确保下方隧道的安全。

2.3.1临时支撑加固体系

可以在下方隧道内架设临时的支撑加固体系，抵抗上方隧道施工过程中，盾体下方隧道管片环缝之间因垂直错动产生的剪力；提高下方隧道纵向刚度，减少下方隧道垂直弯曲变形；下方隧道影响范围衬砌环内的支撑不能卸力，必须提供持续支撑，随着上方隧道的掘进，临时支撑加固体系不断移动调整。

2.3.2移动式支撑台车加固体系

移动式支撑台车采用液压油缸作车组顶推、橡胶轮做隧道支点，保证每环管片均有支点柔性支撑。

移动式支撑台车设计时应考虑台车尺寸、长度满足隧道结构尺寸，支点采用铸铁轮心压橡胶支点与管片接触。移动式支撑台车构造平面见图1。

移动式支撑台车移动方式采用不卸载移动，其移动方式有整体顶推移动和分车组移动方式2种：

整体顶推移动。由第一车组顶推油缸做主推油缸和第六车组的侧油缸做附推缸，将整体车组不卸载顶推移动，移动速度同上方隧道（左线）盾构推进速度。

分车组移动。因荷载过大整体顶推移动无法完成时采用分车组移动方式。由第五车组的4组油缸同步顶推第六车组移动（五推六）、四推五……后推一的方式进行不卸载顶推移动。

2.4 下方隧道设置钢支架

上方隧道施工时，为减小对下方已建隧道的影响，可在下洞设置钢支架。钢支架应在隧道外加工，并应进行整环试拼装，合格后编号，给洞内拼装创造条件。钢支架与管片间设缓冲材料，固定于钢支架上，采用丁腈软木橡胶，宽140毫米，厚10毫米。每环管片设置2道钢支架（管片中心对称布置），每道环缝设置1道钢支架。

钢支架应沿隧道纵向应采用型钢安装固定，型钢安装过程中应考虑平面曲线的影响。每环型钢腰部拼装节点设1个千斤顶，与型钢端板有效固定并做好限位措施。

环向型钢拼装完成后，通过千斤顶施加型钢轴力，使得型钢（通过缓冲材料）与管片紧密接触。环、纵向钢支架安装时均应避开管片注浆孔。

2.5 下方隧道压重

为防止上方隧道施工过程中的卸载作用和地质条件的影响，使已建下方隧道发生上浮，应考虑对已建下方隧道进行压重。压重采用轮式压重车进行压重。压重参数根据施工过程中的试验进行确定，确保已建右线隧道在上方隧道（左线）盾构掘进过程中不上浮。

2.6 上方隧道盾构始发及接收

上方隧道（左线）盾构始发及接收属于架空盾构始发及接收，施工时需搭设始发及接收平台。始发平台的荷载需考虑盾体本身的重量、负环管片的重量、施工荷载，接收平台荷载也要考虑盾体本身的重量、施工荷载等。上方隧道（左线）盾构始发、接收平台采用柱梁结构的钢平台。荷载通过始发（接收）架传递至钢平台三根主梁上，主梁与钢管支撑柱平板式焊接。构始发、接收钢平台见图2。

2.7 上下重叠隧道盾构掘进控制

2.7.1掘进参数控制

土仓压力应根据覆土性质、厚度确定，并结合出土量、地表沉降情况适时调整，以刀盘前方不产生隆起为土仓压力设定原则。刀盘转速、刀盘扭矩、总推力、掘进速度等施工参数应根据地质条件、盾构机类型等情况而定。

严格以理论出土量为盾构出土控制值，每环出土量偏差不能过大，定期检查出土量。避免大幅度的轴线纠偏动作，盾构纠偏原则为“勤纠、少纠”施工阶段隧道轴线偏离设计轴线不得大于±50毫米。

2.7.2注浆

同步注浆宜采用水泥砂浆硬性浆液，并根据地表沉降情况适时调整注浆量。盾构穿越后考虑到环境保护和隧道稳定因素，根据地表沉降及出土量情况，如发现同步注浆有不足的地方，通过管片中部的注浆孔进行二次补注浆，补充一次注浆未填充部分和体积减少部分，从而减少盾构通过后土体的后期沉降，减轻隧道的防水压力，提高止水效果。

3 结束语

目前，盾构法施工已经在各大城市的地下铁道施工中被广泛应用，其特有的安全施工管理问题不可忽视，特别是重叠区间的施工风险较大需要高度重视。

文章结合盾构法施工实践，对盾构法隧道施工及重叠区间施工过程中的各种安全控制措施进行了探讨，希望通过安全控制措施的实施引导施工现场的安全管理，从而更好地预防事故的发生。

参考文献：

[1] 张晓军.盾构重叠隧道近接地表建筑物安全控制技术研究[J].广东公路交通，2011.

[2] 张志勇.盾构施工对周围环境影响研究综述[J].现代隧道技术，2002.

作者简介：杨卓平（1982-），男，工程师。