深圳地铁2号线东黄区间盾构隧道重叠段施工技术

霍元盛

【摘 要】The overlapping tunnel is of special structure, complex force, difficult construction and tunneling. The section of shield tunnel in Donghuang section of No. 2 line of Shenzhen subway makes use of the construction scheme of rock inter- layer grouting and movable jambo support, for which the relevant technical measures are well applied and average tunneling is 9.25 m each day. The technology for overlapping section is introduced for the reference of similar works.%重叠隧道结构特殊，受力复杂，施工难度大，掘进不易控制。深圳地铁2号线东延线东黄区间盾构隧道重叠段施工中采用夹层岩体注浆加固、自行台车同步支撑施工方案，相关技术措施应用效果良好，平均日掘进量达9．25m。介绍重叠段施工工艺及关键技术，可为同类工程提供参考。

【期刊名称】《铁道建筑技术》 【年(卷),期】2012(000)001 【总页数】5页(P90-94)

【关键词】盾构隧道;上下重叠;支撑台车;加固 【作 者】霍元盛

【作者单位】中国铁建十二局集团第四工程有限公司,西安710021 【正文语种】中 文

【中图分类】U455.43

1 工程概况

深圳地铁2号线东延线东门南站～黄贝岭站区间隧道，左线全长932.439 m，右线全长934.027 m。线路从东门南站叠线方式出站后转为平行隧道，往东沿深南东路前行，到达黄贝岭站。重叠段长度111 m，基本位于全、强等风化凝灰质粉砂岩地层中，两隧道最小净距为1.72 m。线路位于深圳市车流量最大的深南大道下，重叠段线路左侧为28层的罗湖商务中心，线路上方布有给水、排水、煤气、电力及通讯管道。 2 总体施工方案

区间隧道采用两台德国海瑞克φ6 250 mm复合式土压平衡盾构机施工，均从黄贝岭站始发往东门南站方向掘进，位于下方的右线隧道先施工，位于上方的左线隧道后施工。

隧道掘进施工中，由于上下隧道间距很小，为确保安全，根据有关资料【2】采取相应的技术措施。

(1)采取下部隧道二次注浆、对夹层采取导管注浆的方式加固土体。 (2)在上部隧道盾构机掘进时，下部隧道采用自行式台车同步支撑。 (3)上下隧道两台盾构机间距至少为100 m。

(4)加大重叠段上下隧道管片螺栓直径(由φ24调整为φ27)，加强管片连接质量，确保成型隧道稳定。

(5)上部隧道通过管片吊装孔对夹层土体注浆，确保隧道通车运营安全。 3 施工工艺

上下重叠段隧道施工工艺流程见图1。 图1 上下重叠段施工工艺流程

4 关键技术 4.1 下部隧道掘进 (1)严格控制出土量

盾构隧道每环理论出碴量(实方)=π/4×D2×L=3.14/4 ×6.282×1.5=46.46 m3;盾构推进出碴量控制在 98% ～102%之间，即 45.53 m3～47.39 m3/环。实际每环出碴量控制在68.3 m3～71.09 m3/环，碴土的松散系数取1.5。

严格进行出渣记录、上报制度，切不可盲目多出土，防止造成隧道上方空洞。当出碴量小于68 m3时，在下一环适当的减少土仓的压力设定值，一般调整量在0.2 bar左右，并密切注意地表隆起情况;如果出碴量大于71 m3时，应立即关闭螺旋输送机，停止出碴，关注地表沉降，如果沉降过大，则继续加大土仓压力，直到地表沉降控制在允许的范围内。向前掘进5环后，停止掘进，对该段多出土地方进行二次注浆，确保隧道上方地层密实。 (2)盾构机姿态控制

盾构机姿态控制0～-30 mm，保证两隧道净距不要太小。 (3)同步注浆

同步注浆采用单液浆，为防止注浆使管片受力不均产生偏压导致管片错位造成错台及破损，同步注浆时须对称均匀的注入。 (4)二次注浆

二次注浆采用水泥-水玻璃双液浆，压注可能存在较大空隙的一侧，主要由注浆压力控制，注浆压力控制在0.2～0.6 MPa。通过同步注浆和二次注浆保证隧道上方岩体密实，为上部隧道掘进提供良好的条件。 4.2 夹层土体注浆加固

为了减少土体沉降，确保上部隧道盾构机通过及通车运营安全，下部隧道在掘进过程中同步注浆和二次注浆的基础上，对重叠段夹层土体进行注浆。上部隧道重叠段

掘进完成后，在重叠段对夹层土体进行注浆。 (1)注浆部位

上、下隧道靠近夹层部分120°范围通过吊装孔开孔注浆进行加固，夹层注浆横断面见图2。下部隧道由下往上、上部隧道由上往下对两重叠隧道中间的夹层土体注浆加固。 (2)注浆管加工

为防止注浆管进入上部隧道开挖轮廓线内而影响盾构机掘进，采用PVC注浆管代替钢管。取与预留吊装孔直径一样相同的φ32 mmPVC注浆管，杆段预留800 mm长的止浆端，不钻孔，顶端加工成椎形，中间每隔150 mm间距梅花形布置φ10 mm钻孔。PVC注浆管的长度根据上下隧道净距现场确定。 图2 重叠段夹层注浆横断面 (3)注浆材料

注浆浆液采用水泥-水玻璃双浆液，采用 P.O 42.5 水泥，水泥浆水灰比为 0.8∶1，水泥浆∶水玻璃(体积比)=1∶0.3。 (4)参数控制

注浆压力为0.5～1 MPa，每孔注浆量根据注浆压力控制，重叠段范围内每环均进行加固，加固后的土体无侧限抗压强度不小于0.4 MPa。注浆施工时随时监测管片姿态，并根据监测结果及时调整注浆压力，防止注浆压力过大造成管片变形、开裂。

4.3 上部隧道掘进 4.3.1 开仓检查

为保证上部隧道盾构机顺利通过重叠段，避免在重叠段造成不必要的停机，进入重叠段前在具备开仓条件时选择合适的位置进行开仓检查，进行刀具更换和泥饼清理。 (1)刀具检查、更换

检查滚刀、刮刀，将磨损量达到75%的刀具全部更换，确保更换刀具后完成上部隧道掘进。左线开仓位置为533环，更换中心滚刀3把，正面滚刀8把。 (2)泥饼清理

由于掘进地层中含有一定量的粘性颗粒，加上岩体含水量少，土仓内温度高容易造成刀盘结泥饼，从而导致掘进中出现“高扭矩、大推力、低速度(＜15 mm/min)”的现象。开仓检查过程中发现刀盘结泥饼，应及时清理，确保后续掘进顺利。 4.3.2 盾构机掘进参数

(1)顶部土仓压力根据地层埋深、特性及地下水位高度进行计算，并根据地面及下部隧道监测结果进行调整。掘进时土仓压力过大将导致掌子面土体受力增大，下部隧道管片受力将增大。

(2)掘进中实际出碴量控制在理论出渣量的98% ～102%之间。

(3)同步注浆率为1.3～1.8，同步注浆压力为1.1 ～1.2倍的静止土压力。 (4)掘进速度根据推力进行调整，但不宜过大，控制在40～50 mm/min为宜，掘进速度过快将导致同步注浆速度跟不上，注浆质量得不到保证。 重叠段盾构机掘进参数见表1。

表1 重叠段盾构机掘进参数掘进模式 推力/t 扭矩/(t·m)刀盘转速/(r·min-1)土仓压力/bar掘进速度/(mm·min-1)注浆量/m3土压平衡 800～1 000 250～320 0.8～1.6 1.5～1.7 30～50 7.5～8.0 4.3.3 下部隧道同步支撑 (1)支撑台车设计、加工

支撑台车在轨道结构上运行，每环设置一组液压油缸支撑管片，支撑点采用橡胶钢心轮，既能保证受力，又能保证移动方便、阻力小。台车分组制作并采用铰接连接，确保支撑台车在小半径曲线内行走。设计时根据盾构机自身重量、岩层特性、上下隧道净距、盾构机掘进中的推力等，计算出作用至下部隧道管片上的荷载，由此确

定台车长度、最大顶推力，确定后的设计图纸交由专业化公司组织加工、制作。支撑台车横断面见图3。 (2)隧道内轨道准备

支撑台车采用隧道内电瓶车既有轨道，轨距900 mm，支撑台车下井前保证下部隧道内轨道结构通畅、完好。 (3)支撑台车组装、下井

支撑台车运输至现场后，每组台车利用25 t汽车吊和45 t龙门吊配合在地面组装，组装完成后采用龙门吊吊至井下，并连接成整体。连接完成后进行各组液压、电路管线联接并调试。支撑台车调试完成后推进至重叠段附近并准备定位，调整各组油缸油压至设计值。 图3 支撑台车横断面示意 (4)支撑台车就位

上部隧道盾构机掘进过程中，首先需确定下部隧道支撑台车与上部隧道盾构机前后位置关系，要同时保证下部隧道结构安全及上部隧道盾构机不栽头。一般刀盘前方支撑距离L1为10 m左右，盾体后方支撑距离L3为3 m左右。支撑台车同盾构机掘进相同速度向前移动，移动过程中支撑油缸压力控制在5 MPa左右。掘进时盾构机与支撑台车位置关系见图4。

图4 上部隧道掘进时盾构机与支撑台车位置关系 4.4 重叠段端头水平加固

上下重叠段地层主要为杂填土、粉质黏土、全风化凝灰质砂岩和强风化凝灰质砂岩。由于上下隧道间距较小，为确保重叠段上部隧道顺利出洞，采用水平深孔注浆进行加固，加固范围沿线路方向8 m，宽度12 m。

水平深孔注浆采用水泥-水玻璃双液浆。水泥浆配比为1∶0.75，水玻璃浓度30～35波美度。水泥和水玻璃的体积比为3∶1，具体配比根据注浆时的具体地质状况

调节。注浆时，采取低压力中流量注入，注浆过程中压力逐步上升，流量逐渐减少，当压力升至注浆终压时，继续压注5 min，即可结束注浆。注浆时通过控制注浆压力控制注浆量。当注浆压力较小，而注浆量较大时增大水泥浆的浓度，直至终压达到3～4 MPa，持续注浆至设计孔位深度。原则上，开始只注单液水泥浆，如果注浆压力上不去且浆液用量大，则逐步改用双液浆。 4.5 施工监控

(1)盾构机姿态控制测量

上部隧道掘进时，盾构机水平偏差控制在±10 mm以内，为防止盾构机下沉和栽头，竖向偏差控制在0～+30 mm，垂直趋向控制在0～3 mm/m，并尽可能保持盾尾间隙均等。盾构机姿态每10环检测一次。 (2)管片姿态监测

每掘进5环对管片进行监测一次，根据检测结果复核盾构机姿态。 (3)地表、管片监测

下部隧道对夹层注浆前按照设计要求对地表及下部隧道管片布设监测点，地面监测布置见图5，下部隧道管片监测布置见图6。监测应在刀盘前方2～3倍洞径处开始进行，直到刀盘后方3～5倍毛洞洞径处，地表下沉基本停止处为止。监测频率为掘进面前后＜20 m时测1～2次/d，掘进面前后＜50 m时测1次/2 d，掘进面前后＞50 m时测1次/周。监测项目控制值见表2。

表2 上下重叠段监测项目控制值监测项目 上下重叠段隧道要求的范围拱顶下沉/mm ≤6地表下沉/mm 15遇到地下管线时根据有关管线部门对地下管线要求进行控制，房屋基础的控制按有关规范规定进行水平收敛位移/mm ≤12

每次监测完成后，及时进行信息反馈，以便操作人员调整参数，确保掘进安全。 下部、上部隧道掘进时地表沉降监测结果见表3，上部隧道掘进时下部隧道拱顶下

沉、水平收敛位移监测结果见表4。

表3 地表沉降监测结果沉降值/mm监测时间段备注L223 L228 L233 L238 L243下部隧道通过后-3.5-1.2-3.6-5.7-6.1线路中线上方上部隧道通过后-4.9-2.9-6.3-8.4-9.2

表4 下部隧道监测结果监测值监测项目/mm 550环 560环 570环 580环 590环 600环 610环 620环备注拱顶下沉-2.5 -1.8 -1.3 -2.4 -3.6 -2.8 -4.1 -3.4重叠段为9环～623环水平收敛1.8 2.3 1.9 1.4 2.1 2.4 1.6 1.7

从地表沉降和下部隧道监测结果看，本重叠隧道掘进参数、夹层加固及支撑方法和效果良好，达到了预期的目的。 5 结束语

(1)上下重叠段盾构隧道因地质差异、埋深及净距不同，所需的支撑台车结构形式、长度及支撑压力亦不同，施工中需及时调整参数，防止对成型隧道产生影响。 (2)重叠隧道施工的任何一道工序、细小环节施作不到位都可能影响到隧道本身及周边构筑物的安全，加强工序质量控制，及时、准确地获取、反馈监测数据，信息化施工是确保施工安全的关键。

(3)盾构法施工配套设备多，对盾构机、龙门吊、电瓶车、搅拌站、支撑台车等机械设备的保养和维护是施工有序、快速推进的重要保证。 参考文献

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