北京地铁十号线超近长距离平行盾构隧道施工
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图1 十号线 11 标段盾构区间总平面 The total plan of the bid 11 Fig. 1
所楼群 、 京顺路 、 机场高速路 、 三元桥 和 东 三 环 主 辅 路 、 南北小街 8 号 楼 群 等 风 险 源； ③ 水 文 地 质 复 杂 隧道进入承压水 1. 2m 等 。 该区间盾构隧道穿越 ⑥ 粉质黏土及 ⑥ 2 粉土， 隧道 顶部为 ⑥ 粉 质 黏 土， 底 部 为 ⑥ 2 粉 土 层， 距 ⑦2 粉 细 砂 层 0. 2 ～ 2. 6m 。 场区在 30. 00m 深 度 范 围 内， 主要存在三层地下 水， 与区域地下水类型分布特征基本 符 合 ， 即分别为上 层滞水 、 潜水和承压水 。 2 技术难点
Construction of Superclose and Longdistance Parallel Shield Tunnel in Beijing Metro Line 10
Yang Jiankang
（ Beijing Uni-construction Group Co. ，Ltd. ， Beijing 100101 ， China ）
20 ～ 30mm / min 。 ③ 合 理 选 用 注 浆 材 料
3
并 确 保 注 浆 量。同 步 注 浆 细水泥浆液 同 步 注 浆 工 艺 ， 量 控制在 5. 0 ～ 5. 5m ， 注浆压力控制在 0. 35MPa ；合理 确定配合比， 保证浆液在进入间 隙 后 4h 内 初 凝 。 ④ 盾 构推进 过 后 每 6 环 进 行 一 环 环 箍 注 浆， 注浆压力为 0. 35MPa ， 以注浆压力 控 制 为 准 。 ⑤ 控 制 好 盾 构 姿 态， 确保盾尾间隙均匀 ， 加大盾尾油脂压 注 量 ， 防止浆液通 实际盾尾油脂量比正常推进每环多 20kg 。 过盾尾流失， ⑥加 强 施 工 过 程 管 理， 确保盾构连续穿越 在穿越前 对盾构机及其它辅助设备进行一次全面彻底的检修 。 通过采取以 上 措 施， 得到如下控制地面沉降的试 验效果：后行盾构隧道引 起 的 附 加 沉 降 在 14mm 左 右； 无论采用惰性 浆 液 还 是 硬 性 浆 液 ， 管片脱出盾尾时产 相同的盾构采用硬性 生约 3mm 左右的沉降难以避 免 ， 浆液较惰性浆液的最终累计沉降量要小 。 3. 4 先行隧道加固保护措施 两条隧道间距变小 ， 后行 隧 道 会 对 两 隧 道 调线后， 间的土体产 生 扰 动 和 推 力 ， 可 使 先 行 隧 道 变 形。为 了 增强隧道间土 体 的 抗 压 、 抗 剪 能 力， 控 制 管 片 变 形、 隧 道偏移， 进而减少或降低对先行隧道 的 卸 载 作 用 ， 根据 设计要求采取了以下措施 。 1 ） 后行隧道施工前 ， 对先行隧道周围土体的加固 在已经施工完成的先行隧道内通过 注 浆 对 土 层 进 行加固 。 由于通过原有注浆孔进行注 浆 加 固 后 的 加 固 范围有限， 根据设计图纸和现场情况 ， 在管片的吊装孔 1 根长 1. 5m 42 的钢花管进行注浆加 打 入 5 根长 3m 、 固。 对先行 隧 道 在 里 程 左 K16 + 149. 198 ～ 左 K16 + 525. 52 （ 1 140 ～ 1 453 环） 内的每环隧道进行花管注浆 ，
［ 0120 收稿日期 ］2010［作 者 简 介 ］ 杨 健 康， 北京住总集团有限责任公司总工程师， 教 授级高级工程师， 北 京 市 朝 阳 区 慧 忠 里 320 号 100101 ， 电 话： （ 010 ） 84838230 ， E-mail ： yangjiankang@ bucc. cn
3 ） 超近长距离 施 工 要 求 测 量 精 度 高 ， 盾构纠偏更 要谨慎 。 4 ） 两隧道洞内加固操作空间有限 ， 施工难 度 大， 先 行隧道内临时支撑的架设和拆除尤其如此 。 控制沉降试验段技术分析 为了使后行盾 构 安 全 、 顺利地旁穿南小街 8 号楼 等建筑群， 并确保先行隧道的安全 ， 制定了具体的减少 地面沉降 的 措 施， 并 在 接 近 楼 区 前 进 行 试 验 段 施 工。 后行盾构隧道在 881 ～ 1 020 环之间 按 照 制 定 的 技 术 参 数和技术方案进行 试 验 掘 进 （ 如 土 压 力 、 推 进 速 度、 同 步注浆量 、 注浆 压 力 、 浆 液 配 比 以 及 环 箍 注 浆、 二次补 频 率、 注 入 量、 浆液材料选择和注入压力 浆的位 置 、 等） ， 以此段经验对穿越南小街 8 号楼区的风险 段 施 工 提供参考和指导 。 试验段 总 结 如 下： ① 合 理 设 置 土 压 力 严 宜控 制 在 0. 18 ～ 0. 20MPa 。 ② 降 低 推 进 速 度， 试验段推进速度控制在 采 用 HSC 超 减少纠偏 格控 制 推 进 方 向，
of Beijing Metro Line 10
区间隧道在右 K16 + 270 ～ K16 + 350 段 临 近 南 小 街 8 号楼， 为住 宅 楼， 筏 基， 其 上 部 为 壁 板 式 结 构。最 初设计该楼至右线隧道最 小 净 距 仅 为 3. 7m ， 采用钻孔 灌注桩作为隔 离 桩 对 该 楼 进 行 保 护 ， 由于扰民及民扰 同时又 等原因无法 实 施 。 为 了 使 地 铁 工 程 得 以 进 行，
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wk.baidu.com施工技术
第 39 卷
不危及南小街 8 号楼的安全， 进行 了 线 路 调 整， 右线向 左线平移调整， 这样最小净距由 3. 7m 拓宽为 6. 63m 。 调线后， 减小了盾构通过时该楼 的 风 险 ， 但两条盾 构隧道距离太 近 ， 最 小 净 距 仅 1. 7m ， 两隧道平行间净 距小于 2m 的 长 度 达 80. 1m ， 净 距 在 2 ～ 3m 的 长 度 达 157. 4m ， 净距小于 0. 5 D （ D 为隧道外径） 的长度达到 了 237. 5m ， 因此后推进隧道施工时 ， 两隧道间的相互影响 不能忽视 。 由以上分析可以看出本工程的难点 ： 1 ） 如此超近长 距 离 双 线 平 行 盾 构 隧 道 设 计 与 施 工 在国内尚属首次， 这种情况下盾构隧道双线施工的相互 分析方法还不成熟， 国内没有可借鉴的工程， 国外 影响 、 类似工程和经验也很少， 这给设计 、 施工提出了挑战 。 2 ） 先行隧道已 施 工 完 成， 无法通过改变隧道自身 采取 的刚度或强度 来 抵 抗 后 行 隧 道 施 工 带 来 的 影 响 ， 何种措施保证先行隧道在后行隧道施工 中 及 通 过 后 的 安全 。 如果措施不完善 ， 极有可能导 致 管 片 内 力 过 大 、 开裂变形 、 接头螺栓断裂 、 漏水等灾难性后果 。 3 ） 虽然隧道距 楼 房 的 水 平 距 离 较 原 方 案 增 加 了 ， 但是仍处在盾 构 施 工 影 响 区 范 围 内 ， 因此楼房的风险 并没有完全消 失 ， 一旦施工过程中的影响超出了评估 范围， 不但有可能造成严重经济损失 ， 更会造成严重的 社会影响， 后果不堪设想 。 4 ） 由于本工程 的 前 提 条 件 已 决 定 了 ， 无论是对先 行隧道的保护措施还是对楼房的保护措 施 均 无 法 从 地 面施作， 这就限 制 了 所 有 的 措 施 只 能 在 两 条 隧 道 的 洞 内进行， 从而保护措施的设计及实施难度很大 。 3 3. 1 超近长距离平行盾构隧道施工实践 控制指标 本次施工过 程 中 的 主 要 控 制 指 标 分 为 ： ① 先 行 隧 道内各种加固 措 施 的 控 制 指 标 ； ② 北 小 街 8 号 楼 ～ 南 小街 8 号楼段地表沉降控制指 标 。 根 据 安 全 评 估， 南、 北小街 8 号楼临街外墙下基础的最 大 沉 降 量 要 求 小 于 10mm 。 根据试验段施工经验 和 设 计 计 算 分 析 结 果 ， 该 段隧道正上方地表沉降必须控制在 15mm 以下 。 3. 2 下。 2 ） 线路调整后， 两条隧道之间的净距最近处仅约 1. 7m ， 净距小 于 0. 5 D 的 范 围 长 度 达 到 237m 左 右， 相 互影响明显， 控制地面沉降试验段施工的具体盾构施 工技术参数， 如同步注浆压力和二次 补 浆 压 力 、 开挖舱 土压力波动的范围 、 盾构纠偏的幅度 等 ， 很难完全照搬 应用， 同时需加 强 监 控 量 测 工 作 ， 及 时 反 馈 信 息， 进行 相应的施工技术参数调整 。 关键施工技术 1 ） 后行隧道正上方地表沉 降 必 须 控 制 在 15mm 以 3. 3
1 工程概况 北京地铁十号 线 11 标 段 包 含 麦 子 店 ～ 亮 马 桥 站 ～ 农 展 馆 站 盾 构 区 间， 总 平 面 如 图 1 所 示。其中从麦 子店始发井经三元桥站 ～ 亮马站区间左长 2 135m ， 是当 时北京市在建地铁工程盾构隧道掘进距离最长区间 。 工程具有如 下 特 点： ① 线 型 复 杂 弯， 最小半径 350m ； ② 环 境 风 险 源 多 连续正反向转 盾 构 穿 越 301 盾构
2010 年 3 月 第 39 卷 第 3 期
施 工 技 术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY
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北京地铁十号线超近长距离平行盾构隧道施工
杨健康
（ 北京住总集团有限责任公司 ， 北京 100101 ）
［ 摘要 ］北京地铁十号线 11 标段左右隧道最小间距仅为 1. 7m ， 平行净距小于 2m 的长度达 80. 1m ， 后推进隧道对先 与附近的住宅楼相隔也很近， 住宅楼处于盾构施工 影 响 范 围 内 。 根 据 这 些 条 件， 通过试验 行隧道影响较大 。 同时， 施 工 过 程 中 对 地 面 沉 降、 地面建筑 确定盾构施工具体控制参数和辅助措施技术参数 。 隧 道 严 格 按 这 些 措 施 施 工， 物沉降进行了严密监测， 监测数据表明， 采取的措施是有效的 。 ［ 关键词 ］北京地铁； 盾构； 隧道； 沉降； 施工 ［ 中图分类号 ］TU753. 6 ［ 文献标识码 ］A ［ 8498 （ 2010 ） 03005904 文章编号 ］1002-
Abstract ： Because the minimum distance of left and right tunnel in Beijing Metro Line 10 is only 1. 7m and the length of the left and right tunnel ，that the parallel distance less than 2m ，is 80. 1m ，so the late constructed tunnel will influence on the pre-constructed tunnel. And at the same time ， some nearby buildings locate in influence scope of the tunnel. According to these conditions ，some control parameters and some assistant measures technique parameters of shield construction are determined by tests. During shield construction ，ground settlement and building settlement are monitored. The monitor data show that these measures are useful. Key words ： Beijing Metro ； shield ； tunnel ； settlement ； construction
所楼群 、 京顺路 、 机场高速路 、 三元桥 和 东 三 环 主 辅 路 、 南北小街 8 号 楼 群 等 风 险 源； ③ 水 文 地 质 复 杂 隧道进入承压水 1. 2m 等 。 该区间盾构隧道穿越 ⑥ 粉质黏土及 ⑥ 2 粉土， 隧道 顶部为 ⑥ 粉 质 黏 土， 底 部 为 ⑥ 2 粉 土 层， 距 ⑦2 粉 细 砂 层 0. 2 ～ 2. 6m 。 场区在 30. 00m 深 度 范 围 内， 主要存在三层地下 水， 与区域地下水类型分布特征基本 符 合 ， 即分别为上 层滞水 、 潜水和承压水 。 2 技术难点
Construction of Superclose and Longdistance Parallel Shield Tunnel in Beijing Metro Line 10
Yang Jiankang
（ Beijing Uni-construction Group Co. ，Ltd. ， Beijing 100101 ， China ）
20 ～ 30mm / min 。 ③ 合 理 选 用 注 浆 材 料
3
并 确 保 注 浆 量。同 步 注 浆 细水泥浆液 同 步 注 浆 工 艺 ， 量 控制在 5. 0 ～ 5. 5m ， 注浆压力控制在 0. 35MPa ；合理 确定配合比， 保证浆液在进入间 隙 后 4h 内 初 凝 。 ④ 盾 构推进 过 后 每 6 环 进 行 一 环 环 箍 注 浆， 注浆压力为 0. 35MPa ， 以注浆压力 控 制 为 准 。 ⑤ 控 制 好 盾 构 姿 态， 确保盾尾间隙均匀 ， 加大盾尾油脂压 注 量 ， 防止浆液通 实际盾尾油脂量比正常推进每环多 20kg 。 过盾尾流失， ⑥加 强 施 工 过 程 管 理， 确保盾构连续穿越 在穿越前 对盾构机及其它辅助设备进行一次全面彻底的检修 。 通过采取以 上 措 施， 得到如下控制地面沉降的试 验效果：后行盾构隧道引 起 的 附 加 沉 降 在 14mm 左 右； 无论采用惰性 浆 液 还 是 硬 性 浆 液 ， 管片脱出盾尾时产 相同的盾构采用硬性 生约 3mm 左右的沉降难以避 免 ， 浆液较惰性浆液的最终累计沉降量要小 。 3. 4 先行隧道加固保护措施 两条隧道间距变小 ， 后行 隧 道 会 对 两 隧 道 调线后， 间的土体产 生 扰 动 和 推 力 ， 可 使 先 行 隧 道 变 形。为 了 增强隧道间土 体 的 抗 压 、 抗 剪 能 力， 控 制 管 片 变 形、 隧 道偏移， 进而减少或降低对先行隧道 的 卸 载 作 用 ， 根据 设计要求采取了以下措施 。 1 ） 后行隧道施工前 ， 对先行隧道周围土体的加固 在已经施工完成的先行隧道内通过 注 浆 对 土 层 进 行加固 。 由于通过原有注浆孔进行注 浆 加 固 后 的 加 固 范围有限， 根据设计图纸和现场情况 ， 在管片的吊装孔 1 根长 1. 5m 42 的钢花管进行注浆加 打 入 5 根长 3m 、 固。 对先行 隧 道 在 里 程 左 K16 + 149. 198 ～ 左 K16 + 525. 52 （ 1 140 ～ 1 453 环） 内的每环隧道进行花管注浆 ，
［ 0120 收稿日期 ］2010［作 者 简 介 ］ 杨 健 康， 北京住总集团有限责任公司总工程师， 教 授级高级工程师， 北 京 市 朝 阳 区 慧 忠 里 320 号 100101 ， 电 话： （ 010 ） 84838230 ， E-mail ： yangjiankang@ bucc. cn
3 ） 超近长距离 施 工 要 求 测 量 精 度 高 ， 盾构纠偏更 要谨慎 。 4 ） 两隧道洞内加固操作空间有限 ， 施工难 度 大， 先 行隧道内临时支撑的架设和拆除尤其如此 。 控制沉降试验段技术分析 为了使后行盾 构 安 全 、 顺利地旁穿南小街 8 号楼 等建筑群， 并确保先行隧道的安全 ， 制定了具体的减少 地面沉降 的 措 施， 并 在 接 近 楼 区 前 进 行 试 验 段 施 工。 后行盾构隧道在 881 ～ 1 020 环之间 按 照 制 定 的 技 术 参 数和技术方案进行 试 验 掘 进 （ 如 土 压 力 、 推 进 速 度、 同 步注浆量 、 注浆 压 力 、 浆 液 配 比 以 及 环 箍 注 浆、 二次补 频 率、 注 入 量、 浆液材料选择和注入压力 浆的位 置 、 等） ， 以此段经验对穿越南小街 8 号楼区的风险 段 施 工 提供参考和指导 。 试验段 总 结 如 下： ① 合 理 设 置 土 压 力 严 宜控 制 在 0. 18 ～ 0. 20MPa 。 ② 降 低 推 进 速 度， 试验段推进速度控制在 采 用 HSC 超 减少纠偏 格控 制 推 进 方 向，
of Beijing Metro Line 10
区间隧道在右 K16 + 270 ～ K16 + 350 段 临 近 南 小 街 8 号楼， 为住 宅 楼， 筏 基， 其 上 部 为 壁 板 式 结 构。最 初设计该楼至右线隧道最 小 净 距 仅 为 3. 7m ， 采用钻孔 灌注桩作为隔 离 桩 对 该 楼 进 行 保 护 ， 由于扰民及民扰 同时又 等原因无法 实 施 。 为 了 使 地 铁 工 程 得 以 进 行，
60
wk.baidu.com施工技术
第 39 卷
不危及南小街 8 号楼的安全， 进行 了 线 路 调 整， 右线向 左线平移调整， 这样最小净距由 3. 7m 拓宽为 6. 63m 。 调线后， 减小了盾构通过时该楼 的 风 险 ， 但两条盾 构隧道距离太 近 ， 最 小 净 距 仅 1. 7m ， 两隧道平行间净 距小于 2m 的 长 度 达 80. 1m ， 净 距 在 2 ～ 3m 的 长 度 达 157. 4m ， 净距小于 0. 5 D （ D 为隧道外径） 的长度达到 了 237. 5m ， 因此后推进隧道施工时 ， 两隧道间的相互影响 不能忽视 。 由以上分析可以看出本工程的难点 ： 1 ） 如此超近长 距 离 双 线 平 行 盾 构 隧 道 设 计 与 施 工 在国内尚属首次， 这种情况下盾构隧道双线施工的相互 分析方法还不成熟， 国内没有可借鉴的工程， 国外 影响 、 类似工程和经验也很少， 这给设计 、 施工提出了挑战 。 2 ） 先行隧道已 施 工 完 成， 无法通过改变隧道自身 采取 的刚度或强度 来 抵 抗 后 行 隧 道 施 工 带 来 的 影 响 ， 何种措施保证先行隧道在后行隧道施工 中 及 通 过 后 的 安全 。 如果措施不完善 ， 极有可能导 致 管 片 内 力 过 大 、 开裂变形 、 接头螺栓断裂 、 漏水等灾难性后果 。 3 ） 虽然隧道距 楼 房 的 水 平 距 离 较 原 方 案 增 加 了 ， 但是仍处在盾 构 施 工 影 响 区 范 围 内 ， 因此楼房的风险 并没有完全消 失 ， 一旦施工过程中的影响超出了评估 范围， 不但有可能造成严重经济损失 ， 更会造成严重的 社会影响， 后果不堪设想 。 4 ） 由于本工程 的 前 提 条 件 已 决 定 了 ， 无论是对先 行隧道的保护措施还是对楼房的保护措 施 均 无 法 从 地 面施作， 这就限 制 了 所 有 的 措 施 只 能 在 两 条 隧 道 的 洞 内进行， 从而保护措施的设计及实施难度很大 。 3 3. 1 超近长距离平行盾构隧道施工实践 控制指标 本次施工过 程 中 的 主 要 控 制 指 标 分 为 ： ① 先 行 隧 道内各种加固 措 施 的 控 制 指 标 ； ② 北 小 街 8 号 楼 ～ 南 小街 8 号楼段地表沉降控制指 标 。 根 据 安 全 评 估， 南、 北小街 8 号楼临街外墙下基础的最 大 沉 降 量 要 求 小 于 10mm 。 根据试验段施工经验 和 设 计 计 算 分 析 结 果 ， 该 段隧道正上方地表沉降必须控制在 15mm 以下 。 3. 2 下。 2 ） 线路调整后， 两条隧道之间的净距最近处仅约 1. 7m ， 净距小 于 0. 5 D 的 范 围 长 度 达 到 237m 左 右， 相 互影响明显， 控制地面沉降试验段施工的具体盾构施 工技术参数， 如同步注浆压力和二次 补 浆 压 力 、 开挖舱 土压力波动的范围 、 盾构纠偏的幅度 等 ， 很难完全照搬 应用， 同时需加 强 监 控 量 测 工 作 ， 及 时 反 馈 信 息， 进行 相应的施工技术参数调整 。 关键施工技术 1 ） 后行隧道正上方地表沉 降 必 须 控 制 在 15mm 以 3. 3
1 工程概况 北京地铁十号 线 11 标 段 包 含 麦 子 店 ～ 亮 马 桥 站 ～ 农 展 馆 站 盾 构 区 间， 总 平 面 如 图 1 所 示。其中从麦 子店始发井经三元桥站 ～ 亮马站区间左长 2 135m ， 是当 时北京市在建地铁工程盾构隧道掘进距离最长区间 。 工程具有如 下 特 点： ① 线 型 复 杂 弯， 最小半径 350m ； ② 环 境 风 险 源 多 连续正反向转 盾 构 穿 越 301 盾构
2010 年 3 月 第 39 卷 第 3 期
施 工 技 术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY
59
北京地铁十号线超近长距离平行盾构隧道施工
杨健康
（ 北京住总集团有限责任公司 ， 北京 100101 ）
［ 摘要 ］北京地铁十号线 11 标段左右隧道最小间距仅为 1. 7m ， 平行净距小于 2m 的长度达 80. 1m ， 后推进隧道对先 与附近的住宅楼相隔也很近， 住宅楼处于盾构施工 影 响 范 围 内 。 根 据 这 些 条 件， 通过试验 行隧道影响较大 。 同时， 施 工 过 程 中 对 地 面 沉 降、 地面建筑 确定盾构施工具体控制参数和辅助措施技术参数 。 隧 道 严 格 按 这 些 措 施 施 工， 物沉降进行了严密监测， 监测数据表明， 采取的措施是有效的 。 ［ 关键词 ］北京地铁； 盾构； 隧道； 沉降； 施工 ［ 中图分类号 ］TU753. 6 ［ 文献标识码 ］A ［ 8498 （ 2010 ） 03005904 文章编号 ］1002-
Abstract ： Because the minimum distance of left and right tunnel in Beijing Metro Line 10 is only 1. 7m and the length of the left and right tunnel ，that the parallel distance less than 2m ，is 80. 1m ，so the late constructed tunnel will influence on the pre-constructed tunnel. And at the same time ， some nearby buildings locate in influence scope of the tunnel. According to these conditions ，some control parameters and some assistant measures technique parameters of shield construction are determined by tests. During shield construction ，ground settlement and building settlement are monitored. The monitor data show that these measures are useful. Key words ： Beijing Metro ； shield ； tunnel ； settlement ； construction