施工技术
摘要：某地铁10号线中医药大学站—松花江街站区间盾构隧道上跨既有运营地铁2号线崇山路站—岐山路站区间隧道，是目前国内盾构上跨既有运营隧道上跨距离最近的工程之一，上跨最近距离仅0.176m，因此，对既有隧道结构的变形控制要求较高。笔者以该工程为背景，对既有隧道预加固处理措施、刀盘刀具改造、盾构掘进姿态控制、参数预设等施工关键技术进行了重点介绍。
关键词：盾构；近距离上跨；运营隧道；注浆加固；
在城市轨道交通建设过程中，不可避免的会遇到近接施工问题，当新建隧道从既有隧道上方穿越时，对既有隧道周围土体会造成二次扰动，致使既有隧道产生结构变形。城市轨道交通结构及轨道的变形控制标准非常严格，近距离上跨隧道施工对既有隧道的安全运营构成了极大的隐患。
1工程概况
某地铁10号线中—松区间隧道基本位于崇山东路下方，线路从中医药大学站出发，沿崇山东路往东，上跨既有运营地铁2号线崇—岐区间隧道。中—松区间隧道为标准单洞单线圆形断面，采用盾构法施工，设计右线全长1234.533m，共计1028环；左线全长1221.747m，共计1018环；线间距12～15m，覆土厚度9.8～17.8m，隧道平面曲线最小半径为450m；采用日本石川岛覫6140mm土压平衡盾构机，衬砌采用环宽为1.2m的钢筋混凝土管片，内径为5.4m，外径为6m，混凝土强度等级C50，抗渗等级P10。盾构从中医药大学站始发，在松花江街站调头，最后在中医药大学站接收，完成该区间隧道推进过程。既有2号线崇—岐区间隧道为标准单洞单线马蹄形断面，采用矿山法施工，标准段外轮廓跨度6m、高6.5m，人防段外轮廓跨度9.3m、高9.38m。
2工程特点、难点
为解决地铁10号线中—松区间左线与既有地铁2号线区间结构冲突问题，将中医药大学站轨面整体上抬500mm，中—松区间左线出站后以27‰的坡度上坡，掘进约23m后上跨既有地铁2号线结构，与既有地铁2号线右线区间人防段最近距离176mm。由于中医药大学站轨面整体上抬，致使长江街站—中医药大学站区间左、右线及中医药大学站—松花江街站区间右线坡度也随之调整，地铁10号线区间与既有地铁2号线左线区间最近距离1275mm。崇—岐区间采用复合式衬砌，标准段二衬厚350mm，初支厚250mm；人防段二衬厚500mm，初支厚300mm。初支均采用C25早强喷混凝土＋钢筋格栅，格栅间距0.5m；二衬均采用C30防水钢筋混凝土。中—松区间左线上方沿线路方向有覫1.2m铸铁给水管，埋深2.2m，距离盾构顶部2.72～3.38m；DN200mm铸铁燃气管，埋深1.85m，距离盾构顶部3.9m；DN600mm排水沉井，距离盾构隧道顶部2.3m。上跨既有地铁2号线路段处于北陵大街与崇山中路交叉口，上方车流量较大。
3施工解决方案
3.1既有地铁2号线处理措施
10号线左线区间与既有2号线右线区间距离较近，与2号线区间初期支护小导管冲突，为处理冲突小导管，在既有地铁2号线区间上方施作临时施工竖井，对冲突范围内的小导管进行处理。施工竖井采用倒挂井壁法施工，由于施工竖井周边地下管线较多，施工竖井井口尺寸为3.5m×2m，初期支护厚300mm。向下开挖避开地下管线后，逐渐开始扩挖，最终井口尺寸扩大为3.5m×4m。小导管处理完成后，用C15混凝土对竖井底面100～550mm厚度进行填充。对位于地面以下3m及盾构施工影响范围内的竖井格栅在竖井使用完成后逐榀拆除并逐榀回填，竖井回填采用中粗砂＋水泥浆拌和均匀后密实回填。
3.2盾构机改造
该市地区主要为砂卵石地层，为保证盾构顺利掘进，减少刀具磨损和换刀风险，在磨损严重的刀盘钢环、刮刀等部位进行强化处理，将原设计的6把普通保径刀更改为12把加强型保径刀，将其均匀分布于钢环上，以减小砂卵石对刀盘钢环的磨损；将原设计的6大、6小普通型边缘刮刀更改为加强型重刮刀，可减
小砂卵石对刮刀的消耗；将原设计的普通型中心鱼尾刀，更改为加强型中心鱼尾刀；在盾构刀盘面板上加密耐磨条纹；在盾构刀圈边缘增设保护刀和耐磨块，确保刀盘开挖直径大于盾体，减小阻力。盾构刀盘上配置的加强型刀具采用了台湾春保K13合金材料。
3.3盾构掘进中的姿态控制
盾构姿态监控可通过自动导向系统和人工测量复核进行盾构姿态监测。自动导向系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器等，能够全天候在盾构机主控室动态显示盾构机当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。随着盾构推进，导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位。始发时可根据实际施工情况调整人工复测的频率，一般情况下设定为1天1次，在特殊情况下可提高到每1～2环复测1次。
在确认管片实际超前量与设计轴线基本一致的前提下，首先考虑通过调整区域油压来进行盾构纠偏：调整左右区域油压进行平面纠偏；调整上下区域油压改变盾构纵坡进行高程纠偏。其次是超挖刀的使用：盾构穿越过程中，盾构姿态前端保持在+30～+40mm之间向前掘进，如果盾构机出现姿态不稳定、盾构机头有下栽的趋势（排除测量故障）、在靠千斤顶油压以及铰接纠偏效果不明显的情况下，立即开启超挖刀进行盾构纠偏，确保盾构上跨顺利通过。
3.4盾构上跨参数控制
盾构上跨施工时，推力过大会加大对既有隧道的影响，推力过小则可能造成盾构机扎头与既有隧道发生碰撞。克泥效作为一种特殊高强度塑性材料，具有永不凝固、有一定承载能力的特性，且不会因材料凝固而卡住盾体，还能有效填充掘进产生的空隙，起到支撑上方土体结构稳定的作用。通过向盾构中前盾注入克泥效，以减小盾壳与土体的摩阻力、有效控制沉降、保证盾构上跨连续通过。
4现场监测
上跨施工期间对既有地铁2号线隧道结构和轨道结构的变形进行监测，上跨施工直接影响地铁2号线崇—岐区间长度约为21m。根据施工组织设计，监测周
期为盾构临近地铁2号线崇—岐区间前15d开始，至盾构上跨既有线施工完成为止，约1个月时间采用远程自动化监测，其余时间采用人工监测。远程自动化监测采用Leica.TCA2003和Leica.TM30，人工监测采用Leica.TCA2003和Trimble.Dini03。
5结论 1.
盾构近距离上跨既有隧道时，通过施作临时竖井处理既有隧道的初期支护小导管，并利用盾构管片预留注浆孔对既有隧道与新隧道间的土体进行补偿注浆加固、在既有隧道内部制作钢骨架进行支撑保护等措施，有效防止了盾构上跨过程中对既有隧道结构造成的破坏。
2.
在盾构机改造方面，采取增加保径刀数量、将边缘刮刀改为加强型重刮刀、将中心鱼尾刀改为加强型中心鱼尾刀、在刀盘面板上加密耐磨条纹、在盾构刀圈边缘增设保护刀和耐磨块以及采用新型合金材料刀具等措施，有效减小了盾构开挖时刀盘刀具的磨损和阻力。
3.
盾构上跨施工时，向中前盾注入克泥效可减小盾壳与土体的磨阻力，通过计算合理预设每环开挖的土仓压力、出土量、注浆量并及时进行二次补浆，可有效减少盾构上跨对既有运营隧道造成的扰动。
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