盾构施工近距离下穿地铁线路沉降控制技术

翟和明，李冬瑾

(中咨工程建设监理公司，北京 100048)

1 工程概况

北京地铁昌八联络线工程位于昌平区境内，设计区间工法采用盾构法施工，线路下穿既有地铁8号线出入段线，穿越中心里程为ZDK5+793.524，交叉长度为33.53 m，折合管片环号为408～435环，中心位置为421～422环。穿越段盾构隧道埋深18.8 m，下穿段主要地层为:⑨粉质黏土层、⑨2粉土层、⑩粉质黏土层、⑩2粉土层。盾构隧道与既有线隧道之间主要地层为:⑨粉质黏土层、⑨2粉土层、粉质黏土。中心穿越位置盾构隧道顶部与既有隧道底部间距3.18 m。地下水主要影响为层间水，埋深20.2～29.8 m.

地铁区间下穿既有地铁隧道是施工的难点，尤其在含水的松软黏土、粉质黏土层中穿越既有线施工难度更大，土体受扰动后极易产生沉降，工程控制难度极大。

2 盾构下穿既有地铁线施工

2.1 工程施工的难点

北京地铁昌八联络线盾构施工工程下穿既有地铁8号线，属于特级风险源，综合施工环境、工程地质等因素，本工程施工难点如下:

1)既有8号线出入段线为正在运营区间，必须确保地铁列车的运行安全，盾构穿越施工时的保护标准要求很高，轨道沉降值不得高于3 mm。

2)既有8号线出入段线施工方法为矿山法施工，与盾构隧道的的间距很小，最小间距仅有3.18 m，施工影响的敏感度高。

3)在穿越段，没有对既有8号线隧道进行侧向加固的条件，只能依靠调整盾构参数及加强施工技术来控制沉降。

4)区间穿越段为斜穿，隧道为转弯半径350 m的圆曲线，且存在1.65%的上坡，推进过程中，盾构姿态的调整易对周围土体造成影响。小半径穿越，姿态调整难度较大，对注浆等工作控制难度较大。

2.2 控制土体沉降的措施

根据本区间前期施工的经验及当地地质条件下施工的沉降规律，设计了控制沉降技术方案，经多次修改后，在施工中得到实施。

2.2.1 盾构同步注浆浆液配合比设计

开挖过程中，刀盘开挖的空隙与管片实际外径存在一定的间隙，在掘进的过程中，管片逐步脱出盾尾，掘进的同时须同步将浆液注入管片与开挖面之间的缝隙，以尽快填充环形间隙使管片尽早与地层共同作用，防止地面变形过大而危及周围环境安全，同时作为管片外防水和结构加强层。

同步注浆的浆液需第一时间注入缝隙内，并快速初凝，穿越既有8号线段，主要为黏土和粉质黏土，该土体一般在受到扰动后，土体重塑时间较长，所以就要求浆液在最快的速度结石，并开始起到支撑作用。浆液的初凝过快，容易对注浆管路造成影响，容易发生堵管现象，给施工造成影响，初凝时间过长，浆液不易及时凝结。故穿越段选用的浆液初凝时间不得高于6 h，结石率不得低于90%。自稳性较好地段和风险地段的浆液配比设计见表1。

表1 同步注浆材料配比 kg

2.2.2 施工过程中的注浆

1)同步注浆技术

盾构施工，沉降控制主要依靠的是同步注浆，当盾构机在推进过程中，管片逐步脱离盾尾，管片与土体的间隙如不第一时间被填充密实，残余空隙将对沉降起到直接影响。故穿越既有线风险源段，盾构机应做到连续、平稳掘进，掘进速度控制在40 mm/min左右，在保持此速度的前提下，一环的掘进时间控制在30 min左右，这样可以确保同步注浆的浆液充足，减少空隙。

2)二次注浆技术

在同步注浆完毕后，虽然浆液已经填注饱和，但由于浆液的凝固收缩，依然会产生空隙。这时就需要进行二次补浆。二次补浆的控制要点:浆液的注入时间、浆液的凝固时间、浆液的注入压力、浆液的注入量。第一次和第二次注浆浆液一般选择在同步注浆刚初凝时，此时，同步注浆浆液初凝，基本完成初步收缩，二次注浆浆液容易填充缝隙，即注浆位置选择在同步注浆6 h后开始注浆。二次注浆一般选择水泥、水玻璃双液浆，双液浆初凝时间早容易发生堵管，时间短容易造成浆液流窜，消耗量大，且起不到空隙填充的作用。故二次浆液一般选择为60 s凝固。二次注浆以压力控制为主，注浆压力设定为300～400 GPa，如土仓压力因注浆上升，及时减小注浆压力。

2.3 盾构机推进中部分参数的控制

盾构施工过程中需要根据各种参数进行动态调整，以确保顺利通过。

1)由于盾构隧道是近距离穿越既有线，考虑到本工程选用的土压平衡盾构机为面板式，土压传感器与掌子面土压存在误差，上土压较计算值适当调高0.02～0.03 MPa左右。

2)施工过程中严格保压，确保土压在控制值上下波动不超过0.01 MPa。减少盾构施工对周围土体的扰动。

3)根据出土情况，及时调整泡沫用量改良土体。

4)严格控制出土量，从操作司机到龙门吊司机设定多处检查，避免超挖。

5)由于同步注浆压力较大，需调整盾尾油脂，选用C.E.S等膨胀性、黏稠油脂，确保不漏浆。

2.4 用沉降监控测量指导施工

为动态监控既有线的沉降，施工前在8号线出入段线隧道内布设了静力水准仪，在穿越施工期间实时监控隧道沉降，及时反馈信息，为施工过程提供指导依据。在下穿交叉的范围内，布设了16台静力水准仪，布设位置见图1，进行24 h跟踪监控，每10 min监测一组数据，绘制出沉降监测数据图，见图2。最终将既有8号线沉降控制在设计要求范围内。

图1 静力水准仪布设点分布(单位:m)

图2 JD3监测数据

3 结语

随着城市地铁、水利工程等地下工程的快速发展，盾构广泛的施工，盾构下穿既有线及地面建(构)筑物将越来越多。本工程下穿既有线的措施及办法，为下一步盾构施工提供了经验和办法。

在松软黏土、粉质黏土地层中穿越既有线，应加强注浆及二次注浆量，浆液的结石率、初凝时间是尤为关键的要点。盾构土压的控制是减少盾构对土体扰动的有效办法。

［1］中国住房和城乡建设部.GB 50204—2002 混凝土结构工程施工质量验收规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2002.

［2］中华城乡建设环境保护部.GBJ 208—83 地下防水工程质量验收规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，1983.

［3］中华人民共和国建设部.GB 50446—2008 盾构法隧道施工验收规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2008.

［4］刘建航.侯学渊.盾构隧道［M］.北京:中国铁道出版社，1991.

［5］曹洋.土压平衡式盾构机过地铁车站施工技术［J］.铁道建筑，2012(4):96-98.