明挖法隧道近距离跨越既有盾构隧道施工技术

1、文章编号：1009-7767 (2009 )03-0284-03明挖法隧道近距离跨越既有盾构隧道施工技术赵炜（中铁陵道股份有限公司，河南新乡453000）«要:通过南京龙蟠路明挖隧道近距离上跨南京地铁盾构隧道的施工实例.论述了在既有隧道上方修建明挖隧道的施 工方法及措施。该技术有效控制了盾构隧道上浮等潜在危险源，确保了施工安全，为以后类似丄程实施提供借鉴参考。 关键词：明挖隧道；盾构隧道；近距离施工;隆起;上浮;抽条开挖中图分类号：u 455.49文献标志码：btunneling techniques of open cut in close quarters for step ov

2、er aexisting shield tunnelingzhao wei1工程概况新建明挖隧道为南京火车站前龙蟠路隧道的 一段区间，龙蟠路隧道全长572.08 m,隧道结构净宽 10 m,最小净4.73m,隧洞纵坡0.2 %,引道最大纵 坡4.75%,最大挖深约8mo隧道设计标准叫为单向 双车道，荷载标准为城-a级，设计车速50 km/h,抗震 烈度按7度设防。1.1明挖隧道与盾构隧道位置关系明挖隧道位于地铁1号线盾构隧道上方,相交角 度约为70 %地铁1号线盾构双线隧道许府巷南京 站区间隧道采用盾构法施工,管片衬砌内径5 500mm, 外径6200mm,每节管片长度1.2m,管片厚度350

3、mm。 明挖隧道过既有地铁段的里程为k0+709.316k0+ 747.635,明挖基坑距老隧道地连墙4.6 m左右，距玄 武湖最近距离12 mo盾构隧道此段覆土厚度10m左 右，明挖隧道过地铁段开挖深度7 m左右，盾构隧道 管片顶与明挖隧道开挖底面间距离2.062.75 m。具 体位置关系见图lo1.2工程地质及水文地质地质情况自上而下为：-1杂填土、-2素填 土、-3淤泥质填土、-1亚砂土夹亚黏土、-2粉收稿日期：2009-02-23作者简介：赵炜（1968-），男，河南新乡市人,工程师，学士，主要从爭 铁道丁程施丄管理。砂夹亚砂土、-3淤泥质亚黏土 .-4亚黏土。明挖 隧道开挖底与盾构隧

4、道间土体主要为-2粉砂夹 亚砂土，该土层均质差，低强度，液化，弱透水，局部 透水。地下潜水位埋深22.6 m,地下水主要接受玄 武湖水和临近污水管道的补给,水位受玄武湖水位的 影响,年最高水位为10.5 mo1.3施工影响控制要求许府卷南京站区间盾构隧道现已基本竣工，根 据对此段盾构隧道的设计及施工情况的调査,其保护 要求很高。具体要求为:盾构隧道绝对最大沉降不超 过15 mm、最大隆起不超过10mm、隧道变形曲率半 径大于15 000 m.隧逍相对弯曲小于1/2 500、施工产 生的振动对隧道引起的峰值速度w2.5 cm/8o2施工风险分析及应对措施由于明挖隧道所处地质条件较差,隧道开挖底标

5、 高与盾构隧道顶距离仅2.06 m,地铁顶部围护结构入 土深度浅、地下水位高，施工过程中易造成围护结构 整体失稳、基坑隆起与盾构隧道上浮、坑壁与坑底涌 水（涌沙）等叫为了确保明挖隧道基坑及盾构隧道安全,采取如 下措施：1）基坑内采用二重管高旋喷注浆进行加固，提高 土体的强度和刚度，控制围护结构变形及防止基底涌 水涌砂，减少土体的压缩变形。2）合理布置降水管井，降低地下水位。将地面至 设计基底以下一定深度的土层疏干并排水固结，以便 开挖土方,提高围护结构被动区及基坑中土体的强度 利刚度，减少土体流失变形，确保基坑稳定和控制土 体变形要求。3）增加冠梁高度，提高围护结构的整体性。4）基坑开挖严格遵

6、循先支撑后开挖的原则。基坑 开挖支撑施工中强化施工监测信息管理，严格遵从监 测信息指导施工的原则,注意基坑施工的时空效应。5）盾构隧道两侧设置抗拔桩,基坑开挖至第2层 支撑位置后，人工抽条开挖地铁顶上土方至基底设计 标高，然后浇筑抗浮梁与抗拔桩相连，将应力传递至 深层土体内，防止盾构隧道上浮及坑底隆起。6）基坑开挖完成后，及时封闭基底，尽快施工主 体底板结构。7）在基坑及盾构隧道内设置监测点，及时掌握施 工过程中基坑及盾构隧道变化情况，做到信息化施工。 3施工方案11围护结构盾构隧道两侧的基坑围护采用钻孔咬合桩，桩长 16.5m。为避免钻孔咬合桩冲抓成孔时其冲击力太大 而破坏既有地铁隧道结构，

7、盾构隧道顶部新建隧道的 围护桩采用回转钻机施工。采用010001200mm钻孔 灌注桩，其桩底距盾构隧道顶0.5 m,桩长8.216.5 m, 沿盾构隧逍管片弧度变化,最小入土深度1.46施工前详细计算出每根钻孔桩的桩底标高，施工 时严格控制孔底标高，严防钻机破坏盾构隧道。南、北两侧围护桩坑外设0800500 mm的二重 管旋喷桩止水帷幕。盾构隧道顶旋喷桩施丁时，严格 控制桩底标高及注浆压力，确保盾构隧道安全。每两 根钻孔灌注桩间设置两孔压密注浆，确保桩间防水 效果。注浆丁艺采用后退式分段注浆，分段长度0.4 0.6 mo采用1 200 mmxl 100 mm钢筋混凝土冠梁，确保地铁盾构隧道顶

8、钻孔灌注桩围护结构（柱列桩）与地 铁盾构隧道两侧的钻孔咬合桩围护结构形成整体。3.2抗拔桩设置为确保新建隧道过地铁段盾构隧道的稳定，沿基 坑横向在开挖面以下设抗拔桩，待基坑开挖后，立即 将钢筋混凝土垫层中的钢筋与抗拔桩主筋焊接，形成 框架结构，防止坑底土体隆起、地铁隧道上浮。沿盾构隧道东、西线两侧3 m位置布设4排（每 排7根，共28根）0800 mm钻孔灌注桩（抗拔桩），桩 长24.4m,c25混凝土浇筑。抗拔桩设于基坑开挖面 以下,开挖面以上回填砂。抗拔桩布置见图2、3。东西01如0戸畑：200仏灯t龙蔓叫h厶04"f八仞”4$梯 m2,l丫加ffwiilfl. tdots 全

9、<38320 (的&述 w-我ttntfital 一字财1lan |图2隧道过地铁段支护平面图南北m900itiwmiioo图3隧道过地铁段支护断面图2沁徇-j s叮aib；iirtldr：umsw)釘砂xm扎收合巒siccoi；2炖化注* c50vm«*t1!3.3地基加固基坑内采用0800600 mm z1重管旋喷满橙加 固。二重管旋喷桩水泥掺量350kg/m,其中基坑内满 橙加固桩在开挖面以上的旋喷桩水泥掺量减半，为 175 kg/mo两盾构隧道间旋喷桩长17 in,过地铁段基坑内 采用满橙二重管高压旋喷桩加固，桩径800 mm,搭接 200 mmo盾构隧道管片附

10、近土体加固深度从基坑底 至管片顶500 mm范围，盾构隧道两侧土体加固深度 在开挖面以下9.5 mo施t.前根据设计计算岀过地铁段的旋喷桩根数 并画岀其桩位图,施匸时用竹签或短钢筋在现场标注北出各桩的桩位。止水帷幕与基坑内满橙加固同步进行 施丁。南、北围护结构两侧的旋喷桩桩位距围护桩边 15 cm,确保旋喷满布及止水效果。开挖面以下旋喷提速为locm/min,开挖面以上为 20cm/min,浆床 20 mpa,气压 07 mpao3.4施工降水基坑降水采用管井降水，且盾构隧逍两侧对称降 水,地下水位降至膚构隧逍顶面以上lom。开挖前提 前3周降水，毎个断面设2 口降水井（即做降水井，兼 做回灌

11、井以控制地下水位）。过地铁段基坑共设6 口 降水井与4 口水位观察井（井深均12m左右）于3个 断面，为保证降水效果控制水位保持在盾构隧道顶面 以上1.0m,在每个断面的2 口降水井间各设1 口水 位观察井，另外根据现场条件，于南侧基坑外的两盾 构隧道之间设1 口水位观察井。降水井及观察井布置 见图4。西东图4过地铁段基坑降水井与水位观察井布置图3.5开挖方法过地铁段的基坑开挖、支撐施t是保证地铁盾构 隧道安全的关键,要充分考虑到开挖卸载后坑底土方 隆起及盾构隧道上浮®。基坑采用0609 mm钢支據, 间距4.8m,设上下2层钢支搏。第1层支撐以上的土 方进行“分段、分层、对称”开挖

12、，待第2层支撑抽条开 槽安装后，进行人工抽条开挖，减少基坑一次暴露面 积，分条封闭基底。开挖顺序为：抽条1开挖-浇筑抽条1抗浮板 梁一抽条2开挖-浇筑抽条2抗浮板梁-抽条3开 挖一浇筑抽条3抗浮板梁-抽条4开挖-浇筑抽条 4抗浮板梁。采用人工抽条开挖，长臂挖机出磴。具体 开挖方法及步骤见图5。3.6施工监测施工过程中，同时进行基坑监测及隧道内盾构管 片监测。基坑监测项目有:桩体水平位移、桩体沉降、 地表沉降、支撑轴力、基底隆起、水位监测。盾构隧道 监测项目有：隧道竖向位移、隧道断面变形，隧道收敛及隧道内观察。开挖过程中右线盾构隧道上方基底最大隆起 3 mm,左线盾构隧道上方基底最大沉降4 nu

13、n,抽条 过程中基底始终处于稳定状态。抽条1开挖完成盾构隧道竖向位移:左线隧道最 大位移0.3 mm,累计位移3.5 nun；右线隧道最大位移 -0.2 mm,累计位移4lmm,隧道趋于稳定状态。抽条4开挖完成盾构隧道竖向位移:左线隧道累 计位移3.9 nnn,右线隧道累计位移4.4 mm,隧道处于 稳定状态。4结论既有地铁盾构隧道刚度小，幣体性差，在其上方 近距离进行明挖隧道施工，由于盾构隧道上方大最卸 载，易造成坑底隆起及盾构隧道上浮，导致盾构管片 变形过大破坏；由于盾构隧道影响，围护结构入土深 度不能满足基坑稳定、抵抗承压水的要求，易发生管 涌，流沙现象，威胁基坑及盾构隧道安全。施工中必须 采取可靠措施，加固地层，提岛土体强度，使土体与围 护结构形成鏗体，共同受力。该工程采用二重管旋喷加固土体,加因后的水泥 土强度515 mp®,在基坑内形成一个强大的支护体 系，确保了洌护结构安全；同时基坑内加固土体与围 护结构通过粘结、摩撩及咬合等，将坑底土体隆起及 盾构隧