[分享]盾构超近距离上跨既有线技术研究
１ 工程概况
中医药大学站～松花江街站区间位于崇山东路下方，线路出中医药大学站后沿崇山东路东行，上跨既有２号线崇岐区间，区间盾构法施工。既有线区间为标准马蹄形断面，暗挖法施工。 上跨位置（见图１）距离盾构始发站２３ｍ。盾构始发以２７‰坡度上坡掘进，盾构区间左线始发约２３ｍ 上跨既有线区间上行线人防段隧道，最小间距１１６ｍｍ。始发约３８ｍ 上跨既有线区间下行人防段隧道，最小间距５８０ｍｍ。既有区间存在铸铁给水管，埋深２．４８ｍ，距离盾构隧道顶部２．７２～３．３８ｍ；ＤＮ２００铸铁燃气管，埋深１．８５ｍ，距离盾构隧道顶部３．９ｍ；ＤＮ６００排水沉井距离盾构隧道顶部２．３ｍ。 盾构始发站距离穿越位置近、坡度大、与上跨既有线距离小、区间管线多等因素给盾构上跨既有线施工带来很大的风险。穿越段主要位于中粗砂、砾砂层。区间施作竖井探查小导管时，未发现地下水。
２ 施工控制要点
穿越既有线过程中，施工控制要点如下：①设置临时竖井进行障碍物的清除。②利用临时竖井对既有线两侧土体进行加固。③穿越前通过试验段取得最佳掘进参数，穿越过程中控制掘进参数。④对既有线内部采取临时支顶措施。⑤对既有线隧道进行实时监测。
３ 模拟计算
３．１ 模型建立 施工区间与既有区间走向夹角为９０°。所建模型（见图２）宽度为６０ｍ，既有隧道下方取１８ｍ，模型高度为４０ｍ；盾构隧道施工方向长度为６０ｍ。网格划分采用四面体单元，单元总数为５２８１４个。在模型底部施加竖向约束，模型四个侧面分别施加垂直于侧面方向的水平位移约束。
３．２ 参数选取 土层参数见表１，盾构机各部件参数见表２。
盾构机采用壳单元模拟。盾构机每延米有效自重为２５１ｋＮ，盾构机壳体长度按照８．４ｍ 模拟，取盾构机壳厚度为０．０７ｍ。
３．３ 既有结构变形控制指标
既有结构变形控制指标见表３。
３．４ 计算分析
经仿真计算（计算结果见图3），盾构施工过程中，既有结构水平位移最大值（Ｓ３９）出现在右线，为２．１１ｍｍ；既有结构竖向位移最大值（Ｓ１０７）出现在右线，为３．９１ｍｍ。既有结构的水平位移和竖向位移及裂缝宽度均满足安全评估控制标准要求。
４ 关键施工技术
４．１ 增加临时竖井 盾构施工前对与盾构施工冲突的既有２号线小导管进行处理，采用临时竖井。受地下管线影响，竖井井口内净空３．５ｍ×２ｍ；通过地下管线影响段后，扩大为３．５ｍ×４ｍ。既有２号线暗挖小导管破除清理完成后，凿除底面以上１００～５５０ｍｍ厚范围，采用Ｃ１５混凝土密实填充。临时竖井结构见图４。
４．２ 利用竖井进行注浆加固
为确保盾构顺利上跨既有线，同时加强对既有结构的保护，对上跨既有线盾构周边一定范围内的土体进行注浆加固。加固范围见图５。
利用竖井对十号线左线区间上跨既有2号线右线前后10ｍ 范围内土体进行深孔注浆加固，注浆孔间距1m×1m，注浆浆液采用水泥浆。对既有2号线左线与十号线左线间及十号线右线与既有2号线间土体利用盾构管片预留注浆孔进行注浆加固，加固范围为上跨部分前后各6M，注浆浆液采用水泥浆。临时施工竖井深孔注浆注浆压力0.5~0.8MPa，具体以现场试验为准。
４．３ 既有线内部采取临时支顶措施
２号线崇岐区间人防段内施作临时支顶系统（见图６），采用１６号工字钢焊接成门子型钢架，钢架与地面及隧道侧墙采用膨胀螺栓固定。
４．４ 盾构掘进技术措施
４．４．１ 盾构始发前姿态控制盾构在中医药大学站出洞后以２７‰上坡上跨既有２号线，为防止盾构机始发栽头，特将始发基座按照原设计坡度的２７‰进行安装。
４．４．２ 做好穿越前的准备工作将穿越前２０ｍ 掘进段定为试验段，对掘进参数及地面沉降情况进行统计分析，以制定盾构最优掘进参数。
４．４．３ 盾构掘进参数与掘进姿态控制施工中应尽可能地减小盾构掘进对周围土体的扰动，减少地表沉降，关键技术是保持盾构开挖面的稳定和保证管片脱出盾尾后建筑空隙的及时充填。 （１）正面土压力：根据土压平衡盾构的原理，通过计算得出正面土压力的理论值，土仓顶部压力控制在０．０８～０．１０ＭＰａ。 （２）盾构推力：根据前期盾构掘进心得，结合试验段，总推力控制在１００００～１５０００ｋＮ，扭矩２０００～３５００ｋＮ·ｍ。 （３）推进速度：根据盾构穿越经验，推进速度控制在２０～４０ｍｍ／ｍｉｎ左右，推进过程中保持稳定，每班３～４环，每日推进６～８环，保持连续均衡推进。 （４）盾构出土量：根据盾构机型及试验段，土体松散系数１．２～１．４，每环出土量控制在４５～４８ｍ３（３斗）。推进过程中分段控制，每推进２０ｃｍ，核实土斗内相应的出土量。 （５）同步注浆：根据施工情况、地质情况控制压浆数量和压浆压力。每环压入量控制在建筑空隙的１３０％～２００％（理论建筑空隙为３．２４ｍ３／环），注浆压力约０．２～０．４ＭＰａ。 二次补浆:注浆压力控制在４～６ｂａｒ(１ｂａｒ＝０．１ＭＰａ）。注浆量为同步注浆量的３０％，为１．５～２．０ｍ３。 （６）盾构机姿态：盾构机进入穿越区之前，将盾构机的姿态调整至最佳。 盾构施工过程中，工程技术人员根据地质变化、隧道埋深、地面荷载、地表沉降、盾构机姿态、刀盘扭矩、千斤顶推力等各种勘探、测量数据信息，正确下达每班掘进指令，及时跟踪调整。
５ 施工监测
５．１ 监测方法
５．１．１ 中松区间监测
断面监测由盾构区间范围内两轴线组成，测点布设为横断面间距３０ｍ，每个断面布置７～１４个测点。
５．１．２ 既有２号线自动化监测 根据既有线结构情况，监测范围分别向两侧延伸３２ｍ，隧道施工主要影响区内每隔３～５ｍ 布设一个监测断面，其他部位每隔８～１０ｍ 布设一个监测断面，于既有线变形缝两侧增设２个监测断面，上、下行线各布设１５个监测断面，共计３０个监测断面。 在施工过程中，采用测量机器人对工程施工影响范围内既有地铁车站结构、道床进行全自动化监测，同时采用人工监测进行检核。
５．２ 成果检验
经监测，隧道结构最大累计变化量为 ２．０３ｍｍ，小于控制值６．００ｍｍ；道床结构最大累计变化量为１．９１ｍｍ，小于控制值４．００ｍｍ；地面最大累计沉降２８ｍｍ，小于控制值３０ｍｍ。根据监测结果来看，采取的措施效果明显，盾构穿越既有线，地面沉降、轨道变形都控制在设计规范要求之内。
６ 结束语
盾构超近距离上跨既有线施工，在既有线结构安全和正常运营的情况下，地面及管线沉降控制符合设计规范要求，满足施工要求，验证了 “临时竖井内注浆加固＋优化盾构掘进参数＋既有线洞内支顶防护”方案，在盾构超近距离上跨既有线时可行。
![[公告][公开课福利]解读16G101图集在结构设计中的应用](/e/data/images/no.jpg)
