地铁盾构小净距隧道施工影响分析

由于地铁工程通常在交通繁忙，建（构）筑物密集的城区施工，受施工场地与建（构）物基础、管线的影响，地铁隧道线路的走向在满足列车运行要求的前提下，尽可能的避开对周边环境的影响。如此，线路选定时，出现了近距平行或交叠盾构隧道的情况。但在软弱地层中，对近距离盾构隧道施工相互影响的问题，应予以重视。
1　工程概况
某地铁1号线一区间盾构工程，隧道设计起止里程为K11＋202.932～K12＋316.763，区间长约为1113.831m；平面最小半径R=450m，最大半径R=1500m；最大纵坡25‰，隧道顶埋深11.2～17.5m；左右两隧道间的净距为4.8～15m。线路位于市中心城区，在城市主干道正下方穿行，道路两侧建、构筑物密集，地面道路交通繁忙，隧道距立交桥桩基础最小距离为1.4m，距桥桩基础的最距离为0.9m。左线盾构机先行，当右线隧道进到223环时，左线隧道掘进至528环。
　　1.1　工程地质情况
区间主要地层从上之下依次为：①１杂填土、③2砂质粉土、③6层砂质粉土夹粉砂、④3层淤泥质粉质黏土夹粉土、⑦2层粉质黏土。隧道断面所处地层以⑦2粉砂夹砂质粉土为主，各层力学性能参数如表１所示。


　　①1层杂填土：灰～杂色，松散，一般由建筑垃圾及生活垃圾等组成，顶部为0～0.60m的混凝土路面，局部含块石等，分布在场地道路及居民楼群处，层厚1.80～6.70m。
③2层砂质粉土：灰、灰黄色，以稍密为主，湿，摇震反应迅速，切面无光泽反应，干强度低，韧性低。含云母碎屑，夹少量粉砂，顶部2～3m为灰黄色，含有氧化铁斑点，性质较下部差。实测标贯锤击数4～14击，平均值10.8击，静力触探锥尖阻力qc=2.40～8.00MPa，平均值4.23MPa，侧壁阻力fs=34.7～120.2kPa，平均值56.7kPa，属中等偏低压缩性土。
③6层砂质粉土夹粉砂：灰、青灰色，中密，很湿～饱和，含云母屑。实测标贯锤击数17～31击，平均值23.7击。静力触探锥尖阻力qc=7.3～12.2MPa，平均值9.71MPa，侧壁阻力fs=103.5～148.7kPa，平均值133.2kPa，属中等压缩性土。
④3层淤泥质粉质黏土夹粉土：灰色，流塑，含云母、贝壳碎屑等，夹较多散体状粉土。局部摇振反应迅速，干强度低，韧性低。实测标贯击数平均值4击。静力触探锥尖阻力qc=0.50～1.60MPa，平均值为0.87MPa，侧壁阻力fs=9.7～91.2kPa，平均值为21.9kPa，属中等偏高压缩性土。全场分布，顶板埋深10.30～18.00m，顶板高程-10.01～-2.08m，层厚0.40～4.70m。
⑦2层粉质黏土：褐黄～灰黄色，硬可塑，含铁锰质氧化斑点及铁质结核，略具水平层理，层面夹粉土，层厚0.3～2mm。无摇振反应，切面光滑，干强度高，韧性高。实测标贯击数6～19击，平均值12.7击。静力触探锥尖阻力qc=1.70～3.20MPa，平均值2.57MPa，侧壁阻力fs=48.0～90.5kPa，平均值71.9kPa。属中等偏低压缩性土。
　　1.2　水文地质情况
区间工程地下水属孔隙性潜水类型，主要赋存于上部①层填土及③大层粉土、粉砂中，补给来源主要为大气降水及地表水，并与河塘呈互为补给关系，地下水位随季节性变化。勘探期间测得地下潜水位埋深0.85～2.40m，对应高程为5.06～8.01m。根据区域水文地质资料，浅层地下水水位年变幅为1～2m，据类似场地工程经验，地下水流速较小。
　　1.3　盾构机概况
本工程采用的盾构机为日本小松公司加泥型土压平衡盾构机，其性能规格参数如表2所示。


2　近距先行隧道盾构施工异常情况描述
盾构隧道自开工以来，盾构推进参数、盾构机姿态、地面沉降控制情况良好。12月2日推进223环过程中，当盾构机停机4h恢复掘进后，盾构机水平姿态发生异常，盾构机出现整体左向侧移，虽采取盾构机向右纠偏措施，姿态控制仍不甚理想。具体情况如下：
　　2.1　盾构机姿态突变地段工况及施工参数
（1）此段位于城市主干道的正下方，盾构穿越地层自下而上分别为⑦2粉质黏土、④3淤泥质粉质黏土夹粉土、③6砂质粉土，盾构开挖断面底部2/3断面为⑦2土层，其余部分为④3土层、③6砂质粉土。
（2）隧道埋深15.8～16m，线路纵坡为由25‰向5‰过渡，平面为直线。
（3）从205环至223环，左、右隧道净距由5.2m渐变至4.8m。
（4）盾构推进速度、出土量、同步注浆量等施工参数及管片质量均无异常。
（5）地面沉降控制良好，单次沉降控制在±3mm/次，累计沉降最大值小于10mm。
　　2.2　盾构机姿态突变值
盾构推进200环至223环间，盾构机水平姿态分别发生两次变化，姿态从－44mm(向左)变至－115mm。
（1）盾构推进至223环（管理行程420mm），停机4h后开始推进，盾构水平姿态发生整体左移现象。其中盾头突变67mm，盾中突变55mm，盾尾突变42mm。具体突变测量情况如图1所示，见222、223环盾构机推进姿态各参数。


（2）盾构推进231环完成且管片拼装完成后，盾构水平姿态发生整体左移现象。其中盾头突变15mm，盾中突变14mm，盾尾突变13mm。
　　2.3　原因分析
1）自查情况
（1）测站点、后视点、棱镜经检查未发现破坏、移动情况。
（2）人工采用徕卡TCA1800全站仪进行了二次复核，导向系统测量值与人工复测值一致，如表3所示。



　　说明：
两次人工测量均是姿态突变后所测；
两次检核导向系统所测坐标和人工测量的三个棱镜坐标差别不大；
人工测量盾构机上的人工标志，其坐标在盾构机轴线上，与初始时位置相符；
人工计算的盾首盾尾坐标与导向系统所算基本一致。
（3）盾构千斤顶推力左大右小，上大下小，总推力为2000～2200t，符合盾构右转、向下调整姿态的要求。
（4）每环出土量为38～39m3，注浆量3.5m3，土压设定值0.22～0.23MPa，地面沉降良好。
（5）220、222环管片9点位有局部破损现象，220环与221环间错台8mm，221环与222环间错台7mm，较前段相比，错台量偏大。
2）原因分析
针对以上情况，经研究分析，结果如下：
（1）根据测量结果可以推断，自动导向测量基本不存在测量错误。测量结果具有参考性。
（2）根据《地铁设计规范》10.1.10可知，平行隧道间的净距不宜小于隧道外轮廓直径。现左、右线隧道净距为4.8m，小于隧道外径（6.2m），可能会对右线的推进施工造成盾体漂移的隐患。
（3）左线隧道已推进至528环，左线隧道推进过程中存在土体扰动，土体比较松散，且由于同步注浆浆液为惰性浆，固结时间比较长，成形管片与土体间不够密实。因此右线推进时盾体左侧侧向土压力小于右侧侧向土压力。从而导致盾构推进或推进完成后盾体整体漂移的现象。

（