摘要：社会经济不断开展推动了中国交通建造职业的不断进步，而面对城市人口的迅速增长，地铁建造已经成为了城市交通建造非常重要的构成部分。作为城市根底交通建造的地铁关于城市经济开展有着重要的促进效果，有利于大众的出行便利，为城市的可持续性开展供给了重要根底，可是面对地铁线路的不断扩大，在实际的地铁建造过程中很简单呈现新旧地铁地道的重合，所以研讨地铁地道下穿既有地铁施工技能是非常有必要的。本文扼要介绍了地铁地道下穿既有地铁的施工技能，经过列举实在工程实例的具体施工技能运用，提出在进行施工过程中应当注意的施工技能关键，以期为中国地铁交通建造供给参阅。
关键词：地铁地道；WSS加固技能；支护开挖
中国幅员辽阔，不一样区域地质条件之间存在很大的区别，这就对铁路施工技能提出了比较高的要求，在铁路建造中，为了缩短施工间隔、节省工程本钱，常常需求开挖地道，为火车的通行供给便利，不一样地势地貌的地道开挖作业也是不一样的，在进行铁路施工时，需求根据地质的构成状况，对施工技能进行相应的调整，拟定愈加合理的施工计划，确保地道施工质量，进步铁路运转的安全性。
1杂乱地质条件下铁路地道施工技能剖析的重要性
建筑铁路的意图是为交通运输供给更多的便利，只有确保铁路施工质量，才干进步铁运转的安全性，非常好的表现铁路交通运输效果，地道作为铁路运输道路中的重要构成，对铁路运输起到了通车和维护的效果，在铁路正常运转中起到了不行代替的效果。铁路地道重要包含山岭地道、水下地道、城市地道三种，其中山岭地道建筑工程是最多的。在开挖地道的时候，会遇到各种杂乱地质，对施工形成影响，假如没有对于地质构成特色，对施工技能进行具体的剖析，拟定科学合理的施工计划，在施工过程中可能会发作各种意外景象，导致施工无法顺畅进行，无法确保施工质量，简单引起施工安全事故和交通安全事故，所以，在不一样地质条件下，对铁路地道施工技能进行剖析，能够为施工计划的科学性、合理性供给最大保证，完成铁路地道的顺畅施工，确保了铁路工程质量。
2工程概况
广州市轨道交通7号线一期工程【施工4标】土建工程【钟村站～汉溪长隆站】区间右线起止里程为YDK8+659.100～YDK10+133.840（长链3.835m），右线全长1478.575m；左线起止里程为ZDK8+659.100～ZDK10+133.840（短链3.472m），左线全长1471.268m。
在里程为ZDK10+077.916～ZDK10+099.671（右线里程YDK10+084.031～YDK10+106.018）处，隧道与已建成的地铁三号线盾构隧道直交。七号线左线下穿对应三号线里程（环号）为：右线YDK18+366.5（31环）、YDK18+361.0（34环）、YDK18+358.0（36环）、YDK18+355.0（38环）、YDK18+350.5（41环），左线ZDK18+368.5（29环）、ZDK18+364.0（32环）、ZDK18+361.0（34环）、ZDK18+358.0（36环）、ZDK18+353.5（39环）；七号线右线下穿对应三号线右线YDK18+387.0（18环）、YDK18+382.0（21环）、YDK18+379.0（23环）、YDK18+376.0（25环）、YDK18+372.0（28环），左线ZDK18+392.5（14环）、ZDK18+388.0（17环）、ZDK18+385.0（19环）、ZDK18+382.0（21环）、ZDK18+377.0（24环）），三号线隧道为盾构法隧道，盾构下穿处里程为运营三号线隧道底部埋深15.88～16.11m，拟建七号线隧道顶部埋深为17.72～17.95m，隧道间垂直间距约1.84m。
七号线隧道与三号线隧道正交处掘进通过之后，左线约33m、右线约27m即到达七号线汉溪长隆站西端盾构吊出井，因此在盾构穿越三号线之后，盾构从破除连续墙至洞门浇筑完成期间洞门不漏水对于三号线的变形控制都变得十分重要。
拟建七号线隧道处在竖曲线变坡点附近（左线从上坡坡度28.562‰变化至2‰，右线从上坡坡度27.955‰变化至2‰）；平面上该段处于半径1500m的圆曲线上，近似于直线；地表主要为汉溪大道，地表有一座临时刚便桥，人流量较大。地表区间隧道下穿地铁三号线平面关系详见三号线与七号线隧道位置关系图。
七号线汉溪长隆站在施工时未将该区域的管线进行迁改，该段区间隧道附近管线复杂，具体参见盾构穿越区域管线图。
广州地铁三号线列车运行频率高，人流量大，营运时间每天6：00至23：30。
3盾构下穿地铁三号线施工措施
考虑到正在运营的三号线底部距离拟定线七号线顶部约1.84m，若采用单纯的土压平衡模式掘进，对既有三号线会产生一定的沉降，经过多方讨论及研究，拟采用土压平衡模式和微扰动模式两种模式相结合的模式进行掘进施工。
3.1盾构分阶段穿越三号线控制措施
根据拟建的七号线隧道与已建成的三号线隧道的平面位置关系，盾构过三号线施工将整个施工过程分成三个阶段：盾构穿越前阶段、盾构穿越阶段及盾构穿越后阶段。每个阶段时间范围为：从盾构刀盘面进入相应环号至盾尾通过相应环号。具体参见图4～6盾构分阶段过三号线示意图及表4盾构分阶段过三号线范围表。具体每个阶段应该采取不同的施工控制措施。
3.1.1盾构穿越前阶段
在该阶段施工可能产生的风险主要为：施工参数不稳定，造成对三号线隧道造成扰动；测量问题造成在该阶段需要急纠姿态；设备问题造成需要长时间停机，引起地层沉降等。
在盾构穿越前阶段主要需要采取的措施包括：
（1）对测量进行复核。
（2）停机检修设备。盾构掘进进入三号线前进行开仓，检查刀具磨损情况。对盾尾密封系统主要对盾尾油脂泵及管路进行检查；对盾构渣土改良注入系统、壁后注浆系统等的泵、阀组、流量计压力传感器及管路等进行一次彻底的检修。
（3）对所有盾构后配套设备进行一次全面的检查，主要包括15t龙门吊、45t龙门吊、搅拌站、电机车等，确保在盾构穿过期间各后配套设备处于可用状态，减少出故障的概率。
（4）在通过前阶段，由于地层同过三号线类似，因此，在该阶段要针对地层条件，结合之前掘进类似条件的经验，总结出一套较为完整可行的掘进参数，并使值班工程师、掘进机手、机修、掘进班人员和后配套人员形成一套较为稳定的操作模式，相互之间变得较为默契。
（5）在该阶段就必须模拟盾构穿越三号线时的状态，对于注浆、土仓压力控制、掘进速度、地表沉降综合进行控制，同时结合第三方隧道内监测数据进行掘进控制，该阶段主要结合自动监测系统的数据适当对土仓压力进行调整，确保盾构穿越前三号线隧道不产生变形。
（6）由于该阶段实际距离吊出端头较近（约60环），因此，在此阶段必须对吊出端头洞门范围内的加固体质量进行检验，检验的措施主要包括打水平探孔检验加固体的止水性、从地表抽芯检验加固体的完整性。若发现问题，在进入本阶段之前就应该进行处理。防止因为加固体质量出现问题，盾构机在过三号线阶段停机等待补充加固的情况产生。在整个盾构过三号线施工过程中，不允许汉溪长隆站到达端头洞门有渗漏情况发生。
（7）此外还应该加强对在建的七号线汉溪长隆站东端头的地下水位通过水位观测孔进行观测，监测频率为在穿过期间每天2次。通过水位的观测，精确确定通过该段时土仓压力的控制标准。
（8）在盾构下穿前施作止水环，防止管片壁厚地下水过大造成掘进过程中发生喷涌。
3.1.2盾构穿越阶段
七号线隧道与三号线隧道正交范围左右线均为15环，该15环控制对三号线成型隧道的保护起至关重要的作用。该阶段主要的施工风险主要为：土压控制不好造成三号线隧道变形；盾尾注浆压力控制不好造成三号线隧道变形等。
在该阶段采取的措施主要包括：
（1）严格控制掘进参数。该阶段的掘进参数严格按照上一阶段的掘进参数进行控制，同时特别注意结合第三方监测的自动化监测数据进行调整，主要包括土仓压力、扭距、刀盘转速、掘进速度。
（2）严格控制出土量。掘进每斗都必须严格按照设计行程进行掘进，且专门进行记录。
（3）严格控制注浆参数。对于控制浆液配合比，同步注浆时控制注入量，停机二次补注浆控制注浆压力，并根据第三方自动监测系统的沉降数据及时进行注浆调整。每掘进5环采用台车上的二次注浆泵进行壁厚注浆并施作止水环。
（4）停机时对盾构姿态及管片姿态进行人工复测。
5.3盾构穿越后阶段
由于盾构穿越三号线的右线隧道之后，左线隧道约33m（约22环）、右线约27m（约18环）即到达七号线汉溪长隆站西端盾构吊出洞门。盾构穿越后阶段施工风险主要为超挖造成三号线隧道变形较大；注浆压力不足造成三号线隧道变形较大；洞门范围渗漏水造成该区域地下水土流失，引起三号线隧道所在位置的地下水位下降，造成三号线隧道变形等。主要采取的措施为：
（1）严格控制掘进参数。该阶段的掘进参数严格按照上一阶段的掘进参数进行控制，同时特别注意结合第三方监测的自动化监测数据进行调整，主要包括土仓压力、扭距、刀盘转速、掘进速度。
（2）严格控制出土量。掘进每斗都必须严格按照设计行程进行掘进，且专门进行记录。
（3）严格控制注浆参数。对于控制浆液配合比，同步注浆时控制注入量，停机二次补注浆控制注浆压力，并根据第三方自动监测系统的沉降数据及时进行注浆调整。及时施作止水环，防止水土流失，造成沉降。
（4）停机时对盾构姿态及管片姿态进行人工复测。
（5）在盾构机刀盘抵达洞门围护结构、仔细做好盾尾注浆工作，并确保壁后注浆浆液及二次注浆浆液凝固之后再进行洞门破除，减少暴露时间。
（6）盾构出洞阶段安装好橡胶帘幕板，并做好盾体注浆措施，减少水土沿盾体和土体之间缝隙流失的可能。
（7）做好出洞几环管片之间的刚性连接，减少因为盾构推力不够造成的环缝渗漏。
（8）盾构吊出后立即施工洞门，减少洞门暴露时间。
3.2盾构下穿地铁三号线具体施工措施
3.2.1掘进前盾构机的检查
盾构机在距离地铁三号线右线隧道边线30米时，将停止掘进，对所有设备进行彻底的检查和维修，特别是土压计的检定、液压系统、刀具、渣土改良系统、注浆系统、测量系统等，确保盾构机以良好的状态顺利穿过地铁三号线。
3.2.2测量控制
（1）盾构穿越前
由于该段距离汉溪长隆站盾构到达端仅约50m，因此，在到达该段之前做好贯通前联系测量，并要求业主测量队对控制点进行联系测量复核，待复核通过后，利用业主测量队确认过的控制点复测盾构管片姿态和盾构自动测量系统的后视点坐标及基站坐标，确保盾构穿越时测量的准确。
（2）盾构穿越时
由于盾构过三号线时主要安排在23：30～6：00，在盾构穿越阶段，白天必须对盾构机姿态、管片姿态每天均进行人工复核，并将人工复测的盾构机姿态与自动导向系统的盾构机姿态进行对比，发现问题及时解决。
3.2.3盾构掘进时间安排
为确保盾构掘进对地铁三号线的运营影响程度降到小，确保地铁运营安全，2015年7月24日该方案评审时讨论确定盾构下穿三号线时稳定、连续通过，避免通过过程中发生停机现象，因为在三号线底下盾构机掘进停滞时间过长，可能会因地下水丰富、水位较高、长时间停机会产生地层失水而引起三号线隧道沉降的可能性也将加大。
2015年7月28日自动化监测方案评审时，考虑到必须保证地铁三号线列车运营绝对安全，会议上明确盾构正穿前三号线地铁采取限速措施。穿越三号线时自动化监测的三号线隧道垂直沉降小于4mm时限速45km/h；三号线隧道垂直沉降大于4mm且小于6mm时限速30km/h；当三号线隧道垂直沉降大于6mm且小于10mm时限速15km/h，如发生三号线隧道垂直沉降大于10mm，则视地铁运行情况采取相应措施，必要时降低列车在此段的行车速度和频率。
3.2.4掘进模式及参数
过地铁三号线采用土压平衡、微扰动掘进模式。
盾构下穿地铁三号线虽然全断面为<7Z>硬岩层，自稳性较好，但是开挖面顶距离三号线隧道只有1.84m，掘进时尽量不要扰动洞顶上部地层，因此在距离地铁三号线前后50米范围内采用土压平衡、微扰动掘进模式。
土压平衡模式掘进时，是将刀具切削下来的土充满腔室，然后利用土仓内泥土压与作业面的土压和水压作用，与此同时，用螺旋机进行与盾构推进量相应的排土作业，掘进过程中，始终维持开挖土量与排土量的平衡，以保持正面土体稳定，并防止地下水土的流失而引起地层过大的沉降。
盾构在下穿地铁三号线前，区间地质与下穿处地质一致，均为<7Z>强风化混合花岗岩，从区间810环开始做掘进试验段，根据试验段掘进经验及掘进参数，制定相关的掘进参数，并根据下穿三号线前50米处的现场实际掘进情况及地表沉降情况，进行精细化的计算和参数调整，在下穿过程中结合三号线隧道内的自动测量系统的数据和实际的出土地质情况，及时调整掘进参数。
（1）刀盘转速的选择：地层标贯击数90～110击，考虑到该地层对刀盘的滚刀受力较大。适当减小刀盘转速，提高掘进速度，使每个切削断面在单位时间内切削次数减小，从而减小对地层的扰动，刀盘的转速要控制在1.3～1.5r/min。
（2）土仓压力：该段地下水位线在地表以下7.5m（届时将根据在建的汉溪长隆站基坑开挖的地下水位高程进行核实），根据详勘知道该处地质情况如下表。
根据前期类似地层掘进情况，拟定上部土压控制在170～180kPa，防止土仓压力不足造成洞顶水土流失，出现土体坍塌。掘进过程中保证土仓压力上下波动在30ka以内。具体施工时，将根据自动化监测反馈的数据及时进行调整，使土压控制在可控范围内。
（3）油缸推力的选择：刀盘扭矩的最大值应控制在1600kN•m，掘进速度保持在30～40mm/min，推力在1200～1600t之间，根据实际情况各参数值可进行适当的调节。
（4）螺旋输送机转速的选择：土压的保持是非常重要的。因洞顶与洞内地层不是很硬，容易开挖，但也容易引起沉降。因此要保证掌子面的稳定性，需要保持土仓压力与掌子面压力的动态平衡，螺旋输转速一般设置在5～7r/min之间，实际操作根据土仓压力波动情况以及出土情况定。
（5）盾构掘进尽量不扰动原始地层，改变地层原始结构，防止由于地层应力释放，导致沉降问题的发生。因此，在掘进时采取微扰动掘进模式，将掘进速度控制在40mm/min之内，同时将土仓压力变动幅度控制在20KPa之内，这样使无论盾构是在掘进状态还是在停机状态，均可以相对维持土仓压力与掌子面的平衡，避免土压大起大落，产生对掘削地层的扰动，从而达到控制沉降的目的。
（6）施工轴线控制
①严格控制盾构机的姿态
i推进中加强测量，将测量数据反馈到轴线控制上。
ii及时按测量信息进行调整。
iii控制盾构机的推进速度。
根据前期类似地层掘进情况，拟定上部土压控制在170～180kPa，防止土仓压力不足造成洞顶水土流失，出现土体坍塌。掘进过程中保证土仓压力上下波动在30ka以内。具体施工时，将根据自动化监测反馈的数据及时进行调整，使土压控制在可控范围内。
（3）油缸推力的选择：刀盘扭矩的最大值应控制在1600kN•m，掘进速度保持在30～40mm/min，推力在1200～1600t之间，根据实际情况各参数值可进行适当的调节。
（4）螺旋输送机转速的选择：土压的保持是非常重要的。因洞顶与洞内地层不是很硬，容易开挖，但也容易引起沉降。因此要保证掌子面的稳定性，需要保持土仓压力与掌子面压力的动态平衡，螺旋输转速一般设置在5～7r/min之间，实际操作根据土仓压力波动情况以及出土情况定。
（5）盾构掘进尽量不扰动原始地层，改变地层原始结构，防止由于地层应力释放，导致沉降问题的发生。因此，在掘进时采取微扰动掘进模式，将掘进速度控制在40mm/min之内，同时将土仓压力变动幅度控制在20KPa之内，这样使无论盾构是在掘进状态还是在停机状态，均可以相对维持土仓压力与掌子面的平衡，避免土压大起大落，产生对掘削地层的扰动，从而达到控制沉降的目的。
（6）施工轴线控制
①严格控制盾构机的姿态
i推进中加强测量，将测量数据反馈到轴线控制上。
ii及时按测量信息进行调整。
iii控制盾构机的推进速度。
②实施对各推进参数的控制
盾构机土压力设定值、推进速度、刀盘的转速、出土量、千斤顶的顶力等各参数是相互关联、相辅相成的统一体，对盾构推进轴线控制很重要。施工中不断总结盾构各推进参数的相互影响情况，归纳出操作和控制方法，有效的控制轴线偏差。
i合理设定土压力，尽量减少超挖和欠挖。
ii 严格控制刀盘转速和出土量。
必须严格控制盾构出土量，同时根据地面监测情况合理调整刀盘转速和出土量。
iii 根据测量反馈的信息，调整各千斤顶的顶力及总推力。
③严格控制注浆程序
每环推进时根据施工中的变形监测情况，随时调整注浆量及参数，从而有效的对轴线进行控制。
④严格控制盾构纠偏量
对因轴线走偏，须予以纠正时，采用调整盾构千斤顶组合的措施进行纠偏：在偏离方向相反处，调低该区域千斤顶工作压力，造成两区域千斤顶的行程差，从而达到纠偏的效果。对于盾构机蛇形运动的修正，应以长距离慢慢修正为原则，一次纠偏量不宜超过5mm。
3.2.5严格控制出土量
原则：保持精确出渣计量，确保出土不超量。由于盾构机的特殊构造，使其无法观察掌子面的情况，我们只能通过出渣量的大小来推算掌子面的情况，出渣量过大，掌子面就有出现了坍塌，所以必须控制好出渣量。
3.2.6注浆控制
注浆量控制主要控制盾构穿越时的后期沉降，通过注浆填充管片与围岩之间的空隙支撑隧道拱顶地层，达到控制沉降的目的。
结论
通过土压平衡模式、微扰动掘进技术盾构施工能有效的控制地面沉降，故土压平衡模式、微扰动掘进技术能广泛应用于地铁下穿建（构）筑物。
参考文献：
[1]汪春生.新建地铁隧道下穿既有地铁施工技术[J].都市快轨交通，2010（01）：82~84+88.
[2]万良勇，宋战平，曲建生，等.新建地铁隧道“零距离”下穿既有车站施工技术分析[J].现代隧道技术，2015（01）：168~176+183.
论文作者:谢远云
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/27
标签：盾构论文; 三号线论文; 隧道论文; 地层论文; 地铁论文; 阶段论文; 压力论文; 《基层建设》2017年第10期论文;