小间距平行盾构隧道临近楼房的设计与施工

近地面构筑物近距 离施 工参 数 及措施 的研究 ； ⑤特 殊 施 工监测方案设计 、 监测数据及结果分析 。
差分 的数值计算软件 Ｆ Ａ 。计算模型见Байду номын сангаас图 ２ ＬＣ 。
２ 研 究 内容
研究遵循 的技术路线 为： 分析工程难点一设计方案
的对 比、 计算和分析研究一施 工实践一施工监测及反馈
收 稿 日期 ： ０ ０— ９－ １ 修 回 日期 ： ０ ０－ ０— １ ２ １ ０ ０ ２ １ １ ２ 作者简 介 ： 晓霖 ， ， 李 男 高级 工 程 师 ， 士 ， 事 城 市 轨 道 交 通 结 构 设 硕 从
施工控制 （ 千斤顶 压力 、 注浆参数 等 ） 等。数值模 拟方 法可 以充分研究 各种 因素 对小 间距 、 长距离 盾构 隧道 施 工的影 响规律 ， 但正 因为如此 ， 值模拟 中各种计算 数
一
究 。对隧道净距小于等于 ３ ０ｍ的地段 ， 采用先 行 （ 左 线） 盾构隧道 内架 设 内支撑 ＋先后行 盾构 隧道外 侧地 层打设注浆管注浆 加 固地层 的措 施 ； 隧道 净距 大 于 对 ３ ０ｍ且小于等于 ４ ０ｍ的地段 ， ． ． 采用先后 行盾构 隧道 外侧地层打设注 浆管 注浆 加 固地层 的措施 ； 隧道净 对
图 ２ 盾构 隧道施 工对楼房的影响数值模拟计算模型
信息 的反分析研究一 总结形成设计 、 施工总体方法 。
２ ）隧 道 内加 固方 案 、 施 及 加 固 位 置 、 机 的研 措 时
２ １ 分 析 工 程 难 点 ．
根据 调研 结果 ， 并邀 请有 关专 家 对工 程进 行 了广 泛深 入的研 究 ， 总结工程难点如下 ： １ ）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 对其 带来 的影 响 ， 采取何种 措施来 保证先行隧道在 后行隧道施 工 中及 通 过后 的安 全 ， 是设 计和施工 中的重大难题之一 。 ２ ）后行盾 构 隧道 施工 对先 行盾 构 隧道 的影 响 是
计与研究工作 ，ｘ ｏｉ＠１ ６ ｃ ｍ ｌｉ ｌ ｏ ｉａ ｎ ２
８ Ｕ Ｂ ＮＲ ＰＤＲ ＩＴ Ａ Ｓ ４ Ｒ Ａ Ａ Ｉ ＡＬ Ｒ Ｎ Ｉ Ｔ
小间距 平行盾构 隧道临 近楼房的设计 与施 Ｉ
参数 和边界 条件 的选取 对计 算结 果 的影 响很大 ， 参数
的准确性直 接关 系到 计算 结果 的正确性 。而且 ， 盾构 施工 中的复杂 力学 行为 是难 以直 接进 行数 值模 拟 的 ，
盾 。因此 ， 数值模 拟 得到 的结 果一 般作 为定 性分 析 的 基础 ， 直接用于指导设计 和施工 尚嫌不 足 ＿ 。 １ 引
针对上述工程特点 ， 为保证 地铁 １ ０号线工程 按时 竣工 ， 在专家 的全程指导下 ， 主 、 业 设计 、 工方及 院校 施 成 立 了研究项 目组 ， ５个方 向进行 了专 项研究 ： 从 ①后 行隧道施工对邻 近楼房及 先行 隧道 的影 响 ； ②小 间距 、 长距离平行盾构隧道设计计算理论 的研究 ； ③先行盾构 隧道加 固防护措施及设计计算研究 ； ④后 行盾构 隧道临
的长度达到 ２７ ５ｍ， ３ ． 突破了《 地铁设计规范》 中隧道 间
净距不宜小于 １ 的规定 ， Ｄ 如此小 间距 、 长距 离 的双线 平行盾构隧道 的设计 和施工在 国内尚属首次 。 此前 ， 国内外对于小间距 、 长距离平 行盾构 隧道施 工相互影 响的分 析方 法 尚未完全 成熟 ， 特别 是周 边还 有要保护 的楼房 ， 这种 情况 国 内外类 似 的工程 和经 对 验很少 。如果设 计 、 工 中采取 的方法 、 施 措施 不 当 ， 极 有可能导致管 片开裂 变形 、 漏水 、 地表 沉降 大 、 楼房 安 全难 以保证等严重后果 。 国内外对小 间距 、 长距离盾构隧 道施工 的研 究 中， 多着 眼于施工 引起 的地面变形 、 盾构 隧道结 构变形 、 内 力变化分析研究 ， 主要采用数值模 拟 的方法 。小间距 、 长距离盾构隧道 施工 是一 个十 分复杂 的力 学过 程 ， 影 响因素包括 隧道 间距 、 深 、 埋 地层 特性 、 盾构 机推 进 的
引起地 面更 大的沉 降 ， 因此施 工对 楼 房产 生 的风 险并
没有完全 消失 ， 而楼 房 自身结构差 ， 如何 在保证 隧道 结 构安全 的同时确保楼房 的安全是要克服 的难题 。
４ ）由于本工程 的边 界条件 已确定 ， 无论是 对先行 隧道还是对楼房 的保 护措 施 均无法 从 地面施 作 ， 因此 所 有的措施只能 在两 条 隧道 内进行 ， 护措施 的设 计 保 及 施工难度很大 。
李 晓霖 郭 婷
（ 北京城建设计研究总 院有 限责任公司 北京 １０ ３ ） ０ ０７
摘
要 结 合 北京 地铁 １ ０号 线 三元 桥 站＿－ 亮马 河 —
站 区 间盾 构 隧道 旁 穿 南小街 ８号楼 工程 ， 分析 两条 盾
构 隧 道 小 间 距 、 距 离并 行 临 近 楼 房 的 工 程 难 点 ， 绍 长 介
措施 、 控 量 测 项 目和要 点 等 广 泛 内容 。 监
（ 先行盾构隧道架设钢支撑段剖面 ａ ）
３ 研 究成果
本研究紧密结合北京地铁 ｌ ０号线 ｊ元桥站一亮 马 河站区间盾构隧道旁穿南小街 ８ 号楼等建筑群的设计与 施工实践 ， 针对小 间距 、 距离盾构 隧道施工 对先行左 长 线隧道和邻近楼群 的影响 ， 以及平行盾构 隧道设计计算 理论 、 先行盾构隧道加固防护措施 、 后行盾构施ｊ参数和 Ｉ ：
４ ）管片 内力 与 临时钢 支撑 轴力 之 间 内在 关 系 的
研究 ， 通过监测钢支撑轴力来 间接得 到管片 内力 ， 从而 指导设计 与施工。
５ ）对 临 时 钢 支 撑 的施 加 和 拆 除 时 机 进 行 分 析 研
加， 但楼房仍处在盾构施 工影响 区范围 内， 同时 由于两
线 隧道距离太 近 ， 施工对 地层 的扰 动相对更 大 ， 也许将
动小 、 面沉 降控制 好 、 工机 械化 程度 高 、 全性好 地 施 安 等优点 ， 在工程 中 的应 用越 来越 广泛 。随着地 铁盾 构 隧道工 程实践 的增加 ， 盾构 隧道邻 近或穿越 地上 、 地下 建构筑 物的情 况也越来越 多。
但也带来 了新 的问题 。由于左右两 条盾 构隧道距 离过 近， 并且小 间距平行距离 长 ， 中两隧 道问净距 小 于 ２ 其 ｍ的长度达到 ８ ． 净距小于 ０ ５ Ｄ为隧道外径 ） ０１ ｍ， ．Ｄ（
Ｕ Ｂ ＮＲ ＰＤＲ ＩＴ Ｎ Ｉ ５ Ｒ Ａ Ａ Ｉ ＡＬ Ｒ Ｓ ８ Ａ Ｔ
都市快轨交通 ・第２ ４卷 第 ３期 ２ １ 年 ６月 ０１
及 时调 整 施 工 ， 保 楼 房 安 全 。 根 据 施 ｌ 实 际 监 测 数 确 Ｔ
据进行 反分析 ， 找到实际工程现象 的成 因及规律 。
都市快轨交通 ・第２ 卷 第３期 ２ １ 年 ６月 ４ ０１
土建技术 ． ． Ｉ
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ７ ６ ７ ． ０ １ ０ ． ２ ｏ ：０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ６ ２— ０ ３ ２ １ ． ３ ０ ２ ｓ
小 间 距 平 行 盾 构 隧 道 临近楼 房 的设 计 与 施 工
监测等， 了系统的研究 ， 进行 主要获得 了以下研究成果 ：
１ ）解决 了先行 隧道 在没有 任何 预先 加 强措 施 的
２ ５ 总 结 形 成 完 整 的设 计 施 工 方 法 ．
综 合设计 分析方 法 、 丁实践 以及 监测数 据 的反 施
分析 ， 形成小 间距 、 长距离双线盾构 隧道推进过 程 中相 互影 响的一般规律 ， 出小 间距 、 提 长距离 双线盾构 隧道 设计及施工 的一 般方 法 ， 盖 了后 行盾 构 隧道推 进对 涵 先行 隧道 的挤压 、 卸载等作用 ， 以及 先行盾构 隧道加 固
南小街 ８号楼 的施 工进行 了整 体 的数值 模拟 分析 ， 研 究在保证楼 房沉 降不超 过评估 指标 的前 提下 ， 线线 右
位调整后 与楼 房 的合 理 间距 ， 并对后 行 隧道调 线后 对 先行 隧道 的影 响规律进行 了初步分析 。采 用基于 有限
数值模拟 来 精确 地 解决 各 种 工程 计 算 问题 的最 大矛
究， 以指导施工 中的实际操作 。
２ ３ 施 工 实 践 ．
通过施 工实践 对设计 进 行验证 ， 在施 工实 践 中摸
索调整合理 的盾构 施工参 数 和施工 措施 ， 到尽量 减 达
少对周 围土体 的扰 动 ， 减少 和 阻止两 隧道 间 的土体 由
于后行 隧道 的施 工 引起 的卸 载作用 ， 而保证 双线 隧 从
Ａ 图 １ 区 间 隧 道 与 楼 房 的平 面关 系
中图分 类号 文章 编号
Ｕ５ 文献标 识码 ４５
１７ ６ ７ （０ １ ０ ０ ８ ０ ６ ２— ０ ３ ２ １ ） ３— ０ ４— ５
右线隧道与楼 房距 离 的增加减 小 了对住 宅楼 的风 险 ，
盾 构法在修建地 铁区间隧道 时 由于具有 对地层 扰
ｌ 工程概 况及 研究 现状
北 京 地铁 １ 号 线 三 元 桥 站一 亮 马 河 站 的 盾 构 区 间 ０
在东三环北路邻近南小街 ８号楼 ， 该楼为住宅楼 ， 筏基 ， 其上部 为壁板式结构。该楼变形控制标准为 ： 整体倾斜允
许值宜控制在 ００１以内， ． ０ 且临街外墙下基础的最大沉降
距大于 ４０ｍ的地段 ， ． 通过 合理调 整后行 （ 右线 ） 盾构
机推进参数 ， 尽量减小对先行 （ 左线 ） 隧道的影响 ， 不采 取辅助加 固措施 。加 固措施布置见图 ３ 。
个复杂 的挤压 、 卸载过程 ， 中包含 地层反 力和管 片 其
３ ）利用修正惯用法并结 合分步叠 加法 ， 针对 后行 盾构隧道施工对 先行 盾构 隧道 横 向及 纵 向 的挤 压 、 卸
载影响全过程进行 详 细 的分 析研 究 ， 成一 套针 对小 形 间距 、 长距离平行盾构隧道 的设计方法。
内力 的变 化等 ， 如何 进行 后 行盾 构隧 道施 工对 先行 隧 道影 响的全过程 分析 ， 以及采取何 种加 固措 施 ， 在何 时 何处实施及拆 除加 固措施是设计 的难点 。 ３ ）调线 后 ， 行 隧道 距 楼 房 的水 平 距 离 有 所增 后
ｉ
设计 与施 工 采 取 的 措 施 以及 监 测数 据 分析 等 工 程 实
践 ，通过 总结分 析 ， 出 工程 实践 中地铁 区 间盾 构 隧 得
道 小间距 、 长距 离并 行施 工的 相 互 影 响规 律 和 对 楼 房
沉 降 的 影 响 规 律
Ｊ
关键 词
城 市轨 道 交通
盾 构 隧道 临近楼房 小间距 ｊ
５ ）如何在实际施工中监测分析计算 和设计指标 ， 以
及如何分析结果 、 如何指导下一步施工等要求很 高。
２ ２ 设计方案的对 比、 ． 计算和分析研究
１ ）采 用地 层一 结构模 型 ， 对左 右线 盾 构隧 道 临近
势必要对其进行 简化 ， 简化 的方 法及 简化 到何 种程 而
度可 以不使计算 误差 过 大是难 以判 断 的 ， 是试 图用 这
量应小于 １ Ｉ。区间隧道与楼房的平面关系见图 １ ０ｎ Ｉｎ 。 为使工程建设不危及楼房安全 ， 对原线路方案进行
了调整 ： 右线 向左线方 向平移调 整 ， 其在南 小街 ８号 使
楼处 隧道 与楼房最小净距 由 ３ ７ｍ增加至 ７ ２ｍ， 小 ． ． 减 盾构推进 对该 楼 的影 响 ， 盾 构 隧 道 左 右 线 最 小 净 而 距 则由 ５ ２ｍ减小 到 １７ｍ。 ． ．