摘要：本文依托成都轨道交通18号线工程土建4标段富水砂卵石地层地铁盾构重叠隧道施工，以工程地质与水文特征为出发点，分析了重叠段施工的难点，提出了施工过程中切实可行的技术方案，解决了盾构施工对周围土体及既有隧道的扰动，最大限度减小施工影响，确保了盾构掘进施工的安全，提高了施工效率，为富水砂卵石地层地铁盾构隧道重叠段施工提供了有益参考。
关键词：轨道交通；重叠隧道；盾构施工；富水砂卵石地层
0引言
近年来，随着我国经济的快速发展和城市化建设的加快，城市地铁在城市发展中发挥着越来越重要的作用。目前国内大中城市地铁已经网络化分布，当地铁修建达到一定程度后，在修建过程中不可避免地会遇到临近或者穿越构筑物、既有地铁或新建地铁隧道互相交错等问题[1]。地铁线路出现交叉重叠时，当线路间垂直间距较小时，后建隧道由于开挖卸荷作用会使先建隧道衬砌产生附加应力，如果新建隧道在施工过程中控制不当，将会引发地表塌陷、管片开裂漏水等工程事故[2]。
成都地区多为富水砂卵石地层，土体松散，自稳性差，隧道线路出现上下重叠时，盾构施工相互影响大，盾构施工控制难度较大，故富水砂卵石地层交叉重叠隧道的盾构施工的研究显得尤为重要[3]。
1概述
成都轨道交通18号线土建4标盾构施工包含兴隆站-天府新站-龙泉山隧道进口盾构区间和出入段线盾构区间，因区间内森瑞公司及周围林地等因素，出入段线盾构隧道与正线盾构隧道部分采用盾构法施工，导致出入段线隧道与正线隧道右线部分线路成上下交叉重叠状态，上部隧道底部距下部隧道顶部距离较小，加上盾构机自身重量较大，致使施工难度、安全风险急剧增大。
根据上述情况，本文针对地铁重叠段施工技术进行研究，其目的是保证安全穿越隧道重叠段，力求隧道成型质量合格。通过系统的研究总结出一套地铁隧道重叠段施工技术，为类似工程施工提供参考。
图1 右线盾构隧道与出入段线盾构隧道平面关系图
表1 出入段线与右线重叠段参数
.png)
2技术难点分析
（1）上下部隧道重叠，增大盾构施工时的安全风险。
（2）洞内注浆加固及土体加固量大，控制困难，易造成成型隧道管片错台、破损。
（3）重叠段较长，钢支撑加固量大，隧道内水平运输与钢支撑加固同时进行，安全隐患大，易影响应力监测，数据精度要求高。
3重叠段施工关键技术研究
3.1下部隧道掘进施工控制
（1）盾构机掘进参数
根据盾构施工前期情况，总结优化推进参数，进行严格控制，包括：刀盘和土仓压力，出土量和掘进速度、螺旋机转速、千斤顶总推力等，以保证开挖掌子面的稳定，最大限度减少对地层扰动和开挖过程中的地层损失。
（2）严格控制出土量
施工过程严格控制出渣量，对“质量”和“体积”两个指标进行双控，掘进中实际出渣量控制在理论出渣量的98%～102%之间。当出渣量小于理论范围时，在下一环适当的减少土仓的压力设定值，调整在0.2bar内。
（3）同步注浆
同步注浆采用单液浆，同步注浆率为1.5，同步注浆压力为1.2倍的静止土压力。为防止注浆使管片受力不均产生偏压导致管片错位、错台及破损，同步注浆时须对称均匀的注入。盾构推进过程中及时同步注浆并适当加大注浆量，及时填充衬砌和地层之间的空隙。
（4）二次注浆
在盾构拼装约8环处再以同步注浆层和围岩层为主要填充对象（即突破同步注浆层）进行二次注浆，采用水泥-水玻璃双液浆，压注可能存在较大空隙一侧，主要由注浆压力控制，注浆压力由地层条件确定，弥补同步注浆的不足，必要时重复二次注浆。
3.2土体双重加固
（1）下部隧道洞内加固
下部隧道洞内加固，即为同步注浆和二次注浆。
（2）夹层土体加固
下部隧道在掘进过程中同步注浆和二次注浆的基础上，对重叠段夹层土体进行注浆。上部隧道重叠段掘进完成后，在重叠段对夹层土体进行注浆。上、下隧道靠近夹层部分120°范围通过吊装孔开孔注浆进行加固。下部隧道由下往上、上部隧道由上往下对两重叠隧道中间的夹层土体注浆加固。
3.3下部隧道加固
临时支撑设计为：立柱采用HW250×250钢焊接在一起，其余采用HW200×200钢焊接，斜撑采用10号槽钢连接，支撑结构见图2、图3。所有构件连接均采用坡口双面焊焊接，焊缝高度不小于10mm。钢支撑与盾构管片的接触面加设300×200×20mm的钢板，在钢板与管片间设置10mm橡胶垫或木楔。将全部临时钢支撑安装完毕后，将钢支撑水平和竖直主要受力构件进行加肋焊接，重点在形成支撑结构四边形体系的四个角上，增加结构体系的刚度、稳定性。
在钢支撑及管片上布置应力检测装置，实时进行钢支撑及隧道监测，及时进行掘进参数调整。
图2 钢支撑加固平面图
图3 钢支撑加固剖面图
3.4上部隧道掘进施工控制
（1）掘进准备
为保证上部隧道盾构机顺利通过重叠段，避免在重叠段造成不必要的停机，进入重叠段前在具备开仓条件时选择合适的位置进行开仓检查，进行刀具检查更换和泥饼清理。并备足施工材料，满足重叠段盾构施工。
（2）掘进参数控制
表2 掘进参数
.png)
（3）出土量控制
严格控制出渣，切不可多出土，防止造成隧道上方空洞。巡查地表情况；并监测地表沉降，如果沉降过大，则需加大土仓压力，保压推进，直到地表沉降控制在允许的范围内。
（4）施工测量控制
①盾构机姿态控制测量
上部隧道掘进时，盾构机水平偏差控制在±10 mm以内，竖向偏差控制在-50～0mm，垂直趋向控制在0～3mm/m，并尽可能保持盾尾间隙均等。盾构机姿态每10环检测一次。
②管片姿态监测
每掘进5环对管片进行监测一次，根据检测结果复核盾构机姿态。
③下部隧道钢支撑应力检测
上部隧道掘进前采集应力初始值，上部隧道到达重叠段后，每掘进5环采集一次。
④地表、管片监测
监测频率为掘进面前后小于20m时测1～2次/天，掘进面前后小于50m时测1次/2天，掘进面前后大于50m时测1次/周。
4结语
（1）“先下后上”掘进施工，降低了施工安全风险，重叠段施工安全实施。
（2）洞内加固注浆及隧道间夹层土体加固的双重方式，使隧道及地层稳定，沉降变化控制在了要求范围内。
（3）通过对钢支撑结构及隧道进行实时监测，实时了解管片及钢支撑受力状态，下部隧道拱顶及管片位移控制在了要求范围内。
（4）施工过程中，不断总结优化掘进施工参数，盾构机缓和平稳的从下部隧道通过，下部隧道保护良好。
参考文献：
[1]宁文光.富水小净距交错重叠地铁隧道施工技术研究[D].北京交通大学，2011.
[2]王秀丽.复杂环境下大坡度、长距离、小净距重叠隧道盾构掘进关键技术研究[D].西南交通大学，2017.
[3]黄园园.砂卵石地层交叉重叠隧道盾构施工结构与环境控制研究[D].西南交通大学，2013.
论文作者:陈洋洋
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/29
标签：盾构论文; 隧道论文; 管片论文; 注浆论文; 地层论文; 地铁论文; 卵石论文; 《基层建设》2020年第2期论文;