广州市城市建设工程监理公司 广州 510060
摘要：近年来，随着中国经济的高速发展，城市发展越来越大，对交通的要求也越来越高，为解决交通问题，各地地铁建设及城轨建设如火如荼。随着建设线路的不断增加，不可避免地会出现各线路交叉的情况，同时由于各线路建设时间或管理方不同，常常造成交叉处无法同时施工，存在新建线路下穿或上跨已建线路的问题，对原建线路会造成质量及安全影响，这时对已有线路隧道的保护措施就很重要，本文以某市城市轨道交通区间盾构隧道施工下穿已建某城轨环线隧道为例，对盾构下穿既有隧道进行风险分析及采取的措施进行总结，为今后类似工程提供参考。
关键词：盾构下穿；既有隧道；风险控制
一、工程概况
某城轨环线与某市城市轨道交通七号线西延线在陈村站换乘，两线交叉于某市城市轨道交通七号线西延线YCK0-927.574~YCK0-909.116处。承包商投入的盾构机为直径Φ6280的泥水土压双模式盾构机，可根据需要随时进行切换掘进模式，以满足已建隧道及地表沉降控制需要。
1、下穿段平纵断面图
1）下穿段平面布置图
某市城市轨道交通七号线西延线陈村~陈村北站区间右线盾构始发后，经过21.750m在里程YCK0-929.905处开始下穿，于YCK0-913.901处通过某城轨环线陈村1号隧道结构边线；陈村~陈村北站区间左线盾构始发后，经过25.462m后在里程ZCK0-926.193处开始下穿，于ZCK0-909.116处通过结构边线，平面相交夹角约为77°。
2）下穿段纵断面图
陈村~陈村北站区间纵向曲线在YCK0-930.077处变坡，陈村站段为2‰上坡，韦涌方向为25‰下坡。土建工程区间隧顶距离某城轨环线陈村1号隧道底最近竖直距离为0.578m，相对位置纵断面布置图如图1所示。同时在某城轨环线上方存在一道过街通道与其正交（与陈村~陈村北站区间平行），盾构下穿时也应加强监测。
图1 陈村~陈村北站区间左右线与广佛环位置关系图
3）某城轨环线陈村1号隧道概况
陈村1号隧道位于某市陈村镇，设计里程：DK30+333~DK30+748.5，隧道全长415.5m，隧道起始点濒临鱼塘，在DK30+520~DK30+660段下穿赤花村居民区，于DK30+665~DK30+715段下穿白陈公路，其终点与陈村车站相接。本工程明挖主体结构采用地下一层现浇钢筋混凝土矩形框架结构，单箱双室，结构总宽度15.9m，总高10.065m，底板厚0.9m，顶板和侧墙厚0.8m，中隔墙厚0.6m，主体结构全长415.5m。
2、工程地质概况
下穿段地质条件较差，根据初勘钻孔显示，隧道洞身范围内为淤泥质土、粉细砂层和粉质黏土，洞身范围以下存在较厚<7-3>全风化泥质粉砂岩，<7-3>粉砂岩岩石组织结构已大部分破坏，但尚可清晰辨认，矿物成分已显著变化，节理裂隙较发育，岩体较破碎，岩芯呈密实状，岩质较软，手捏易碎，局部节理裂隙面可见铁锰质渲染，土状者遇水易软化崩解。隧道拱顶至某城轨环线结构底板之间为淤泥质土和淤泥，再往上为粉细砂层。淤泥质土<2-1B>呈深灰～灰黑色，主要由粘粒及有机质组成，具腐味，夹少量粉细砂、中粗砂，偶见贝壳碎片及腐木，饱和，流塑，干强度及韧性低，全线广泛分布，呈层状或透镜体状分布于填土层之下，常与薄层淤泥质砂构成互层。洞顶以上存在较厚砂层，主要为淤泥质粉细砂、粉细砂，呈灰黑色、深灰色等，饱和，松散～稍密，颗粒级配良好，以石英质为主，淤泥含量约占20～25%，局部夹薄层状淤泥质土或粘性土。
二、施工存在风险及控制措施
1、盾构下穿后造成某城轨环线明挖隧道位移施工风险及控制
1）重难点及施工风险分析
盾构掘进对周围地层会产生一定扰动，扰动程度与相对距离成正相关，即距离越近影响越大，根据加固设计图可看出盾构外边线与板凳桩间距约1.5m，与某城轨环线隧道结构底板最小距离2.2m，因此盾构下穿某城轨环线时将可能会对隧道上方明挖结构产生明显影响，盾构如此近距离侧穿桩基和下穿箱涵对施工控制水平提出较高要求。
2）对策分析
（1）掘进参数
掘进参数主要控制掘进模式、推力、掘进速度、刀盘转速、扭矩、土仓压力、渣土改良剂掺量、姿态控制、螺旋机转速等。结合本标始发段地层，掘进模式采取土压平衡模式最为有利，推力不大于1500T，在破地连墙时掘进速度控制在10mm/min以内，土层中30mm/min以内，刀盘转速不宜过快，螺旋机转速需与掘进速度密切结合，以达到维持土仓压力稳定为准。姿态控制要细腻，特别是在穿墙过程中，不能频繁纠偏，更不能过大纠偏，以免卡住盾体。掘进各参数需要根据现场实际确定，可适当调整。
同时本标配置的泥水土压双模式盾构机，在地质情况特殊的地段可即时转换成泥水平衡模式，保证掌子面稳定。
（2）信息法施工
掘进过程中，不仅要加强参数控制，更要做好地面监测工作，包括地表沉降监测、某城轨环线明挖段位移监测等，并采用监测数据自动采集系统，做到24小时全过程把控，加强监测对掘进的指导作用。合理设定监测预警值，一旦监测数据超过预警值，立即停止掘进，分析原因，采取补救措施后才能恢复掘进。
2、造成过街通道沉降或上浮施工风险及控制
1）重难点及风险点分析
在某城轨环线挖隧道上方顺盾构轴线方向存在过街通道（陈村站C出入口），离隧道拱顶12m左右，下穿某城轨环线明挖隧道时已完成施工。在下穿段，某城轨环线明挖段主体顶板为过街通道底板，沉降变形将基本与某城轨环线明挖段一致；在始发加固段过街通道直接位于盾构隧道上方，距离隧道拱顶12m左右，两者之间土层为淤泥质土和粉砂层，始发段地下水丰富，虽然经过搅拌桩加固，但依然存在始发时漏浆或塌方，造成水土流失、结构底板架空的风险。
2）对策分析
过街通道在下穿段与某城轨环线明挖段连为一体且位于其上方，沉降及移位受某城轨环线影响，控制措施基本与明挖段结构一致，需要同时控制。在未过明挖段之前始发段加固及过完明挖段之后，在加强掘进参数控制和测量监控的同时，应做好加固注浆的应急准备，考虑到连续墙较深（大于12m），可在过街通道底板穿孔注浆。
3、盾构穿越连续墙时盾体卡住施工风险及控制
1）重难点分析
某城轨环线明挖隧道先于盾构施工，在盾构下穿时需穿过某城轨环线明挖隧道围护结构地下连续墙，为方便盾构通过，避免连续墙钢筋对盾构刀具甚至螺旋机产生破坏，设计文件提出在DK30+698.5~DK30+730.5段范围地下连续墙预留地铁七号线延长线通过条件，即在一定范围（高×宽=8.5m×11m）采用玻璃纤维筋，以便盾构掘进破除通过。
此处风险主要有两点：
1.下穿段处于盾构始发段，且处于上下变坡点的位置，盾构机的姿态不易控制，为顺利穿越连续墙增加了一定风险；
2.玻璃纤维筋局部替代钢筋考虑到钢筋笼施工质量，即是严格控制钢筋笼加工和混凝土浇筑，依然存在钢筋笼上浮的可能，此时非常有必要详细了解下穿段地基加固和围护结构的施工情况，以避免发生不必要的风险。
2）对策分析
经几何分析，盾构刀盘开挖直径6280mm，前盾6250mm，中盾6240mm，尾盾6230mm，连续墙厚1000mm。经分析，前盾最大偏转角为0.86°，中盾最大偏转角为1.15°，尾盾最大偏转角为1.43°。为了避免盾体被连续墙卡住，必须在盾构穿墙之前将盾构机姿态调正直，在下穿过程中要控制姿态的稳定，不能发生较大偏差，直至盾尾脱离连续墙。
三、结论
该案例中的盾构隧道区间已顺利下穿完成，通过严格按风险分析所制定的相应对策进行组织施工，施工过程中精细管理，严格监测，该线路左、右线区间盾构下穿完成后，某城轨环线隧道监测点最大沉降量为-2.94mm，达到理想的控制效果。
论文作者:许宏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/15
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