崔玉龍

(1.中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安 710043； 2.陜西省鐵道及地下交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710043)

引言

隨著我國城市軌道交通的不斷發(fā)展，出現(xiàn)大量近接地下工程。其中新建地鐵隧道下穿運(yùn)營期地鐵隧道已成為一種普通的現(xiàn)象。新建隧道下穿既有隧道一般分為正交和斜交兩種形式，其中小角度超近距離斜交下穿既有隧道不僅易引起軌道沉降，更易引起較大的軌道高差，影響地鐵運(yùn)營安全[1-3]。

針對盾構(gòu)隧道下穿既有地鐵隧道，國內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員進(jìn)行了大量研究，主要集中在下穿工程施工力學(xué)行為、施工參數(shù)優(yōu)化及變形控制技術(shù)和施工風(fēng)險(xiǎn)控制三個(gè)方面。下穿過程中的施工力學(xué)行為是確定施工參數(shù)、控制風(fēng)險(xiǎn)的重要基礎(chǔ)，仇文革[4]通過對廣州地鐵、深圳地鐵等近接工程的研究，系統(tǒng)地提出了廣義的地下工程近接施工的分類、分區(qū)、分區(qū)指標(biāo)表達(dá)式、近接度等概念，給出了研究和解決近接施工問題的普遍方法；Chehade[5]分析了多種穿越形式下既有隧道與新建隧道的相互作用；Yin[6]采用3D有限元法分析了考慮開挖凈空因素盾構(gòu)隧道開挖對既有隧道的影響。張瓊方[7]、金大龍[8]分別從Winkler地基梁理論、盾構(gòu)機(jī)-土體-結(jié)構(gòu)的多元耦合角度，分析了掘進(jìn)參數(shù)對已建隧道縱向變形的影響。盾構(gòu)下穿既有隧道一般為一級風(fēng)險(xiǎn)源，施工風(fēng)險(xiǎn)控制是施工中的重要內(nèi)容[9-11]，關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)控制的研究主要集中在掘進(jìn)參數(shù)的優(yōu)化和變形控制措施，其中基于現(xiàn)場施工參數(shù)和變形數(shù)據(jù)監(jiān)控是一種重要研究方法[12]，張瓊方[13]根據(jù)已建地鐵的監(jiān)測位移反饋，對掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，采用合理的盾構(gòu)參數(shù)設(shè)置使既有隧道變形在允許范圍內(nèi)；呂向紅[14]通過南水北調(diào)干渠工程盾構(gòu)下穿北京地鐵4號(hào)線工程，通過對下穿工程前期準(zhǔn)備工作、掘進(jìn)參數(shù)的選擇、監(jiān)控量測等措施，提出了全斷面卵石地層盾構(gòu)下穿既有隧道工程施工技術(shù)。此外，眾多學(xué)者針對不同盾構(gòu)隧道下穿工程[15-20]，采用數(shù)值計(jì)算方法對掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，并提出針對性措施。

由上述分析可知，盾構(gòu)隧道下穿既有隧道工程中，無論是風(fēng)險(xiǎn)控制還是結(jié)構(gòu)變形控制，盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)都是重要影響因素，但在眾多數(shù)值模擬中，掘進(jìn)參數(shù)對既有地鐵軌道高差影響的分析較少。在既有隧道結(jié)構(gòu)變形控制措施中，除掘進(jìn)參數(shù)控制外，還包括既有隧道加固，監(jiān)控測量等，但對盾構(gòu)機(jī)選型及地層適應(yīng)性分析較少。如何在既有地鐵隧道加固措施較少的情況下，保證盾構(gòu)隧道下穿過程中既有隧道結(jié)構(gòu)變形在允許范圍內(nèi)，確保地鐵運(yùn)營安全，是目前需要進(jìn)一步研究的重要難題。因此，依托西安地鐵1號(hào)線二期工程下穿1號(hào)線出入線工程，從既有隧道軌道評估與加固，盾構(gòu)機(jī)地層適應(yīng)性評價(jià)，掘進(jìn)參數(shù)數(shù)值模擬優(yōu)化，試掘進(jìn)試驗(yàn)，既有隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測等內(nèi)容，提出砂土地層盾構(gòu)隧道超近距離下穿既有地鐵隧道工程變形控制技術(shù)，研究成果既確保了依托工程的順利施工，又可為類似工程提供參考。

1 工程背景

1.1 工程概況

西安地鐵1號(hào)線二期工程西起森林公園站，東至1號(hào)線一期工程起點(diǎn)后衛(wèi)寨站。張家村站—后衛(wèi)寨站區(qū)間(以下簡稱“張后區(qū)間”)全長1 511 m，區(qū)間下穿1號(hào)線出入段線段采用盾構(gòu)法施工[21]，平面布置如圖1所示。

圖1 隧道平面布置示意

張后區(qū)間ZDK6+206.524～ZDK6+247.481段以26°斜下穿1號(hào)線出入段線K型暗挖斷面，下穿范圍為41 m，結(jié)構(gòu)相交最近處凈距約0.9 m，最遠(yuǎn)處結(jié)構(gòu)凈距約3.44 m，兩隧道位置關(guān)系示意如圖2所示。

圖2 盾構(gòu)下穿出入線空間位置示意(單位：m)

1號(hào)線出入線為礦山法施工的雙線結(jié)構(gòu)，32.913‰單面上坡，初支為30 cm厚噴射混凝土，二襯為35 cm厚鋼筋混凝土，軌道結(jié)構(gòu)為整體式混凝土道床。

1.2 工程水文地質(zhì)情況

本區(qū)間范圍由全新統(tǒng)人工填土(Q4ml)，沖洪積(Q4al+pl)黃土狀土、細(xì)砂、中粗砂夾粉質(zhì)黏土，上更新統(tǒng)沖積(Q3al)中砂夾粉質(zhì)黏土等組成。盾構(gòu)下穿1號(hào)線出入線影響范圍內(nèi)盾構(gòu)施工段主要穿越的地層為細(xì)砂、中砂和粗砂，平均標(biāo)貫值分別為30，55擊和82擊。地下水為第四系松散層孔隙潛水，水位埋深26.2 m，水位高程361.08 m，區(qū)間隧道位于水位以上，地層分布及隧道埋深如圖3所示。

圖3 地層及水文情況分布(單位：m)

2 既有線軌道評估與加固

2.1 既有線軌道調(diào)查

盾構(gòu)下穿施工前，對出入段線隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)狀評估，并對周邊管線、人防洞室等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，徹底摸清地下障礙物情況，排除意外因素。

盾構(gòu)下穿引起的結(jié)構(gòu)變形最嚴(yán)重的問題是危及行車安全的軌道變形，為確保既有線運(yùn)營安全，重點(diǎn)對鋼軌、扣件及道床等進(jìn)行了全面檢查，對松動(dòng)扣件進(jìn)行了加固，確保既有軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)穩(wěn)定。

2.2 軌道加固

對盾構(gòu)下穿施工中可能變形較大的軌道段落進(jìn)行加固，設(shè)置軌距拉桿防護(hù)措施，在下穿41 m范圍設(shè)置間隔為1 m的軌距拉桿，如圖4所示。

圖4 盾構(gòu)下穿段既有線路軌距拉桿防護(hù)

2.3 限速運(yùn)行

為了保證地鐵列車的運(yùn)行安全，結(jié)合軌道調(diào)查和評價(jià)情況，參考國內(nèi)外相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，在下穿施工過程中采取限速運(yùn)行(圖5)，建議限速20～30 km/h。

圖5 既有線限速標(biāo)識(shí)

3 盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性及掘進(jìn)參數(shù)研究

由于地鐵運(yùn)營要求，對既有線隧道結(jié)構(gòu)加固措施有限，為保證運(yùn)營安全，需要采取的重點(diǎn)措施為下穿隧道盾構(gòu)機(jī)專業(yè)選型和掘進(jìn)參數(shù)優(yōu)化。

3.1 盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性

針對砂層孔隙率大，自穩(wěn)性差，易結(jié)泥餅特點(diǎn)和超近距離下穿時(shí)可能出現(xiàn)塌空的問題，對盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)適應(yīng)性進(jìn)行評價(jià)。

3.1.1 掘進(jìn)機(jī)功率

本區(qū)間采用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，總推力370 000 kN，主驅(qū)動(dòng)為液壓驅(qū)動(dòng)，功率為945 kW，額定扭矩6 000 kN·m，脫困扭矩7 200 kN·m，滿足在西安地區(qū)砂層推進(jìn)的需要。

為了應(yīng)對流塑性較差的砂土，螺旋輸送機(jī)配置尺寸為φ800 mm×12 500 mm，中心驅(qū)動(dòng)，功率為315 kW，最大扭矩為210 kN·m，最大出渣能力為446 m3/h。

3.1.2 刀盤、刀具配置

根據(jù)西安地鐵1號(hào)線二期工程張家村站—后衛(wèi)寨站盾構(gòu)區(qū)間的地質(zhì)條件，對刀盤重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，重新制作輻條式刀盤，開口率擴(kuò)大到55%。

根據(jù)刀具在砂層中切削土體的性能來進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇，主要刀具類型以刮刀、撕裂刀和切刀為主，撕裂刀與切刀保持一定高差，先行松動(dòng)地層，減輕對切刀及面板的磨損，另配以中心刀、保徑刀、超挖刀和大圓環(huán)保護(hù)刀。

3.2 膨潤土拌制及改良

根據(jù)本工程的地質(zhì)情況，結(jié)合類似地層施工經(jīng)驗(yàn)，施工過程渣土改良需消耗大量的膨潤土，盾構(gòu)機(jī)自帶的膨潤土存儲(chǔ)罐無法滿足需要，因此在地面安裝膨潤土拌制和膨化系統(tǒng)，配置5個(gè)帶攪拌裝置的儲(chǔ)漿罐，總量約120 m3，采用泵送加管道的方式輸送至地下。

根據(jù)砂層渣土改良試驗(yàn)，坍落度以(160±10) mm為宜。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，使用10%的膨潤土溶液，3%泡沫劑溶液。土倉中膨潤土溶液注入量為20%、清水注入量為5%，刀盤口泡沫劑溶液注入量為5%。

3.3 掘進(jìn)參數(shù)優(yōu)化

3.3.1 數(shù)值模擬

采用位移邊界約束條件，建立有限元計(jì)算模型，模型尺寸為80 m×60 m×45 m(長×寬×高)，如圖6所示。

圖6 計(jì)算模型

3.3.2 本構(gòu)模型及參數(shù)選取

土體采用摩爾-庫侖模型，初期支護(hù)及二襯采用彈性本構(gòu)模型。依據(jù)勘察結(jié)果，隧道所處地層參數(shù)如表1所示。既有線隧道采用復(fù)合式襯砌，初支為30 cm厚、C25噴射混凝土及格柵拱架，二襯為35 cm厚、C40鋼筋混凝土，隧道各結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)如表2所示。

表1 地層參數(shù)

表2 既有隧道材料參數(shù)

3.3.3 影響因素及工況確定

根據(jù)相關(guān)研究成果，盾構(gòu)土倉壓力、注漿壓力和注漿厚度是影響既有隧道變形的主要影響因素。在既定地層中，注漿厚度受土層性質(zhì)、注漿壓力及注漿量控制，因此，選取土倉壓力、注漿壓力兩個(gè)主要因素進(jìn)行模擬。以土倉壓力=0.1 MPa、注漿壓力=0.22 MPa為基準(zhǔn)工況，取注漿加固層厚度為0.23 m。最終確定的計(jì)算工況如表3所示。

表3 盾構(gòu)施工參數(shù)計(jì)算工況

3.3.4 監(jiān)測點(diǎn)布置

以盾構(gòu)隧道中線與既有隧道中線交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿既有隧道軌道位置以3.08 m的間距布置20個(gè)變形監(jiān)測點(diǎn)，對軌道沉降及高差進(jìn)行監(jiān)測分析。

3.3.5 盾構(gòu)施工參數(shù)確定

(1)土倉壓力

不同土倉壓力下的軌道沉降及高差分布如圖 7、圖8所示，軌道最大沉降及最大高差如圖9所示。

圖7 不同土倉壓力下既有隧道軌道沉降

圖8 不同土倉壓力下既有隧道軌道高差分布曲線

圖9 不同土倉壓力下既有隧道軌道最大沉降及高差

由圖7、圖8可知，既有隧道軌道沉降及高差沿交叉點(diǎn)左右對稱分布，土倉壓力為0.08 MPa時(shí)，軌道最大沉降和高差分別為8.97 mm和1.52 mm，土倉壓力為0.14 MPa時(shí)，軌道最大沉降和高差分別為6.378 mm和1.08 mm。由圖9可知，既有隧道軌道最大沉降和高差隨土倉壓力的增大而減小，當(dāng)土倉壓力由0.08 MPa提高到0.1 MPa時(shí)，最大沉降和軌道高差減小約20%，對變形的控制作用十分顯著；當(dāng)土倉壓力由0.1 MPa提高到0.12 MPa時(shí)，最大沉降和軌道高差減小約6.5%，即土倉壓力為0.1 MPa是土倉壓力對隧道沉降和軌道高差控制的關(guān)鍵點(diǎn)，當(dāng)土倉壓力超過0.1 MPa后，雖然隧道沉降和軌道高差會(huì)因土倉壓力增大而減小，但控制作用已不明顯。

同時(shí)由于盾構(gòu)處于砂質(zhì)土層中，圍巖石英含量較高，土倉壓力過大會(huì)使刀盤及刀具因較大的擠壓力而出現(xiàn)過度磨損現(xiàn)象，因此綜合考慮盾構(gòu)土倉壓力取0.1 MPa。

(2)注漿壓力

不同注漿壓力下既有隧道軌道沉降、高差分布如圖10、圖11所示，軌道最大沉降和高差如圖12所示。

圖10 不同注漿壓力下既有隧道軌道沉降曲線

圖11 不同注漿壓力下既有隧道軌道高差分布曲線

圖12 不同注漿壓力下既有隧道軌道最大沉降及高差

由圖10、圖11可知，不同注漿壓力下的軌道沉降和高差以既有隧道與盾構(gòu)隧道交叉點(diǎn)為軸，左右對稱分布。當(dāng)注漿壓力由0.18 MPa逐漸增加到0.24 MPa時(shí)，既有隧道軌道最大沉降分別為14.79，10.15，7.14，6.21 mm，軌道高差最大值分別為2.52，1.73，1.22，1.06 mm。即隨著盾構(gòu)隧道注漿壓力的增大，既有隧道軌道沉降和高差不斷減小，主要是因?yàn)樵谧{早期漿液未形成有效強(qiáng)度，維持較高的注漿壓力可以有效地控制地層損失，減小地層應(yīng)力釋放，從而控制既有隧道軌道沉降和高差。

同時(shí)由圖12可知，當(dāng)注漿壓力由0.18 MPa增加到0.20 MPa，0.20 MPa增加到0.22 MPa，由0.22 MPa增加到0.24 MPa時(shí)，既有隧道軌道最大沉降減小率分別為31.4%，29.5%和13.1%，最大高差減小率分別為31.1%，26.9%和14.8%，由此可知，0.22 MPa是注漿壓力對軌道變形影響的重要拐點(diǎn)，當(dāng)注漿壓力超過0.22 MPa時(shí)，雖然軌道沉降和高差會(huì)不斷減小，但對軌道變形的控制效果已不明顯。

(3)初步確定盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)

根據(jù)前述數(shù)值模擬結(jié)果，初步確定盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)為：土倉壓力=0.10 MPa，注漿壓力=0.22 MPa。

4 盾構(gòu)掘進(jìn)試驗(yàn)

為了保證盾構(gòu)隧道下穿1號(hào)線出入線既有隧道的順利施工，在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，選取與下穿段地質(zhì)基本相同的DK26+270～DK26+330進(jìn)行了盾構(gòu)試掘進(jìn)試驗(yàn)，進(jìn)一步完善掘進(jìn)參數(shù)。

4.1 試掘進(jìn)方案

試驗(yàn)段長度為60 m，隧道所處地層主要為中、細(xì)砂，試驗(yàn)段埋深約14.4 m，在隧道中線地表每10 m布置沉降監(jiān)測點(diǎn)。

根據(jù)前述數(shù)值計(jì)算結(jié)果及參考已有工程經(jīng)驗(yàn)，土倉壓力控制在0.08～0.1 MPa，推力為8 000～1 1000 kN，刀盤扭矩為2 000～2 700 kN·m，出土量控制在51 m3左右，注漿壓力為0.22 MPa，并采用前述地面膨潤土拌制和膨化系統(tǒng)，對土倉內(nèi)渣土進(jìn)行改良。

在試掘進(jìn)試驗(yàn)開始前，對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全面的維修和保養(yǎng)、刀具的檢查和更換，同時(shí)調(diào)整好盾構(gòu)姿態(tài)，保證盾構(gòu)勻速、連續(xù)掘進(jìn)，確保盾構(gòu)機(jī)在試掘進(jìn)段內(nèi)不停機(jī)。

4.2 試掘進(jìn)參數(shù)及地表沉降分析

試驗(yàn)段內(nèi)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)記錄如圖13所示。由圖13可知，在10環(huán)以內(nèi)時(shí)盾構(gòu)參數(shù)穩(wěn)定性較差，推力較小，土倉壓力在4～5環(huán)時(shí)突然下降，經(jīng)分析是由于此時(shí)出土量的突增造成的。10環(huán)以后，盾構(gòu)各掘進(jìn)參數(shù)較為穩(wěn)定，推力平均值約為10 000 kN，土倉壓力平均值約為0.105 MPa，出土量約為51.8 m3/環(huán)。

圖13 盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)

試驗(yàn)段隧道中線地表沉降曲線如圖14所示。由圖14可知，地表沉降在6～10環(huán)位置出現(xiàn)突然增大現(xiàn)象，與上述盾構(gòu)參數(shù)突變位置基本相當(dāng)，主要是由于推力較小狀態(tài)下，盾構(gòu)出土量突然增大，土倉壓力減小造成的。20環(huán)后地表沉降穩(wěn)定在10～15 mm，平均值約為10.6 mm。

圖14 地表沉降曲線

4.3 下穿段掘進(jìn)參數(shù)確定

在下穿施工前，對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全面的維修和保養(yǎng)，刀具的檢查和更換，按數(shù)值模擬結(jié)果和試掘進(jìn)結(jié)果調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，做好施工組織和應(yīng)急預(yù)案，嚴(yán)格保證盾構(gòu)勻速、連續(xù)穿越既有線隧道，確保盾構(gòu)機(jī)在下穿既有線影響范圍內(nèi)不停機(jī)。

基于數(shù)值計(jì)算結(jié)果和試掘進(jìn)參數(shù)，盾構(gòu)下穿既有線時(shí)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)如表4所示。

表4 下穿既有線段盾構(gòu)施工參數(shù)

注：1 bar=100 kPa

5 變形監(jiān)測及效果評價(jià)

在盾構(gòu)隧道超近距離下穿既有隧道時(shí)，為了評價(jià)下穿過程中的掘進(jìn)參數(shù)和控制措施的合理性，同時(shí)準(zhǔn)確反應(yīng)盾構(gòu)隧道施工對既有地鐵隧道建筑物影響的動(dòng)態(tài)變化，提前預(yù)測，實(shí)現(xiàn)信息化施工，保證地鐵運(yùn)行安全，在既有隧道內(nèi)布設(shè)變形監(jiān)測點(diǎn)，對變形實(shí)行自動(dòng)化監(jiān)測。

5.1 自動(dòng)監(jiān)測方案

在盾構(gòu)隧道與既有隧道交點(diǎn)處布設(shè)1個(gè)監(jiān)測斷面，在交點(diǎn)左右20 m范圍，監(jiān)測斷面間距為5 m，交點(diǎn)左右20～50 m范圍，監(jiān)測斷面間距為10 m，共布設(shè)15個(gè)監(jiān)測斷面，如圖15所示。

每個(gè)監(jiān)測斷面分別在上、下行隧道內(nèi)布設(shè)4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，其中道床處布設(shè)4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，如圖16中的B、C、F、G點(diǎn)；左、右邊墻布設(shè)4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，如圖16中A、D、E、H點(diǎn)。

圖15 變形監(jiān)測斷面布置

圖16 既有線監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

現(xiàn)場采用自動(dòng)監(jiān)測與人工監(jiān)測相結(jié)合的方式進(jìn)行變形監(jiān)測，以自動(dòng)監(jiān)測為主。在既有隧道中部一側(cè)布設(shè)2個(gè)工作基點(diǎn)，安裝全站儀，在各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)反光點(diǎn)，全站儀通過程序設(shè)置自動(dòng)掃描監(jiān)測點(diǎn)，并實(shí)時(shí)傳輸，現(xiàn)場監(jiān)測布設(shè)如17所示。

當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)至影響范圍前15 m時(shí)開始進(jìn)行監(jiān)測，施工關(guān)鍵期1次/30 min，一般施工狀態(tài)1次/h，工后影響期3次/d。

圖17 既有隧道變形自動(dòng)監(jiān)測照片

5.2 監(jiān)測結(jié)果分析

盾構(gòu)隧道下穿施工完成后，既有線隧道道床沉降和邊墻沉降如圖18、圖19所示，軌道高差如圖20所示。

圖18 既有隧道道床沉降曲線

圖19 既有隧道邊墻沉降曲線

圖 20 既有隧道軌道高差

由圖18可知，既有隧道道床沉降分布呈現(xiàn)典型的“沉降槽”特點(diǎn)，只不過由于坐標(biāo)原點(diǎn)選取的原因，最大沉降點(diǎn)不同，但都位于盾構(gòu)隧道中心線的正上方，說明盾構(gòu)超近距離下穿既有隧道交叉點(diǎn)處影響最大。既有隧道道床最大沉降值介于5.93～6.08 mm，說明雖然盾構(gòu)斜下穿既有隧道，上、下行隧道與盾構(gòu)隧道凈距不同，但道床最大沉降差別不大，且遠(yuǎn)小于相關(guān)規(guī)范中的要求。

由圖19可知，上、下行隧道的邊墻監(jiān)測點(diǎn)(D、E點(diǎn))沉降分布規(guī)律基本一致，最大值分別為3.2 mm和2.9 mm，中隔墻監(jiān)測點(diǎn)(A、H點(diǎn))沉降分布規(guī)律基本一致，最大沉降值分別為1.3 mm和1.2 mm。由于既有隧道為雙邊拱結(jié)構(gòu)，上、下行隧道左右邊墻結(jié)構(gòu)差異性較大，中隔墻結(jié)構(gòu)剛度更大，導(dǎo)致中隔墻沉降較小。但上、下行隧道邊墻和中隔墻沉降分別以交叉點(diǎn)為軸左右對稱分布，且遠(yuǎn)小于相關(guān)規(guī)范要求，說明本文提出的措施有效地控制了隧道沉降變形。

由圖20可知，既有隧道的軌道高差分布規(guī)律一致，基本以既有隧道中線與盾構(gòu)隧道中線的交點(diǎn)為扭轉(zhuǎn)中心，左右對稱分布，但由于測線與交點(diǎn)線的距離不同，導(dǎo)致各測線的軌道高差變化曲線在軸線上有所錯(cuò)動(dòng)。B、C、F、G四條測線最大軌道高差分別為0.8，0.7，0.7 mm和0.8 mm，與計(jì)算結(jié)果基本吻合，且小于相關(guān)規(guī)范中4 mm的控制值。

6 結(jié)論

針對西安地鐵1號(hào)線二期工程在砂土地層中超近距離下穿1號(hào)線出入線既有地鐵隧道工程，通過對既有地鐵軌道評估與加固、盾構(gòu)適應(yīng)性分析、盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)數(shù)值模擬優(yōu)化、盾構(gòu)試掘進(jìn)和現(xiàn)場監(jiān)測，對砂土地層盾構(gòu)隧道超近距離下穿既有地鐵變形控制技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，確保了下穿工程的順利實(shí)施，主要結(jié)論如下。

(1)盾構(gòu)隧道超近距離下穿既有地鐵隧道前，應(yīng)對既有隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面檢查與評估，并對鋼軌、扣件等進(jìn)行加固，采取拉桿措施保證軌距，并應(yīng)對地鐵進(jìn)行限行措施。

(2)針對砂土地層超近距離下穿工程，盾構(gòu)機(jī)狀態(tài)應(yīng)處于青壯年時(shí)期，避免盾構(gòu)始發(fā)或接收在下穿影響范圍內(nèi)；同時(shí)盾構(gòu)應(yīng)進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)，并進(jìn)行砂土改良試驗(yàn)，在地面安裝膨潤土拌制和膨化系統(tǒng)。

(3)超近距離下穿工程中，盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)對既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形具有重要影響，軌道沉降和高差隨土倉壓力、注漿壓力、注漿厚度的增大而減小，經(jīng)過數(shù)值計(jì)算初步確定盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)中土倉壓力為0.1 MPa，注漿壓力為0.22 MPa。

(4)選取與下穿段地質(zhì)情況相似的段進(jìn)行試掘進(jìn)試驗(yàn)，通過掘進(jìn)參數(shù)與地表沉降數(shù)據(jù)分析，最終確定下穿段掘進(jìn)參數(shù)。

(5)在下穿施工前應(yīng)對盾構(gòu)進(jìn)行全面的維修和保養(yǎng)，刀具的檢查和更換，按數(shù)值模擬結(jié)果和試掘進(jìn)結(jié)果調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，嚴(yán)格保證盾構(gòu)勻速、連續(xù)穿越既有線隧道，確保盾構(gòu)機(jī)在下穿既有線影響范圍內(nèi)不停機(jī)。

(6)通過現(xiàn)場監(jiān)測，盾構(gòu)下穿過程中，既有地鐵隧道軌道最大沉降及高差分別為6 mm和0.8 mm左右，符合規(guī)范要求，確保了地鐵安全運(yùn)營，表明本文提出的變形控制措施對既有地鐵隧道變形起到了很好的控制作用。