北京地铁十号线超近长距离平行盾构隧道施工

北京地铁十号线超近长距离平行盾构隧道施工

［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，后推进隧道对先行隧道影响较大。同时，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，施工过程中对地面沉降、地面建筑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

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线型复杂连续正反向转弯，最小半径350m;②环境风险源多盾构穿越301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水文地质复杂盾构隧道进入承压水1.2m等。

该区间盾构隧道穿越⑥粉质黏土及⑥2粉土，隧道顶部为⑥粉质黏土，底部为⑥2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

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，由于扰民及民扰等原因无法实施。为了使地铁工程得以进行，同时又不危及南小街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0.5D(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影响、分析方法还不成熟，国内没有可借鉴的工程，国外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的刚度或强度来抵抗后行隧道施工带来的影响，采取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、超近长距离平行盾构隧道施工实践

3.1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 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0.5D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。

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。

3.3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、二次补浆的位置、频率、注入量、浆液材料选择和注入压力等)，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合理设置土压力宜控制在0.18～0.20MPa。②降低推进速度，严格控制推进方向，减少纠偏试验段推进速度控制在20～30mm/min。③合理选用注浆材料采用HSC超细水泥浆液同步注浆工艺，并确保注浆量。同步注浆量控制在5.0～5.5m3，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，防止浆液通过盾尾流失，实际盾尾油脂量比正常推进每环多20kg。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，管片脱出盾尾时产生约3mm左右的沉降难以避免，相同的盾构采用硬性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

调线后，两条隧道间距变小，后行隧道会对两隧道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。