摘要：阐述盾构法施工中穿行式支撑台车在地铁区间隧道中的运用，针对重叠隧道小间距、距离长的特点，采用临时穿行式支撑台车体系有效的确保了在上下隧道同时施工安全，可为今后的重叠隧道设计、施工提供经验借鉴。
引言
随着大城市交通拥堵客观形势及国家对基础建设投入力度加大，尤其是地铁在施工中受周边环境的限制，城市轨道交通网络的增加，换乘车站的增多，重叠隧道的应用实例越来越多。国内已有部分盾构重叠隧道施工的成功范例（如深圳地铁1号线、3号线、5号线等）；因不同地质、水文及重叠方式，其施工力学行为、对周边环境的影响变形规律均存在较大差异，研究尚处于从个案上升到系统体系阶段。重庆市轨道交通五号线上下隧道间距小、距离长的特点，施工难道极大，按”先下后上”的施工原则，在上行隧道施工过程中，对下行隧道内进行土体注浆加固、采用全圆穿行式支撑台车进行同步支撑等措施，顺利完成了800多米的重叠段隧道施工，同时保障了地面建/构筑物的安全。
1、工程概况
重庆轨道交通五号线冉家坝站～大龙山站～大石坝站盾构区间，长3889.524m（单线延米），主要分布于龙山大道沿线。其中冉家坝站～大龙山站区间长486.66m，在区间末端左右线隧道呈上下重叠段，重叠段长182m，左右线隧道最小净间距仅1.5m，左右线洞身开挖范围内均为砂岩，围岩级别Ⅲ级。右线（上部隧道）拱顶埋深18.9～20.3m。大龙山站～大石坝站区间长度为1487.571m，在区间起始端隧道呈上下重叠段，重叠段长620m，左右线隧道最小净间距仅1.5m。区间左右线重叠段洞身开挖范围内均为砂质泥岩，围岩级别Ⅳ级。且线路左侧均为正在运营中的地铁六号线，与六号线区间隧道净距为6.5m。
2、工程重难点
左右线区间隧道上下重叠间距小，仅1.5米；距离既有线路距离近，净距离6.5米。隧道穿行地段地面交通繁忙、地面周边房屋密集，地面沉降要求高。对既有线路施工期间地层的二次扰动沉降的影响。
3、总体施工方案
为了有效的保证上下隧道同时施工、有效的控制地面建构筑物的安全。在先施工的下行隧道中进行土体注浆加固，在上下隧道即将重叠段部位提前安装全圆式支撑台车进行支撑，随上行隧道施工进度，支撑台车采用循环、交替移位对下行隧道进行支撑；重叠段施工完成后再行对上下隧道进行二次注浆处理，确保隧道结构与土体之间密实。
3.1总体施工原则及步骤
按照“先下后上”的施工原则，总体施工步骤：首先进行下部隧道掘进施工，同时在最后一节拖车对隧道顶部进行二次补充注浆。其次在下部隧道施工长度满足后可进行上部隧道施工。
4、关键施工技术
4.1盾构掘进技术控制
4.1.1由于隧道处于砂质泥岩地层、地面建构筑物较多，选择了土压平衡掘进机，掘进过程中采用土压平衡模式。上洞掘进速度控制在30~40/min，刀盘转速控制在2.0~2.5rpm/min，同步注浆压力控制在0.2~0.3Mpa，刀盘扭矩控制在2200~2600Km.m（同时与推力、速度匹配即可）。
4.1.2下行线必须超前施工，确保比上行线超前150米以上，这样可有效的提供支撑台车行走的距离，确保下行机车运输渣土等材料的畅通，否则将会影响上下行同时施工的安全性和上洞的连续施工。
4.1.3严格控制每一个掘进循环的渣土量，每一循环的出渣量偏差不得超出2m2，通过对每掘进0.3米进行检查一次出渣量，阶段性控制指标进行量化。
4.1.4掘进姿态控制，杜绝掘进过程中大幅度的轴线调整，掘进趋势不得大于9mm/米，避免管片安装困难、破损等情况发生。
4.2洞内支撑台车安装及循环支撑控制
重叠隧道施工中，上部隧道掘进施工受盾构机自重及振动等的作用下，下部隧道结构受力复杂，为有效降低上部隧道施工对下部已建成隧道结构的影响，在上部盾构机工作面前后一定范围内对应的下部隧道结构内架设临时内支撑系统（穿行支撑台车）。根据盾构主机长度及相应安全系数，设计支撑台车支撑范围为3倍盾构主机长度（分为3组支撑模板），台车自身配置电机、液压系统、穿行轨道等可实现自行移动，移动速度6.7m/min，移动期间可持续提供支撑力。重叠隧道支撑台车效果见图4.2-1、隧道支撑台车持续前移与盾构掘进关系示意见图4.2-2。
4.2.1支撑台车组装
支撑台车主要由主架、支撑模板、液压系统、行走系统、下部模板吊装系统等部分组成。按照台车轨距2400mm在隧道既有轨两侧纵向间距1500mm布置枕木，并安装43钢轨，尽量保证走行轨道中心线应和隧道中心线重合，铺设误差不得大于30mm，钢轨10m范围内直线误差不超过15mm，然后用丝杆将枕木支撑好。
同步支撑台车主架安装就绪，再利用升降油缸、边模油缸、底模油缸将第一组模板安装就位，然后利用丝杆对支撑模板进行局部调整，让支撑模板和混凝土管片完全贴合，并预加一定外力，保证每组五环支撑模板，每环支撑模板（5块）与底部枕木（2块）自身形成一个封闭的整环，从而对混凝土管片进行保护，见图4.2-1。
第一组支撑模板组装、调试完成后，主架和第一组支撑模板分离，由主架行走系统驱动，主架移动至下一组模板支撑位置，同第二步操作，让第二组五环支撑模板，每环支撑模板（5块）与底部枕木（2块）自身形成一个封闭的整环，按照同样方案调试第三组支撑模板。
4.2.2支撑台车随上部隧道掘进换步前移
上部隧道盾构掘进至第二组模板上方位置时，操作液压系统，将主架和第三组支撑模板分离，由主架行走系统驱动，主架向隧道后端移动至第一组模板支撑位置，拆除第一组支撑模板上丝杆，利用主架在升降油缸、边模油缸、电动葫芦等作用下将第一组模板脱模，向隧道中心线方向收回至最小状态，支撑模板收回至主架上便可以实现向前移，待盾构继续掘进至下一支撑循环时，重复第二、三、四步，让支撑模板交替向前，使其每一组模版可实现穿行式台车进行隧道支撑。同时，掘进过程中，对支撑台车应力随时进行监测。
5、监控量测分析
该项目全部采用第三方单位进行监控量测，重叠隧道施工监测项目为：隧道水平净空收敛、隧道变形测量、地表（地面）沉降、支撑轴力等。第三方监测单位通过监测数据分析，重叠隧道施工期间，地面建构筑物的沉降均控制在2mm以内，隧道支撑体系无变形，洞内下行结构管片无破损和无变形情况。
6、结论
全圆式穿行支撑台车在重叠隧道施工中的成功运用，克服了极小净间距重叠、上行隧道施工，下行台车同步移动，下行线隧道同时施工等难题；成功实现了上下行隧道同时施工，大大提高了工程的机械化程度，节省了大量的时间，提高了施工进度，进一步缩短施工周期，降低了施工成本，形成了良好的经济效益；且重庆地区重叠盾构法施工隧道也尚属首例，轨道五号线重叠隧道无论是地质条件、周边环境的复杂性、盾构重叠隧道的设计和施工难度均达到较高水平。这种施工工艺为国内类似工程提供了经验和参考；也为类似工程的设计提供了思路，同时，该穿行式支撑台车已获国家专利认证，在今后的重叠段隧道施工中有待进一步提升。
参考文献
[1]郭晨.近距离重叠盾构隧道施工影响的数值模拟[D].成都：西南大学土木工程学院，2009。
[2]潘明亮.深圳地铁城区单洞双层重叠隧道施工技术[J].铁道工程学报，2004（2）：21-25。
[3]张文强。重叠隧道施工对桩基托换区的沉降影响分析[J].隧道建设，2006，26（1）：56-58。
论文作者:罗于恺
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/4
标签：隧道论文; 台车论文; 盾构论文; 模板论文; 间距论文; 区间论文; 管片论文; 《建筑学研究前沿》2018年第30期论文;