城市轨道交通暗挖与盾构小净距并行隧道施工

葛 取 平

(南宁轨道交通集团有限责任公司，广西 南宁　530000)



城市轨道交通暗挖与盾构小净距并行隧道施工

葛 取 平

(南宁轨道交通集团有限责任公司，广西 南宁530000)

探讨城市轨道交通工程等基础设施建设中隧道工程施工现状，对南宁市轨道交通工程案例进行具体分析，阐述小近距并行暗挖隧道和盾构隧道施工技术及施工过程中采取的具体措施，指出这种施工技术具有广泛的实用价值和应用前景。

城市轨道，隧道，暗挖，盾构，小近距

21世纪，是一个科技发展日新月异的世纪,地下空间的利用日益受到关注和重视，我国基础设施领域取得了令人瞩目的成就,尤其是城市轨道交通取得了前所未有的发展，隧道工程的数值模拟取得很大进步，设计和施工技术水平也有了很大提高。隧道穿越地质情况越来越复杂，与建(构)筑物间距离和埋深越来越小，小近距并行、上下重叠交叉等情况逐步增多，隧道工程实际面临的降水、地层加固等施工工艺和施工方法有待进一步研究、完善和推广，以适应工程建设需要。

1　隧道施工现状

新奥法利用施工监控措施，监测围岩变形和应力，调整支护结构控制变形，充分利用地层地质条件，围岩本身自承能力得到最大限度的发挥。新奥法在隧道实践广泛应用并得以推广。理论对实践起到指导作用，国内学者利用 FLAC，ANSYS 等分析软件对双孔重叠、交错、平行的实际工程项目进行了施工动态数值模拟，同时借助于模型试验，考虑近距离双孔平行、重叠、交错隧道开挖相互影响因素，取得一定成绩。工程实践中，施工方法可选择较多，仅台阶法就有两台阶、三台阶、三台阶七部开挖等；在软弱围岩中以中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)和双侧壁导坑法使用较多；在城市轨道交通工程中大断面隧道开挖时交叉中隔壁法(CRD法)使用较广泛；结合工程实际，特别是降水成功后，三台阶预留核心土法相比更快速、更经济。

2　工程概况

南宁市轨道交通工程某土建标承建2站+2区间+出入段线工程施工任务，其中百佛(百花岭站至佛子岭站)区间采用盾构法施工，左线区间长度为1 116.53 m；右线区间长度为1 116.36 m，隧顶埋深15.80 m～30.10 m。百佛区间东侧为出入段线，其中出段线到佛子岭车站，单线暗挖隧道长线412.32 m；入段线单线暗挖隧道长601.35 m，双线暗挖隧道长164.98 m，起止里程为RDK0+169.550～RDK0+334.53，为入段线折返线，采用三台阶法开挖。折返线出百花岭站后北行与百佛区间盾构隧道并行，隧道间净距2.29 m～4.44 m，轨面高差0 m～0.72 m。暗挖隧道与盾构隧道位置关系见图1。

由于多方面的原因，在百花岭站北端头暗挖隧道不具备施工条件，需在RDK0+334.53处增设竖井工作面，存在暗挖隧道与盾构隧道并行施工。湖南科技大学采用隧道与地下工程专业有限元软件MIDAS/GTS，选取里程RCK0+173.445～RCK0+193.445(对应百佛正线里程ZSK28+729.306～ZSK28+749.306)作为模型的纵向计算长度，盾构机推力取1 000 t，建立并行隧道施工模型，分析计算得出：盾构先行产生的围岩位移小，结构轴力和弯矩极值小于矿山法先行方案，建议采用盾构先行方案。

2.1工程地质

折返线洞身穿越岩层主要为⑦1-2，⑦1-3，⑦2-2，⑦2-3及⑦4层，各层特征如下：泥岩、粉砂质泥岩⑦1-2层：标贯击数31 击/30 cm～50击/30 cm，单轴抗压强度为1.25 MPa～1.59 MPa。泥岩、粉砂质泥岩⑦1-3层：标贯击数大于50击，单轴抗压强度值2.22 MPa～6.864 MPa。粉砂岩、泥质粉砂岩⑦2-2层：标贯击数为30击/30 cm～45击/30 cm，单轴抗压强度值1.02 MPa～1.23 MPa。粉砂岩、泥质粉砂岩⑦2-3层：标贯击数大于50击，单轴抗压强度值1.02 MPa～6.91 MPa。炭质泥岩⑦4层：标贯击数大于50击，单轴抗压强度值0.536 MPa～2.52 MPa。

2.2水文地质

沿线地下水主要有两种类型,分别为上层滞水和基岩裂隙水。

1)上层滞水，位于沿线人工填土和坡积粘性土层中，透水性、富水性弱，因填料和压实程度的差异很不均匀。主要是受大气降水补给，排泄主要为大气蒸发；上层滞水的水位、水量、埋深受补给条件影响，变化较大，稳定水位埋深0.6 m～12.0 m,水位埋深标高为79.05 m～93.13 m。2)基岩裂隙水，地下水主要赋存于下伏第三系半成岩泥质粉砂岩、粉砂岩⑦2-3层的裂隙中，具承压性，富水性差，属弱透水层。稳定水位埋深2.5 m～12.3 m，水位埋深标高为74.25 m～92.28 m。基岩裂隙水补给来源主要来自大气降水的入渗补给，沿含水层渗流排泄。

3　盾构隧道先行施工方案

3.1临时封闭暗挖隧道掌子面

盾构机进入并行段掘进时，立即停止暗挖施工并临时封闭暗挖掌子面。中、下台阶左右两侧初支跟齐并缩短台阶长度至5 m以内；上、中台阶于拱架拱脚位置采用28b型钢作为临时横撑，与初支拱架焊接牢固，间距1 m；取消核心土，掌子面横向设置Ⅰ28b型钢，间距1 m，与原隧道初支拱架间采用螺栓连接，同时增设φ22砂浆锚杆，间距1 m×1 m，锚杆与掌子面型钢焊接牢固。上中下台阶增设的28b型钢间均采用Φ22钢筋连接，连接筋间距1 m，内外两侧错开布置；设φ8单层钢筋网片，网格间距为150 mm×150 mm；临时横撑及掌子面均喷射360 mm厚C25早强混凝土，对暴露的岩土面实施全封闭。图2为暗挖隧道临时封闭掌子面示意图。盾构区间左、右线盾构机均超前暗挖隧道掌子面20 m后，按三台阶法恢复暗挖隧道开挖施工。

3.2盾构区间正线推进方案

在进入与暗挖隧道并行段的推进过程中，严格控制推进参数，推进参数如下：1)推力不大于1 000 t；2)速度控制在30 mm内；3)刀盘转速1.3 r/min；4)注浆量5.25 m3/环，注浆压力不大于4 bar；5)严格控制出土量，每环出土不大于65 m3。通过同步注浆及时填充管片后方空隙，减少施工过程中的土体变形，保证压注后强度上升得快，及时进行管片壁后的二次注浆，减少折返线复工后对成型盾构隧道的影响。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±100 mm。

4　具体加固措施

4.1地表注浆

暗挖隧道主要对穿过范围及隧道顶的填土层①2、泥煤层⑦4及粉砂岩层⑦2-2，进行地面预注浆加固。注浆管采用φ48 mm，壁厚t=3.5 mm钢管，注浆管间距为纵向1.5 m，横向1.45 m，错开布置。注浆加固平面范围为隧道外边缘线外扩1.1 m(隔离桩段)，隔离桩之外段2 m；竖向范围为入段线隧道顶以上8.6 m至⑦2-2砂岩层的底部。

4.2隔离桩

设计在折返线隧道与正线隧道间设置了φ1 200@1 500钢筋混凝土隔离桩，长62.45 m(RCK0+169.55～RCK0+232.00段)，隔离桩与折返线暗挖隧道净距为0.5 m，上、下桩端的嵌固深度均为6 m，隔离桩先行完成施工。

4.3降水施工

为降低隧道拱顶及侧壁所受水压力，确保隧道干作业环境施工。防止土体在开挖过程中发生坍塌，方便洞内施工作业，确保工程质量及施工安全，在暗挖施工期间进行降水。在矿山法隧道两侧各设置一排纵向降水井，降水井钻孔直径800 mm，井直径400 mm，

t=4 mm，其中RDK0+169.550～RDK0+300段降水井深入隧道底下深度h=15 m,单侧降水井间距为10 m,降水井沿隧道两排错开布置。RDK0+300～RDK0+334段降水井深入隧道底下深度h=15 m,单侧降水井间距为15 m,降水井沿隧道两排错开布置。降水井外径为800 m，中心抽水芯管为φ400 mm壁厚4 mm钢管，在管底上500 mm开φ20 mm间距200 mm×200 mm的圆孔，交错梅花形布置，管外包裹两层60木镀锌铁丝滤网；在钢管与孔壁间填充砾石滤水层，滤料采用直径为10 mm～20 mm砾石，地面以下2 m用直径20 mm～30 mm的风干粘土球夯实至地面。

4.4辅助措施

加强并行段的施工监测。当发现总变形量或变化速率超限时，对暗挖隧道初支背后注浆，对盾构隧道进行二次注浆并及时调整盾构机的推进参数。暗挖隧道临时封闭段自掌子面往后每隔5 m设1个断面，初支成环段按设计要求每10 m设1个断面。临时封闭段拱顶沉降共3个断面，沉降观测点9个；净空收敛3个断面，收敛观测点5组，掌子面变形观测点9个。地表沉降按原设计布置。盾构通过折返线时，监测频率为2次/d。盾构区间通过折返线暗挖掌子面20 m后，折返线恢复施工，盾构区间正线隧道对应折返线施工位置，每10环设置一个监测断面，每个断面包括1个沉降测点、1组收敛测点及1组水平位移测点，监测频率为1次/d。加强降水管理，对暗挖隧道未成环段，在盾构机通过降水井位置后，及时对降水井进行修复，通过一口，修复一口，修复后立即实施降水。

5　结语

盾构法隧道与暗挖法隧道小近距并行施工，相互扰动影响大，安全风险高，盾构隧道轴线控制难度大，借助数值模拟高科技手段，按照新奥法原理，加强监控量测，做好信息化动态施工管理，采取适当的技术措施和辅助措施，减小后施工隧道对先施工隧道支护结构的影响，实现盾构隧道与暗挖隧道同期施工，缩短工期6个月，节约施工成本300万元，产生显著的经济效益。在缩短项目工期的同时，也缩短了施工对周边环境及周边居民生活的影响时间，环保效益明显，带来一定社会效益，具有广泛的实用价值和应用前景，具有广泛的推广价值。

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[5]于书翰，杜莫远.隧道施工[M].北京：人民交通出版社，1999:1-6.

On underground excavation and shield small net-span parallel tunnel construction along urban rail traffic

Ge Quping

(NanningRailTrafficGroupCo.,Ltd,Nanning530000,China)

The paper explores the tunnel engineering construction in some infrastructure construction including the urban rail projects, analyzes the cases for the rail traffic projects in Nanning, illustrates the construction technique of underground excavation and shield small net-span parallel tunnel construction and the measures in the construction process, and points out the construction technique has extensive application value and application prospect.

urban rail, tunnel, underground excavation, shield, small net span

1009-6825(2016)08-0203-02

2016-01-04

葛取平(1979- )，男，工程师

U455

A