泥水盾构下穿地铁既有运营线掘进施工技术研究

晏,秋

摘   要：以广西南宁地铁3号线TJSG-2标8工区金湖广场~埌西站区间盾构法隧道下穿南宁地铁既有运营1号线掘进施工为背景，对下穿掘进全过程的各项技术参数、技术措施、管理措施、最终控制成果进行了总结、研究，为今后类似项目的施工提供了强有力的控制参数、控制措施、实践经验。

1 工程概况

金～埌区间起讫里程DK17+318.093～DK17+892.801，左线长585.607m，右线长574.708m。区间线间距11.0～19.0m，最小曲线半径R=300m。区间线路纵坡为单向坡，左线最大坡度26.986‰，右线最大坡度28‰，区间隧道埋深8.44m~22.4m。区间隧道管片外径6000mm，内径5400mm，管片厚度300mm，环宽1500mm（R=300m小曲线段使用1200mm管片）。

2工程地质及水文地质

2.1下穿段工程地质

3号线下穿1号线段主要地层从上到下依次为③1粉土层、④1-1粉砂层、⑤1-1圆砾层、⑦2-2泥质粉砂岩。隧道洞身主要穿越地层为⑤1-1圆砾地层，底部存在有少量⑦1-2泥岩层和⑦2-3泥质粉砂岩层。1号线隧道底与3号线隧道顶垂直间距5.7m～5.9m，夹层地质主要为④1-1粉砂层和⑤1-1圆砾层。双线隧道地质纵断面图见图1

图1 地铁3号线与1号线隧道纵断面关系图        图2地铁3号线与地铁1号线平面关系图

2.2水文地质

地貌形态主要为侵蚀堆积河谷阶地区，无地表水流；地下水主要有地下水主要分为三种类型：一类为上层滞水，第二类为松散岩类孔隙水，第三类为基岩裂隙水。

周边环境

下穿段隧道位于南宁市金湖东地道下方与金湖路和民族大道交叉处。周边主要有金湖东地道、民族大道、金湖南地下商场等建构筑物。

3 既有运营1号线

3.1号线与1号线位置关系

3号线在左线362环～391环（29环）、右线357环～386环（29环）下穿1号线运营隧道段双线，该地段位于金湖东地道下方。下穿段平面图见图2

3.2地层加固情况

金湖东地道施工时（2013年7月），对地铁1号线采用双重管旋喷桩（浆液采用 42.4普通硅酸盐水泥）加固左线459环～479环（共20环），右线459环～479环（共20环），左右线共计加固40环；地铁1号线出洞端头加固采用了三重管的旋喷桩加固，左线480环～484环（共5环），右线480环～484环（共5环），左右线共计加固10环。

4 工程重大风险分析

本区间下穿既有运营一号线施工重点如下：

1、下穿距离近

（1）竖向距离近：3号线隧道与1号线隧道存在正线立体相交，最小净距5.0m；

（2）距离接收端头近：金湖广场站大里程接收端头，距离下穿1号线段只有34m，主要位于富水圆砾层中。一旦钢套筒拆除过程中，洞门零环位置出现漏水漏砂现象，将危及1号线安全。

2、下穿地质差

（1）1号线隧道下方地层为粉砂层和圆砾层，透水性强，稳定性差，在下穿施工过程中势必对地层产生影响，容易造成水土流失，引起地层沉降，带动运营隧道沉降;

（2）3号线隧道下穿1号线段地质和地面环境复杂，根据地质剖面图下穿段地层中，盾构掘进范围底部存在部分泥质粉砂岩，掘进中出现上软下硬情况，增加了盾构掘进的控制难度。

3、小曲线下穿

盾构下穿地铁1号线隧道段位于平面曲线半径R=300m的圆曲线上。小半径转弯是盾构施工技术控制的一个难题，掘进时易出现隧道轴线控制难度大，纠偏困难，管片位移、侵限、错台和破损，容易产生较大的地面沉降，同时成型隧道漏水现象严重。

5 下穿掘进施工保障措施

1、将进入下穿段前90m隧道设为试验段，以确定合理的盾构施工参数

2、本次下穿地铁1号线施工根据施工风险大小分为过渡区、风险区和危险区3个施工区域。3号线和既有1号线交汇范围为危险区；危险区两侧各10m范围为风险区；风险区域以外20m为过渡区。详见表1

表1下穿区段划分

左右线	下穿区段划分					备注
	过渡区	风险区	危险区	风险区	过渡段
左线	339环～352环（14环）	353环～361环（9环）	362环～391环（30环）	392环～400环（9环）	401环～410环（10环）	盾构机到达风险区域以刀盘进入和盾尾脱出为准
右线	335环～347环（14环）	348环～356环（9环）	357环～386环（30环）	387环～395环（9环）	396环～404环（9环）

3、下穿前对盾构机进行全面检修维护，确保盾构机运行正常，以便平稳通过下穿段。

4、根据本区间以往的掘进施工以及试验段掘进的参数制定下穿掘进期间盾构机各项参数作为参考，具体参数根据下穿掘进时的实际情况进行确定。

5、施工中在地表布设监测点及在地铁1号线隧道内布设自动监测系统，根据监测反馈的数据，及时调整施工参数，做到信息化施工

6、掘进前对下穿段对应1号线隧道管片缝进行环氧胶泥进行封堵。封堵采用环缝和纵缝填充环氧胶泥封堵，封堵范围：左线450环～484环（34环）、右线450环～484环（34环），左右线共计68环。

7、掘进前对下穿段影响一号线区段管片错台、破损、渗漏水情况详细记录，并对螺栓（范围同封堵范围）进行紧固。

8、成立由轨道公司安监部、建设分公司、运营分公司、土建三部、设计、风险评估、第三方监测、监理、施工及施工监测组成的现场值班小组，24小时现场值班。

9、按照轨道公司相关要求现场配备充足的应急物资，运营期间派专人登乘1号线运营地铁实时监看隧道内情况，建立下穿施工微信群，掘进过程中所有参数、监测、进度、质量、安全等各方信息均在微信群发布，下穿施工涉及的各方人员必须保证有相应负责人在群里。

10、下穿掘进期间，一号线停止运营后，每日下半夜由施工监测、测量监理、运营监测、业主第三方监测四方共同请点进入一号线隧道内对隧道主体结构进行人工复测，以核对自动化人工复测数据，及时有效调整施工参数。

6 施工掘进参数

金埌区间左线于2017年8月29日-2017年9月5日完成下穿运营1号线掘进施工，金埌区间右线于2018年3月22日-2018年3月29日完成下穿运营1号线掘进施工，经过2次下穿既有运营1号线掘进施工，针对此类地层，最佳泥水盾构参数总结如下：总推力15000~20000KN，扭矩2~3MN.M，转速1.1~1.2转/min，掘进速度15~25mm/min，注浆压力2.8~3.5bar，注浆量6m3，泥水仓压力2.0~2.5bar，气垫仓压力2.2~2.6bar。

7 施工控制效果

金埌区间左线于2017年8月29日-2017年9月5日完成下穿运营1号线掘进施工，下穿掘进期间，既有1号线隧道最大沉降-1.99mm，发生时点为左线盾尾通过1号线；金埌区间右线于2018年3月22日-2018年3月29日完成下穿运营1号线掘进施工，下穿掘进期间，既有1号线隧道最大沉降-1.66mm，发生时点为右线盾尾通过1号线；掘进过程中一号线区间隧道无水平位移、管片无增加错台，监测数据在可控制范围内。

表2 一号线隧道结构变形控制指标

位置	预警项目	黄色预警	橙色预警	红色预警
一号线区间隧道	水平位移（mm）（含结构、轨道）	2.5	2.8	3.5
	竖向位移（mm）（沉降）（含结构、轨道）	2.5	2.8	3.5
	竖向位移（mm）（隆起）（含结构、轨道）	1.4	1.6	2
	管片径向错台（mm）	2.1	2.4	3

8 小结

通过本次3号线顺利穿越既有运营1号线，总结以下体会：

1、根据勘察设计资料，施工前做好地层地质结构特点分析及地面建构筑物的调查情况，并督促施工方编制专项盾构施工方案、应急方案、监测方案，并对专项施工方案组织专家评审；

2、根据设计图纸，跟踪下穿施工前建构筑物加固施工，做到过程控制；

3、及时对运营隧道自动化监测数据与人工复测数据进行对比，发现异常现场监理及时要求各方召开分析会，制定应对措施以防止其进一步发展。

4、下穿施工前组织相关各方召开施工前条件验收会，对掘进方案、建构筑物保护方案及现场施工情况等各项准备工作进行验收，并对下穿施工提出指导性意见；

5、掘进过程中严格落实领导带班制度，全体人员参与早晚交班会，做到盾构不停机，确保下穿建构筑物不停顿、连续施工；

6、严抓管理，在施工过程中必须严格按照已审批的施工方案进行现场施工，严格做到每一个施工环节有理可据。