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盾構(gòu)側(cè)穿并上跨既有地鐵線路施工控制研究

文檔作者：吳同昌文檔來(lái)源：中國(guó)建筑第八工程局有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月08日
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46
施工技術(shù)
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2017年4月下
第46卷第8期
DOI：10．7672／s舀s2017080046
盾構(gòu)側(cè)穿并上跨既有地鐵線路施工控制研究
天吳J同叫昌自
(中國(guó)建筑第八工程局有限公司，上海200135)
[摘要]結(jié)合某城市地鐵9號(hào)線西延線科技城站一紅樹(shù)灣站區(qū)間盾構(gòu)側(cè)穿并上跨既有運(yùn)營(yíng)線路11號(hào)線的成功經(jīng)
驗(yàn)，對(duì)盾構(gòu)施工過(guò)程中的控制措施進(jìn)行探討分析，對(duì)后續(xù)相似工程起到一定的借鑒意義。
[關(guān)鍵詞]盾構(gòu)；地鐵；隧道；施工；措施；研究
[中圖分類號(hào)]U455 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1002—8498(2017)08-0046-03
Research on the Construction Control of Shield Tunneling
Side off and Through the Existing Metro Line
WU Tongchang
(China Construction Eighth Engineering Bureau Co．，Ltd．，Shanghai 200135，China)
Abstract：Combined with the successful experience of the shield side off and through the existing
operating line 1 1 of a city subway line 9 Science and Technology station to Hongshuwan station of line
Xiyan，the control measures of shield construction process are discussed，which can be used as a
reference for similar projects．
Key words：shields；metros；tunnels；construction；measures；research
0 引言
隨著中國(guó)“十三五”期間地鐵施工的整體大規(guī)
劃，各個(gè)城市地鐵施工進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展階段。
而已有運(yùn)營(yíng)地鐵線路的城市新地鐵線路建設(shè)過(guò)程
中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)新建線路側(cè)穿、上跨或下穿
既有線路的情況，加上地下工程地層的復(fù)雜性和不
穩(wěn)定性的特點(diǎn)，地鐵施工不可避免地會(huì)對(duì)附近地層
進(jìn)行干擾，使其失去原有的平衡狀態(tài)，引起地層內(nèi)
部應(yīng)力重分布，進(jìn)而發(fā)生變形等而產(chǎn)生不利影響，
危及既有地鐵運(yùn)營(yíng)線路。因此確保既有線路正常
運(yùn)營(yíng)以及盾構(gòu)安全順利穿越變得尤為重要，這對(duì)盾
構(gòu)施工提出了更高要求。本文結(jié)合某城市地鐵9號(hào)
線西延線科技城站～紅樹(shù)灣站區(qū)間盾構(gòu)側(cè)穿、上跨
既有運(yùn)營(yíng)線路1 1號(hào)線的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)盾構(gòu)施工過(guò)程
中的控制措施進(jìn)行探討分析。
1 工程概況
某城市地鐵9號(hào)線西延線科技城站～紅樹(shù)灣站
區(qū)間左線長(zhǎng)l 993．2m，右線長(zhǎng)1 994．8m。穿越地段
線路平面如圖1所示。區(qū)間隧道采用2臺(tái)
66 280ram盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，成環(huán)隧道外徑為6．0m，
[作者簡(jiǎn)介]吳同昌，高級(jí)工程師，E·mail：55569320@qq．eom
[收稿日期]2017-02-09
內(nèi)徑為5．4m，中心環(huán)寬1．5m，厚0．3m。隧道主要
穿越中粗砂、粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化及微分化花崗巖。左
線隧道埋深11．6—24．31m，右線隧道埋深10．92～
24．44m。
圖1 穿越地段線路平面
Fig．1 Line plane of crossing section
盾構(gòu)井始發(fā)井位于11號(hào)線附近，剛始發(fā)就側(cè)
穿、上跨11號(hào)線。端頭臨近11號(hào)線既有線路：始發(fā)
端頭井左側(cè)距1 1號(hào)線最小水平間距為2．31m，右側(cè)
距11號(hào)線最小水平間距為1．57m。西延線科技城
站～紅樹(shù)灣站區(qū)間左線0～21環(huán)側(cè)穿11號(hào)線，2l
～51環(huán)上跨11號(hào)線，最小垂直間距為1．99m。隧
道區(qū)間地層分布如表1所示，穿越地段地質(zhì)縱剖面
如圖2所示。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
吳同昌：盾構(gòu)側(cè)穿并上跨既有地鐵線路施工控制研究47
表1 隧道區(qū)間地層分布
Table 1 Stratum distribution in tunnel
范圍地層分布
左線地面至隧道拱頂曇蘭翟々嚳斷④_】黼質(zhì)
11號(hào)左線洞身范圍內(nèi)親荔三裂礫砂質(zhì)黏土、⑥‘2硬塑狀
右線地面至隧道拱頂①一。素填土、②一。淤泥質(zhì)黏土
右線洞身范圍內(nèi)②一：中、粗砂、③一。中、粗砂、③一，礫砂
ll號(hào)右線洞身范圍內(nèi)票茹：裂礫砂質(zhì)黏土、⑥。2硬塑狀
圖2穿越地段地質(zhì)縱剖面
Fig．2 Vertical section of crossing section
2 施工難點(diǎn)
1)施工距離近，從11號(hào)線既有運(yùn)營(yíng)隧道上方
穿越，最小垂直距離約為1．99m。
2)盾構(gòu)井位于11號(hào)線附近，剛始發(fā)就側(cè)穿、上
跨11號(hào)線，施工要求高。
3)穿越前未對(duì)穿越區(qū)域11號(hào)線隧道的上覆土
層進(jìn)行地基加固，地面和地下基本無(wú)加固條件。
4)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件差，運(yùn)營(yíng)的11號(hào)線
隧道所在地層為⑥一，可塑狀礫砂質(zhì)黏土、⑥一：硬塑
狀礫砂質(zhì)黏土層，施工的9號(hào)線西延線所在地層為
③一；礫砂層。
5)附近地層受多次擾動(dòng)，先后經(jīng)過(guò)9號(hào)線紅樹(shù)
灣南站施工、11號(hào)線紅樹(shù)灣站～后海站區(qū)間施工、
紅樹(shù)灣物業(yè)開(kāi)發(fā)基坑施工、盾構(gòu)始發(fā)井施工。在盾
構(gòu)施工前地層已經(jīng)受擾動(dòng)，地層的自穩(wěn)能力降低。
盾構(gòu)施工不可避免地對(duì)1 1號(hào)線繼續(xù)產(chǎn)生影響。
3施工措施
3．1始發(fā)措施
由于區(qū)間盾構(gòu)一始發(fā)便開(kāi)始側(cè)穿11號(hào)線，且盾
構(gòu)隧道處于全斷面砂層范圍內(nèi)，砂層敏感性強(qiáng)、流
動(dòng)性大、含水量豐富，在前期基坑施工過(guò)程中，已對(duì)
1 1號(hào)線造成不同程度的影響，因此始發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)
較高。
與業(yè)主進(jìn)行協(xié)商后，在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增加鋼套
筒始發(fā)技術(shù)，從而將始發(fā)階段對(duì)土體的擾動(dòng)和變形
控制到最小，確保11號(hào)線隧道的安全。盾構(gòu)密閉始
發(fā)工法原理如圖3所示。
圖3盾構(gòu)密閉始發(fā)工法原理
Fig．3 Closed method principle of shield originating
鋼套筒始發(fā)的優(yōu)勢(shì)如下。
1)鋼套筒始發(fā)可以有效保證盾構(gòu)始發(fā)前期減
壓，主動(dòng)控制周邊土體變形，減小對(duì)11號(hào)線成型隧
道的擾動(dòng)，將影響程度降到最低。
2)鋼套筒能安全阻斷涌水、涌砂路徑，將安全
風(fēng)險(xiǎn)降到最低，避免富水礫砂層始發(fā)涌水涌砂的
風(fēng)險(xiǎn)。
3．2上跨11號(hào)線掘進(jìn)措施
左右線盾構(gòu)一始發(fā)便距1 1號(hào)線成型隧道較近，
加強(qiáng)地面監(jiān)測(cè)頻率，根據(jù)地面沉降等各種反饋的數(shù)
據(jù)，不斷調(diào)整優(yōu)化推進(jìn)參數(shù)。
1)推進(jìn)速度控制盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時(shí)速度不宜過(guò)
快，設(shè)定約為30mm／min，為防止?jié)L刀磨損嚴(yán)重，扭
矩應(yīng)保持在1 000～1 200kN·m，刀盤轉(zhuǎn)速設(shè)置在
1．Or／min。將推進(jìn)速度控制在最小幅度，使盾構(gòu)機(jī)
保持勻速掘進(jìn)，盡量減小對(duì)地層的擾動(dòng)。
2)土壓力控制根據(jù)本工程前50環(huán)盾構(gòu)隧道
覆土深度(約12m)，盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中土壓力控制在
1．2～1．4bar(1bar=O．1 MPa)。土壓力過(guò)高或過(guò)低
對(duì)既有11號(hào)線隧道都會(huì)存在不利影響，極易造成既
有隧道的位移和變形，所以在掘進(jìn)過(guò)程中要嚴(yán)格控
制土壓力，盡量保證土壓力波動(dòng)較小，保持掘進(jìn)面
的穩(wěn)定，并根據(jù)地面及11號(hào)線隧道內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
及時(shí)調(diào)整。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定土壓力波動(dòng)控
制在±0．2bar范圍之內(nèi)較為合理，并合理使用泡沫
等軟土壓，以便有效防止地下水的流失。盾構(gòu)處于
停機(jī)時(shí)，盾構(gòu)司機(jī)在主控室密切注意土壓力的變
化，超過(guò)土壓力波動(dòng)范圍時(shí)及時(shí)采取相應(yīng)措施。
盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中土壓力控制也要保持均勻性，
盡量控制在±0．2bar的波動(dòng)范圍內(nèi)，切忌土壓力變
動(dòng)頻繁。這就要求盾構(gòu)司機(jī)在操作過(guò)程中密切關(guān)
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
48 施工技術(shù)第46卷
注推進(jìn)速度、螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速、刀盤轉(zhuǎn)速的相互匹配。
同時(shí)土壓力的控制要通過(guò)信息化手段來(lái)確定，密切
聯(lián)系地面監(jiān)測(cè)的沉降數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示地面隆起
報(bào)警時(shí)需適當(dāng)降低土壓力，反之則適當(dāng)提高土壓
力。通過(guò)地面監(jiān)測(cè)的信息化手段指導(dǎo)施工，為盾構(gòu)
司機(jī)及時(shí)調(diào)整土壓力控制提供有利幫助。
3)嚴(yán)格控制出渣量盾構(gòu)隧道每環(huán)理論出渣
量(實(shí)方)V=1TD2L／4=3．14×6．28×6．28／4×1．5
=46．5m3；根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，嚴(yán)格
控制出土量，盡量保持欠挖狀態(tài)，同時(shí)需密切注意
地表沉降、隆起情況。
3．3注漿措施
施工過(guò)程中，采用同步注漿、二次補(bǔ)注漿相結(jié)
合的綜合措施，使隧道穿越階段及其工后的沉降控
制取得預(yù)期效果。
1)同步注漿為減小對(duì)既有運(yùn)營(yíng)地鐵線路的
沉降影響，須嚴(yán)格進(jìn)行同步注漿操作，注漿材料宜
選用收縮率小、凝結(jié)時(shí)間合適、具有一定強(qiáng)度的漿
液，漿液注入時(shí)要及時(shí)、均勻、足量，確保開(kāi)挖間隙
得到及時(shí)和足量的充填，將沉降控制在合理范圍
內(nèi)。同步注漿量采用對(duì)注漿量及注漿壓力進(jìn)行雙
控，考慮到漿液徑向滲透，同步注漿量控制在理論
建筑空隙的180％～200％，注漿壓力控制
為2．5bar。
2)二次補(bǔ)漿同步注漿的漿液在充填建筑空
隙時(shí)，可能會(huì)存在一定的空隙，且漿液的收縮變形
也是造成既有線路變形的隱患之一，因此在隧道掘
進(jìn)的同時(shí)，要根據(jù)既有隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行二
次補(bǔ)漿。漿液材料采用雙液漿，以便快速補(bǔ)償可能
存在的空隙。二次補(bǔ)漿須嚴(yán)格控制注漿壓力，以注
漿壓力不大于2．5bar為宜，切忌猛注。注漿過(guò)程中
密切關(guān)注既有隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指
導(dǎo)二次補(bǔ)漿施工，每次注漿量宜以地鐵隧道隆起或
沉降控制在一2．0～2．5mm為限。
3．4監(jiān)測(cè)措施
整個(gè)穿越既有地鐵線路的施工過(guò)程中，監(jiān)測(cè)措
施主要采用了地面監(jiān)測(cè)及既有隧道內(nèi)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)2
種手段。施工監(jiān)測(cè)平面布置如圖4所示。
1)地面監(jiān)測(cè)區(qū)問(wèn)地面監(jiān)測(cè)，每天至少監(jiān)測(cè)2
次，每天出1份監(jiān)測(cè)報(bào)告，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)反饋至盾構(gòu)
司機(jī)，以指導(dǎo)盾構(gòu)司機(jī)合理掘進(jìn)。
2)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)9號(hào)線西延線區(qū)間盾構(gòu)施工過(guò)
程中，為確保11號(hào)線成型隧道穩(wěn)定，采用自動(dòng)化監(jiān)
測(cè)手段，在11號(hào)線成型隧道內(nèi)布設(shè)監(jiān)測(cè)斷面，布設(shè)
原則為：側(cè)穿段隧道間距9m范圍內(nèi)，每5m布設(shè)1
個(gè)監(jiān)測(cè)斷面；重疊段每5m布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面；穿出
段隧道間距20m范圍內(nèi)，每lOm布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)斷
面；由于紅樹(shù)灣站始發(fā)端頭距離11號(hào)線較近，故在
端頭地基加固范圍內(nèi)每5m布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，布
設(shè)斷面如圖5所示。
項(xiàng)目自動(dòng)化監(jiān)測(cè)頻率如表2所示。
表2項(xiàng)目監(jiān)測(cè)頻率
Table 2 Project monitoring frequency
4實(shí)施效果及結(jié)論
科技城站～紅樹(shù)灣站區(qū)間左線盾構(gòu)，自2016年
10月26日始發(fā)，2016年10月30日掘進(jìn)至17環(huán)，
正式開(kāi)始上跨11號(hào)線，歷經(jīng)7d，于2016年11月6
日掘進(jìn)至53環(huán)，順利上跨11號(hào)線，上跨11號(hào)線重
圖4施工監(jiān)測(cè)平面布置
Fig．4 Plane layout of shield tunnel construction (下轉(zhuǎn)第55頁(yè))
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
溫竹茵：超大直徑土壓盾構(gòu)穿越機(jī)場(chǎng)技術(shù)研究
4監(jiān)測(cè)結(jié)果
盾構(gòu)穿越的機(jī)場(chǎng)東滑行道區(qū)域位于隧道第477
～504環(huán)管片上方，盾構(gòu)于2010—11．10推進(jìn)至479
環(huán)，11月31日完成滑行道穿越。圖5為2010—11-29
和2011-04-05分別測(cè)出的沉降值，經(jīng)過(guò)5個(gè)月后，隧
道沉降趨于穩(wěn)定，累計(jì)沉降在7mm以內(nèi)。
環(huán)管片號(hào)
H477 H480 H483 H486 H489 H407 H49S
圖5 東繞行道沉降曲線
Fig．5 Settlement curve of the east taxiway
盾構(gòu)穿越東滑行道區(qū)域位于隧道第660～681
環(huán)管片上方，盾構(gòu)于2011-01-05推進(jìn)至659環(huán)，1月
10日推進(jìn)至683環(huán)。圖6為2011．01—11和2011-04一
05分別測(cè)出的沉降值，隧道沉降趨于穩(wěn)定，累計(jì)沉
降約lOmm。
環(huán)管片號(hào)
H660 H663 H666 H669 H672 14675 H678
呈Z *。一t?r≯?6*一。?一—4～、～。
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圖6滑行道沉降曲線
Fig．6 Settlement curve of the taxiway
盾構(gòu)穿越的停機(jī)坪區(qū)域位于隧道第738～807
環(huán)管片上方，盾構(gòu)于2011-01—18推進(jìn)至734環(huán)，2月
2日推進(jìn)至809環(huán)。圖7為2011一01—19和2011—04·
05分別測(cè)出的沉降值，隧道沉降趨于穩(wěn)定，累計(jì)沉
降在12mm以內(nèi)。
環(huán)管片號(hào)
圖7停機(jī)坪沉降曲線
Fig．7 Settlement curve of the parking apron
根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在對(duì)盾構(gòu)施工進(jìn)行有效控制
后，隧道施工時(shí)的沉降及后期沉降與理論模擬較吻
合，變形控制在機(jī)場(chǎng)的允許范圍內(nèi)。
5 結(jié)語(yǔ)
根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看到，經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和施
工，超大直徑土壓盾構(gòu)下穿機(jī)場(chǎng)區(qū)域所產(chǎn)生的變形
影響是能夠滿足機(jī)場(chǎng)的變形要求的，在實(shí)施中采取
的一系列措施是積極有效的。
1)在軟土地區(qū)采用大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，并采
用同步注漿控制、掘進(jìn)參數(shù)控制、軸線控制技術(shù)、及
時(shí)二次注漿等措施，嚴(yán)格控制土層損失率在3％e以
內(nèi)，可以保證地表變形在機(jī)場(chǎng)允許范圍內(nèi)。
2)在設(shè)計(jì)中優(yōu)化穿越段的線形，避免盾構(gòu)姿態(tài)
的頻繁調(diào)整，是降低盾構(gòu)施工時(shí)土層損失率的有效
手段。
3)通過(guò)增強(qiáng)管片的縱向連接，增加環(huán)間抗剪能
力，可有效增強(qiáng)盾構(gòu)隧道的縱向抗變形能力，減少
對(duì)地面沉降的影響。
參考文獻(xiàn)：
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(上接第48頁(yè))
圖5監(jiān)測(cè)斷面布置
Fig．5 Layout of monitoring section
大風(fēng)險(xiǎn)源解除。11號(hào)線自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)無(wú)異
常監(jiān)測(cè)值。地面沉降監(jiān)測(cè)無(wú)異常監(jiān)測(cè)值，巡視未發(fā)
現(xiàn)異常信息。
通過(guò)精心施工，合理設(shè)定各項(xiàng)掘進(jìn)參數(shù)，嚴(yán)格
控制出土量，仔細(xì)調(diào)整控制盾構(gòu)姿態(tài)，及時(shí)進(jìn)行同
步注漿、二次注漿，加強(qiáng)變形監(jiān)測(cè)，采用信息化施工
等綜合技術(shù)措施將盾構(gòu)法施工對(duì)1 1號(hào)線成型隧道
的擾動(dòng)降低到最小，使本次盾構(gòu)成功側(cè)穿、上跨既
有運(yùn)營(yíng)線路，對(duì)后續(xù)相似工程起到一定的借鑒意義。
參考文獻(xiàn)：
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