盾构近距离下穿地铁既有线路施工技术研究

张群群

（中建隧道建设有限公司，重庆 401320）

1 工程概况

深圳地铁9号线BT项目9104-2标人民南站～向西村站区间左线长822.131 m，右线长821.541 m，线路出人民南站后即下穿地铁1号线，后沿春风路向东继续行进至向西村站，本区间最大线路纵坡17‰，最小竖曲线半径为3 000 m。区间施工采用“先隧后站”方式过人民南站，车站长约168.6 m。

人民南站～向西村站区间自人民南站出站后，下穿既有地铁1号线罗湖站～国贸站区间盾构隧道，左线穿越段起止里程为：ZDK23+846.22～ZDK23+868.917，右线穿越段起止里程为YDK23+845.853～YDK23+868.398。

2 穿越前准备

2.1 施工方案及技术交底

穿越地铁1号线施工所需技术方案均已编制并通过审批，并由我部技术负责人组织对项目管理人员及盾构作业班组人员进行了安全技术交底。

2.2 监测点布设及初值量测

以人～向区间线路中线为基准，两侧10 m范围内每隔5 m布置1个监测断面，其余每隔10 m布置1个监测断面。穿越段地铁1号线左右线洞内各布置9个监测断面。沿地铁1号线线路走向，每隔10～15 m布置1个地表监测点，左右线线路上方各布置8个监测点。

2.3 盾构施工参数的总结与优化

截至目前，我部已成功穿越海关宿舍，船步街住宅楼，广深铁路等建构筑物，周边环境安全可控，地表及建构筑沉降均控制在允许范围内。在对既有施工参数的统计分析，并参考监控量测数据的基础上，我部对穿越地铁1号线设定的施工参数进行了进一步优化。

（1） 实际土仓压力略高于理论土仓压力0.1～0.3 bar。

（2） 同步注浆量由6 m3/环增加至7 m3/环，确保同步注浆能够有效填充建筑空隙。

（3） 穿越段出渣松散系数按照1.5考虑，即70 m3/环。

（4） 推进速度宜控制在20～30 mm/min，避免因推进速度过快造成同步注浆压力过大，且填充不均匀。

（5） 单环纠偏量控制在±5 mm以内，避免因纠偏过大产生的过量超挖。

（6） 脱出盾尾后的沉降是控制沉降的关键，应根据监测数据及时补充注浆。

2.4 设备准备

穿越地铁1号线之前，对盾构机及后配套设备进行一次彻底的检修。主要包括刀具维修及更换，土压力计校准或更换，推进系统、渣土改良系统、油脂系统的检修维保等，确保盾构机能够以良好的机况连续施工穿越地铁1号线。

目前右线盾构机刀盘已顶推至人民南站大里程端地下连续墙，正在进行换刀作业。对周边滚刀磨损超过5 mm，正面滚刀磨损超过15 mm及异常磨损刀具进行全部更换。同步进行盾构机维保，确保刀盘6路泡沫管及盾尾4路同步注浆管畅通，其他设备能够正常运转。

2.5 物资准备

在下穿施工前，对施工所需要的物资设备进行全面盘点和补充，确保管片、注浆材料、机械设备、零料配件等能够满足穿越期间的一切需要。同时，必须储备足够的应急抢险物资并单独存放，保证发生险情时可以立刻到达抢险现场并投入使用。

2.6 人员准备

在穿越施工前，对项目管理人员及盾构作业班组人员进行优化调配，在穿越过程中，实行领导带班制度，全面负责施工技术管理和工序组织。

2.7 施工工期安排

盾构掘进段循环时间计算：盾构掘进按60 min/环考虑，管片安装按40 min/环考虑，每6 m一次的接水管施工与管片拼装施工平行作业，每6 m一次的接钢轨施工与盾构掘进施工平行作业，其他出渣、管片运输等影响时间按20 min/每环考虑，则每循环需时间为：T=60+40+20=120 min。则每天进度指标为：24×60/120=12环，考虑外界干扰计划每天进度指标10环。正穿地铁1号线左线在晚上23：30～7：30，将正穿时间与地铁1号线运行时间避开。

2.8 施工监测

下穿地铁1号线施工过程中对既有线进行自动化监测。监测项目为既有隧道变形及管片接缝张开量。远程监测系统由传感器子系统、数据采集与传输子系统和数据管理分析子系统构成。

3 穿越后分析

3.1 穿越时刀盘结泥饼

右线盾构在2014年10月13日换完所有滚刀，紧接着切割人民南车站东端头连续墙，于2014年10月25日盾尾成功脱出地铁1号线右线轮廓线，历时12天。

当刀盘距离1号线边缘4 m时，掘进参数出现异常。刀盘扭矩达到4 000 kN·m以上，总推力2 000 t，掘进速度2～7 mm/min，此时渣温达到约50 ℃。

经检查泡沫发生器堵塞，泡沫流量显示正常，但没有和空气充分接触发生反应，发泡效果较差，渣土无法改良，致使盾构推进人向区间第3～4环时，刀盘迅速结泥饼。

经对泡沫系统处理后，发泡效果显著提高，第4～8环推进参数明显改善。由于刀盘距离地铁1号线只有约4 m，气压开仓处理风险太高，泥饼无法清除，只有推出地铁1号线影响范围，才可开仓处理泥饼。

在推进第8环时刀盘喷水堵塞，使刀盘中心无法喷水来缓解结泥饼现象，导致泥饼现象更加严重，但此时无条件进行清理泥饼。

由于刀盘喷水堵塞，泥饼现象更加严重，致使掘进速度慢，扭矩过大，渣土温度较高，温度约60 ℃，只有加大泡沫用量改良渣土来缓解泥饼现象。

为改良土质及降低渣温只有加大泡沫量及发泡率，但效果并不理想，造成喷渣严重，清理渣土时间较长。

3.2 处理措施

（1） 整修泡沫系统。

把6路泡沫发生器全部拆开进行清理，再把所有泡沫管路清洗干净，保证泡沫系统正常。由于距离1号线比较近，为保安全没有进行开仓清理泥饼。

（2） 停机保压控制沉降。

保持土仓压力不变，气压置换土压。在盾体和盾尾周围注入大量聚氨酯，填充外围空隙，起到封水、保压、防盾体被抱死，在盾尾进行二次补浆，起到保压控制沉降。

（3） 土仓加入化合物。

土仓加入适量分散剂，为保持掌子面土体稳定进行短时间浸泡，浸泡时间控制在4小时内，但其浸泡效果不能保证。

（4） 开仓处理，清理泥饼。

在成功穿越地铁1号线后，盾构掘进至26环，盾尾距离地铁1号线右线中心线7.36 m，距离右线轮廓线4.40 m。在安全距离情况下，进行气压开仓清理泥饼。

3.3 沉降控制

原则：同步注浆足量，二次注浆适量。同步注浆量增加至7 m3/环，注浆速率应与推进行程匹配，每环应在推进油缸行程达到1 650 mm左右时完成注浆，确保同步注浆浆液能够均匀填充建筑空隙。同步注浆压力控制在0.35～0.4 MPa。将同步注浆管路由盾尾拆出，连接至已脱离盾尾的管片上进行跟踪二次注浆。跟踪注浆每3环进行一次，注浆位置固定为已脱离盾尾的第3环管片 （即当前推进环数退后5环），注浆压力控制在0.5 MPa以内。二次补浆要根据自动化监测数据及时调整，避免注浆量过大、压力过高，使地铁1号线隧道管片隆起和漏浆现象发生。

4 结语

近距离下穿既有线路时主要做好下穿时物资、设备、人员的准备，在下穿时严格控制掘进参数，根据地质及自动化监测情况适当调整掘进参数，做好同步注浆及二次补浆施工，把握各个施工环节顺利安全下穿既有线路。