湖底双线隧道曲线段盾构相向平行推进施工技术研究_王盛.pdf

64建筑科技2023 年 第 3 期湖底双线隧道曲线段盾构相向平行推进施工技术研究Research on the Construction Technology of Double Line Tunnel Under Lake Bed with Shield Facing and Parallel王盛（中铁十七局集团上海轨道交通工程有限公司,上海 200333）摘 要：双线隧道掘进多采用盾构同向先后施工方法,湖底曲线段盾构相向平行对穿方法极为少见。以苏州市轨道交通8号线济学路站-中间风井区间为依托,对盾构湖底曲线段相向平行推进的关键技术进行研究。实践表明,湖底曲线段两盾构相向平行推进方法安全可行;盾构曲线段相向平行交汇施工时,停机盾构机土仓压力宜增加0.01 MPa,推进盾构机速度宜在2030 mm/min;对脱出的先停盾构机盾尾前10环管片进行拉紧,每5环打1道环箍使其对管片进行支撑,能有效减小盾构机间的相互影响;湖底曲线段两盾构相向平行施工相互影响较小,交汇段成型隧道错台变化最大为2 m,隧道收敛及拱底沉降情况良好。相关经验可为类似工程提供参考。关键词：湖底;双线隧道;曲线段;盾构平行对穿中图分类号：U25 文献标识码：A 文章编号：2096-3815（2023）03-0064-030引言我国正大力加速城市市政工程建设,城市轨道交通建设更是如火如荼。盾构法以建设速度快、施工安全、对地面建筑和交通干扰小等优势成为城市地下工程建设的首选方法。双线隧道掘进多采用盾构同向先后施工方法,但有些工程因场地限制或工期需要,需采用2台盾构机从区间两个端头始发,相向平行推进施工,此类施工案例较少,湖底曲线段盾构相向平行对穿更为少见,相应的施工经验和研究也极为有限。本文以苏州市轨道交通8号线济学路站-中间风井区间为依托,对盾构湖底曲线段相向平行推进的关键技术进行了研究。1工程概述1.1工程概况济学路站-中间风井区间左线长1 912.772 m,右线长1 927.966 m,其中约1.3 km穿越阳澄湖,隧道距离阳澄湖底最小距离为10.2 m。受施工场地限制,左右线2台盾构机分别从中间风井小里程端和济学路站大里程端始发,相向推进,平行交汇于湖底和半径450 m圆曲线段位置,线间距约13.614.6 m,管片净间距为78 m。交汇停机时,2台盾构机刀盘相距30环,右线（内隧道）掘进至315环,线路处于7.791下坡阶段,左线（外隧道）掘进至1 219环,线路处于7.662%上坡阶段。盾构施工平面示意图如图1所示。图1盾构施工平面示意图65建筑科技2023 年 第 3 期1.2水文地质条件交汇段地层自上而下主要为：1黏土、2粉质黏土、3黏质粉土、2粉砂夹粉土、1粉质黏土、1黏土、2粉质黏土。交汇停机位置盾构机所处土层为1粉质黏土、1黏土（少量）。盾构机停机位置为左右线交汇处,此处上部阳澄湖水深约2.4 m,隧道顶距离湖底约10.4 m,湖水对盾构机施工影响较小1。2工程重难点分析（1）针对盾构曲线段相向平行推进的特殊施工方法,如何减小交汇段隧道间的相互影响,防止管片产生横向位移和盾构机姿态变化,是项难点工作。（2）曲线段两盾构对穿施工,交汇段中部土体应力场将产生交错和重叠现象,易使中间土体不稳定,从而导致出土量及土体稳定发生变化,出现中间土体空洞及地面坍塌等状况,因此减少对土体的扰动也是项难点工作。（3）交汇位置位于半径450 m圆曲线段,确定内外2条拐角隧道的推进顺序是一项重点工作。（4）交汇施工可能导致洞内测量基座扰动,从而影响盾构掘进测量精度,造成测量数据偏差较大,因此确保对穿施工测量基座稳定是项重点工作。3盾构湖底曲线段相向平行推进施工技术3.1总体方案为降低盾构施工时的双向叠加影响2,在左右线2台盾构机刀盘相隔30环时,右线（曲线内侧隧道）隧道1台盾构机先停机保压,左线（曲线外侧隧道）隧道另1台盾构机匀速推进。当2台盾构机盾尾错开10环后,内隧道盾构复推,完成平行交汇施工。平行交汇示意图如图2所示。图2平行交汇施工示意图3.2测量准备（1）交汇施工里程复测。在2台盾构机交汇施工前,内隧道盾构机停机后需对2台盾构机的里程进行复测,复测所用的控制点需从地面业主交桩的大网平面及高程控制点传递至隧道内进行复测,为盾构交汇段的掘进和绘制掘进动态图提供依据。（2）管片姿态及错台测量。内隧道盾构停机后,对停机隧道管片姿态及错台初始值进行测量,以便和交汇时的测量值进行对比分析,判断外隧道盾构机推进的挤压力及单侧卸载后地层的反作用力对内隧道的影响情况。3.3内隧道盾构停机风险控制（1）盾构机交汇区段隧道顶部为2粉砂夹粉土,下部为1粉质黏土,为典型的上软下硬土层,且盾构机处于湖底局部缺少隔水的黏土层。考虑盾构机停机期间盾体可能轻微上漂,盾构机停机姿态略微低于设计高程,高程控制在切口-15 mm,盾尾-20 mm;水平姿态与设计轴线偏差控制在10 mm,且切口与盾尾偏差10 mm,在盾构机到达预停机位置前10环时开始进行姿态的调整。（2）盾构机停机前1环,减小泡沫剂的注入量,控制进入仓内的气泡量,减少出土量。停机后螺旋内的渣土反旋到土仓内,并向土仓内注入适量优质钠基膨润土,充分搅拌使膨润土浆液能够与仓内渣土混合均匀3,气泡散发,增加土仓内实土体积,使盾构机顶部土仓压力比理论压力高 0.010.02 MPa。土仓压力低于警戒值时,向土仓内注入膨润土泥浆,使土仓压力缓慢升高至设定值,避免交汇施工停机过程中土压降低,造成刀盘前掌子面坍塌。（3）针对本项目盾构长距离下穿湖泊和相向平行推进,2台盾构机均在螺旋机入土口处安装前端手动闸门4,并且盾尾采用加长设计,设置4道盾尾刷（3道钢丝刷、1道钢板刷）。停机后及时关闭手动闸门,在最后1环外弧面采用特制弧形钢板插入管片迎千斤顶面,用千斤顶顶住,确保停机阶段盾尾密封安全,防止停机时螺旋机和盾尾渗漏。3.4外隧道盾构掘进参数控制外隧道盾构掘进对土体的扰动破坏了土体原始状态,隧道周围的土体应力会重新分布,从而引起周围地层的位移,对内隧道和湖底产生影响。根据盾构掘进时2台盾构机间的距离,将影响区划分为一般影响区（2台盾构机刀盘相距30环到刀盘相遇区段）和重叠剧烈影响区（刀盘相遇到盾构机盾尾相距10环区段）。外隧道盾构在不同区段掘进时必须严格控制推进参数,避免对地层扰动过大。(1)土压力。合理设置土压力,土仓压力应与地层土压力和静水压力平衡5,并根据监测数据及时调整土压力值,以减少对土体的扰动。交汇段上土压控制值为0.180.19 MPa,停机时土压增值为0.010.02 MPa。(2)推进速度。在盾构机交汇施工时应放慢推进速度,保持均匀、稳定推进,以减少对土体的扰动。一般影响区推66建筑科技2023 年 第 3 期进速度控制在3040 mm/min,重叠剧烈影响区速度控制在2030 mm/min。(3)出土量。理论计算出土量为每环43 m3,交汇重叠区域按照理论出土量98%控制,每环出土量42.5 m3。(4)同步注浆。同步注浆采用准厚浆,每环开挖空隙的理论计算值为2.1 m3,每环注浆量一般为开挖空隙的210%240%,一般区段每坏的同步注浆量控制为4.4 m3,剧烈影响区每环的同步注浆量宜控制为5 m3,同步注浆压力控制为0.250.35 MPa,保证注浆饱满。通过增加注浆量和控制浆液配比,提高浆液质量,保证隧道周边土体加固效果。为缩短浆液凝结时间,交汇段同步注浆,浆液中每环添加23种速凝材料（通过现场试验）,同步注浆初凝时间宜为56 h。(5)二次补浆。二次注浆采用水泥单液浆,从盾尾后5环开始。需注意,靠近内隧道侧交汇段二次补浆量宜为1.5 m3,补浆压力控制在0.4 MPa以内,采用注浆量和注浆压力双控。3.5双线曲线隧道盾构交汇防隧道偏移(1)防止隧道管片出现较大错台。内隧道盾构机停机后,对交汇区段所有管片螺栓进行复拧,并对脱出盾构机盾尾前10环管片采用拉紧条拉紧,增加抵抗力,避免管片间出现较大错台,同时在管片纵向缝处粘贴错台便捷观察贴,方便观察管片错台情况,及时调整外隧道盾构推进参数。(2)防止隧道轴线偏移。曲线段盾构交汇隧道间的相互影响主要为盾构推进挤压作用及盾构开挖卸载地层的反作用力。交汇施工时在采用同步注浆和二次注浆提高周边土体强度的基础上,在刀盘相距50环时,对隧道盾尾后管片打箍,每5环打1环箍,外隧道推进时同样每5环打1环箍,在管片背后形成止水环,同时对管片起到支撑作用,防止隧道轴线偏移。盾构相向掘进过程中,对停机区间的隧道轴线偏差进行测量,每掘进2环测量1次。4相向平行推进监测结果4.1管片错台量双曲线隧道盾构相向平行推进时,对交汇区段内隧道285314环管片错台进行监测,管片错台变化情况如图4所示。内隧道复推后,对外隧道1 2451 260环管片错台进行监测,其中管片错台变化最大值为2 mm。4.2隧道收敛 相向平行推进交汇期间,由于隧道上方为阳澄湖,地表监测点无法布设,在右线（内隧道）260环至310环能通视的所有环布置隧道收敛测点。监测数据显示,隧道收敛测点数据变化较为平稳,无数据突变情况发生,隧道收敛变化最大变量为4 mm。5结语目前,苏州市轨道交通8号线5标盾构机湖底曲线段相向平行推进施工已顺利实施完成,相向平行交汇施工效果良好。实践表明：湖底曲线段两盾构相向平行推进,在2台盾构机刀盘相隔30环时,内隧道盾构先停机保压,外隧道盾构匀速推进,当2台盾构机盾尾错开10环后,内隧道盾构复推,完成平行交汇施工,此种方法是安全可行的;盾构曲线段相向平行交汇施工时,停机盾构机土仓压力宜增加0.01 MPa,推进盾构机速度宜在2030 mm/min;对脱出的先停盾构机盾尾前10环管片进行拉紧,每5环打1道环箍使其对管片进行支撑,这对减小2台盾构的相互影响是有效的;在中心线间距13.6 m时,做好同步注浆、土体改良工作,设置合适的土仓压力,控制盾构掘进姿态、掘进速度和出土量。湖底曲线段两盾构相向平行施工,相互影响较小,交汇段成型隧道错台变化最大为2 m,隧道收敛及拱底沉降情况良好。参考文献：1 丁修恒,程文锋,吴殿伟,等.苏州市轨道交通3号线重叠隧道盾构掘进参数控制值研究J.贵州科学,2019,37(3):70-73.2 杨义.软塑地层近距离平行隧道盾构相向交错施工技术浅析J.市政技术,2020,38(5):140-145.3 黄飞,徐程,宋树桐,等.土压平衡盾构机长时间停机及复推安全控制措施J.工程建设与设计,2022(5):102-104,107.4 杨雪芳,倪鸿斌,王涛,等.淤泥软土地质土压盾构的选型与技术应用J.建筑机械,2019(8):69-72.5 冯敬辉,张轩铁,崔天麟.相向推进的两条盾构隧道平行交汇施工的风险监控J.中国工程咨询,2015(12):68-70.收稿日期：2023-04-13作者简介：王盛,工程师,主要从事工程技术与安全管理方面的工作,现供职于中铁十七局集团上海轨道交通工程有限公司。通信地址：江苏省无锡市新吴区和风路26号新发汇融广场F座11楼。