1、浅谈城市地铁盾构叠落段下穿既有建筑物施工技术摘要：本文从隧道支护机理出发，介绍盾构叠落段下穿既有建筑物的施工方案，其中内容包括隧道支护机理认识、总体上方案、具体方案、施工工序、技术措施和相应的技术参数等。 关键词：盾构；叠落段；施工技术 中图分类号：TU74 文献标识码：A 一、工程概况 某地铁 6 号线某站东四站右线由盾构始发井向东至东四站西端盾构接收井为盾构法施工区间，盾构为土压平衡盾构机。盾构管片环外径6m，内径 5.4m，壁厚 0.3m，环宽 1.2m，混凝土强度等级 C50，抗渗等级P10。线路里程为右 K11+204.221K12+862.303,右线长度约 1658m。左线的盾构
2、始发井位于右线始发井东南侧 35m 处。两井之间为暗挖区间，从左线盾构井向东为盾构法区间。里程范围左 K11+253K11+328 为交叠段，左右线隧道成叠落状向东走向，左线在上、右线在下。平面上隧道向东出发后接半径 300m 曲线折向南，沿北河沿大街南行，再接半径 300m曲线折向东，与东四西大街顺行至东四站西端盾构接收井；左右线隧道逐渐分离，最终并行（见图 1） 。纵剖面上，随着平面上两线分离，左线逐渐降低、右线先降低后抬高，最终两线基本等高前进。左线埋深13.7m26.8m,右线埋深 18.8m26.8m。隧道先施工位于叠落段下方的右线，后施工左线，方向均 为自西向东。盾构始发完毕后开始
3、正常掘进，在 K11+300K11+350处下穿 4 层、5 层居民楼。隧道拱顶与建筑物垂直距离 9.31m。居民楼与盾构隧道位置关系如图 2 所示。 图 1 工程总布置图 图 2 居民楼与隧道位置关系图 左线隧道主要通过粉细砂和卵石层，右线隧道主要通过卵石层和粉土层。勘察 50m 深度范围内，实际量测 5 层地下水，分别为上层滞水、潜水、层间潜水、承压水、层间水。其中，层间水位于卵石层，本工程未涉及。本区间结构位于第二层潜水层以下，底板进入第三层层间潜水水位和第四层承压水静止水位 03.5m。左线盾构机从到达居民楼到完全离开共需要 13d 的时间。盾构经过可能造成较大的地表沉降，给房子造成一
4、定的损伤，因此下穿该居民楼是本工程的难点，施工风险较大。采用合理施工方案确保隧道施工的工期和安全，是施工的关键。 二、施工方案 1.隧道支护机理 隧道开挖前，土体处于稳定、平衡状态，开挖隧道，破坏了土体的平衡状态，引起隧道周围土体向洞内变形。为了保持隧道开挖后的空间和维护围岩的 稳定，必须施作支护， “让” 、 “抗”结合。可见，开挖隧道，要尽可能维持土体原有稳定状态，对围岩尽量少扰动、少破坏，只有依据这一机理来确定下穿既有建筑物的隧道开挖方案，方能控制在建隧道上方土体沉降，保障隧道施工的安全。 2.总体方案 盾构法施工的地铁 6 号线下穿既有建筑物叠落段，呈左上右下交叠状，两线最小垂直距离为
5、 3.84m，为确保施工过程中左、右线以及既有建筑物的安全，采取如下综合技术措施：降水，打设竖井，盾构始发井WSS（无收缩）深孔旋喷加固，分体始发进行右线正线盾构，在下穿既有建筑物叠落段采用加强型盾构管片并向上注浆加固左右线间土体。待右线盾构完毕，进行左线盾构施工，同时设置右线内台车支撑体系，采用壁后注浆技术适时补强左右线间土体和弥补地层损失，防止既有建筑物沉降过大。 3.具体方案 (1)始发井降水 为确保盾构的始发安全，在始发掘进前必须降水，并确保将地下水降至底板下 1m。根据南东区间盾构始发井降水设计，盾构井四周沿线路方向两侧布井。通过 19 口降水井进行降水，保证盾构始发前地下水位降至要
6、求范围内。 (2)盾构始发井加固 左右线盾构机始发进洞前，需破除始发洞门范围内的围护结构桩体，其破除方法可参考文献1。同时必须采取有效措施加固土体，使土体具有较强的自稳 性，且不发生渗流，以确保盾构进洞期间洞门范围内土体处于安全状态。端头加固要求达到的效果为无侧限抗压强度 0.50.8MPa，渗透系数1X10-7cm/s。 右线盾构井主体结构施工完成后，按 1200mmx1200mm 方型水平布置钻孔，孔深 10m，采用 WSS 后退式注浆加固。加固的范围为沿线路 10m，隧道上下、左右各 3m，周边孔适当加密并外挑一定角度。 左线端头埋深较浅，采用 WSS 工法进行垂直注浆加固。加固的范围为
7、沿线路 8m，隧道上下和左右各 3m。注浆孔按间距为 0.8m 梅花型布置，注浆孔位共 150 个。钻孔深度为 22.1m，其中空钻 10.1m，实际加固深度为 12m。加固范围如图 4 所示。 (3)盾构分体始发 由于场地限制，盾构始发采取分体始发方案。盾构机主机进场后，先将主机下至盾构井内。然后，在地面上组装后配套台车。在井下铺设好的始发托架(托架分为两段，前段长度 6.50m，后段长度 2.625m)之上完成主机组装。在盾构机的组装完成、调试过程中安排破除洞门，在完成盾构调试后，立即将盾构机主机向前推，刀盘顶至破除洞门后的土体。拆除后半部 2.625m 始发托架，然后安装反力架。反力架安
8、装完毕后，进行负载调试，拼装负环管片。盾构步入加固土体，开始始发段试掘进。试掘进完成后拆除负环管片，同时铺设正常掘进阶段电机车轨道，转入正常掘进施工。 (4)下穿既有建筑物叠落段加固 在左右线重叠、下穿既有建筑物段范围内应加大同步注浆和二次注浆量，同步注浆采用水泥浆液，二次注浆采用水泥水玻璃双液浆。双浆液参数如表所示。注浆压力为 0.30.5MPa,确保洞间夹土体全部加固到位，无死角。 右线隧道施工完成后，管拱部片需增设预留二次注浆孔，注浆加固范围为隧道交叠段拱部 120范围内，衬砌环外 3.0m 线以内的土体。通过注浆管向地层进行注浆，以提高夹层土体的强度。 表 1 双浆液材料配比表 浆液名
9、称 成分 密度/（g/cm3） 质量/kg 备注 A 液 硅酸钠 1.37 330 溶液 稀释剂 1.00 350 B 液 硫酸 68136 混合剂，现场调配 稀释液 544612 待左线隧道施工时，也要对中间土体进行注浆。当左线隧道进行注浆时，要控制好注浆压力，避免注浆压力过大对右线隧道及既有建筑物造成影响。 （5）右线台车支撑体系 上方隧道（左线）施工时需在下线隧道（右线）内设置台车支撑体系来保护下线隧道。台车走行部分应保证足够的刚度，避免管片变形过大。左线盾构机操作室必须与移动台车随时保持相互联系，支撑台车需超前上线盾构机刀盘 5.25m，台车支撑部分长度约是 29m，保持与上线隧道掘进
10、同步跟进。右洞台车支撑体系如图 3 所示。 三、现场监测 为了确保盾构叠落、下穿既有建筑物段施工安全，实现动态信息化施工，必须加强施工过程中既有建筑物沉降监测，做到随时预报、及时处理。其沉降监测点位布置如图 4 所示 图 3 右线内支撑体系剖面图图 4 既有建筑物沉降监测点位布置图 将监测各点最终沉降值列于表 2 中。从表 2 可以看出各监测点最终沉降均满足“最大沉降 10mm”的管理要求。 表 2 既有建筑物沉降监测表 mm 点号 沉降量 JCJ-1 9.35 JCJ-2 8.82 JCJ-3 8.27 JCJ-4 9.74 JCJ-5 9.98 JCJ-6 7.18 JCJ-7 6.51
11、JCJ-8 8.25 JCJ-9 9.87 JCJ-10 9.21 四、结语 （1）盾构施工过程中左右线相互影响以及对既有建筑物的影响是必然的，但是通过精心施工和得当的技术措施可将不利影响降至最低。 （2）WSS 深孔旋喷加固盾构井以及“先下后上”分体始发技术保证了盾构始发的安全和稳定。 (3)叠落段采用加强型盾构管片、台车支撑体系以及壁后注浆技术适时补强两线间土体和弥补地层损失，可有效控制既有建筑物的沉降。 参考文献： 1袁金秀，王道远，李栋北京地铁 6 号线下穿既有 6 号线区间盾构隧道施工技术J城市轨道交通研究，2012(3):82. 2王道远，袁金秀，赵维普，等下穿既有客运专线浅埋大跨双连拱隧道施工技术研究J昆明理工大学学报，2010(2):86. 3王道远，赵维普，袁金秀，等半幅断交的城市主干道下大型铁路框架结构盖挖法施工技术研究J铁道标准设计，2011,35(6):50. 4冯卫星，王道远，丁军霞下穿高速公路结构顶进施工方案和数值分析J国防交通工程与技术，2010,8(2):31.
