盾構(gòu)下穿既有地鐵隧道施工風(fēng)險(xiǎn)及運(yùn)營安全管理

王 亮，汪愛東

（南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司，廣西南寧 500020）

1 下穿區(qū)域工程概況

南寧市軌道交通?3?號(hào)線一期金湖廣場(chǎng)—埌西站區(qū)間起訖里程?DK17+318.093～DK17+892.801，左線長?585.607??m，右線長?574.708??m，區(qū)間線間距?11.0～19.0??m，最小曲線半徑?300??m。區(qū)間線路縱坡為單向坡，左線最大坡度26.986‰，右線最大坡度?28‰，區(qū)間隧道埋深?8.44～22.4??m。3?號(hào)線金湖廣場(chǎng)站—埌西站區(qū)間在南寧市金湖東過街通道下方下穿既有?1?號(hào)線金湖廣場(chǎng)—南湖區(qū)間隧道，該下穿區(qū)段與民族大道垂直交叉，平面關(guān)系復(fù)雜（圖?1）。

2 下穿區(qū)施工風(fēng)險(xiǎn)分析

（1）下穿區(qū)附近建筑物密集。下穿區(qū)有金湖東過街通道、金湖廣場(chǎng)及下沉商場(chǎng)廣場(chǎng)，周邊建構(gòu)筑物為多層和高層，下穿施工易引起周邊建筑物沉降，施工中需嚴(yán)格控制施工場(chǎng)地周邊垂直、水平位移變形。

（2）下穿區(qū)域地層多次加固處理。1?號(hào)線一期盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)施工和金湖東過街通道施工中均對(duì)周邊地層進(jìn)行加固處理。其中，金湖東過街通道施工時(shí)對(duì)已完成?1號(hào)線隧道周邊區(qū)域進(jìn)行了旋噴樁加固，加固范圍為?29.2??m×33??m，加固深度為?1?號(hào)線一期隧道頂?3.5??m?到隧道底?1??m?范圍內(nèi)（圖?2）。下穿區(qū)地質(zhì)加固處理后土質(zhì)結(jié)構(gòu)成分復(fù)雜，地層土質(zhì)力學(xué)性能變化較大，不利于盾構(gòu)掘進(jìn)施工控制。

圖1 地鐵 3 號(hào)線與1號(hào)線隧道縱斷面關(guān)系圖（單位：mm）

圖2 金湖東過街通道及1號(hào)線加固平面位置示意圖（單位：m）

（3）近距離下穿既有地鐵隧道、過街通道、盾構(gòu)接收端。3?號(hào)線一期工程金湖廣場(chǎng)站—埌西區(qū)間隧道距離?1?號(hào)線區(qū)間隧道垂直最小間距為?5.7??m，距金湖東過街通道垂直最小間距為?14.8??m。金湖南地下商場(chǎng)與右線水平距離?4.5??m，垂直距離?14.5??m。下穿段距盾構(gòu)接收端頭33.21??m。按照?CJJ/T?202-2013《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，對(duì)?1?號(hào)線隧道結(jié)構(gòu)，該施工屬于非常接近外部施工，且位于顯著影響區(qū)。

（4）下穿區(qū)域地質(zhì)軟硬不均勻。3?號(hào)線下穿?1?號(hào)線區(qū)段主要地層從上到下依次為?粉土層、粉砂層、?圓礫層、泥質(zhì)粉砂巖。隧道洞身主要穿越地層為圓礫地層，底部存在有少量泥巖層和泥質(zhì)粉砂巖層。1?號(hào)線隧道底與?3?號(hào)線隧道頂垂直間距?5.7～5.9??m，夾層地質(zhì)主要為粉砂層和圓礫層。區(qū)間水位埋深?7.90～8.80??m，主要為裂隙水，具弱承壓性。隧道穿越區(qū)域地層變化較大且地下水具有承壓性，不利于掘進(jìn)施工刀盤控制。

（5）下穿區(qū)段隧道曲線半徑較小。3?號(hào)線下穿?1?號(hào)線段區(qū)段為小半徑曲線掘進(jìn)，最小曲線半徑為?300??m，區(qū)間線間距?11.0～19.0??m，區(qū)間線路縱坡為單向坡，左線最大坡度26.986‰，右線最大坡度?28‰，區(qū)間隧道埋深?8.44～22.4??m。盾構(gòu)機(jī)在小曲線掘進(jìn)施工控制方向較難。

（6）下穿施工限速對(duì)?1?號(hào)線客運(yùn)影響較大。3?號(hào)線隧道下穿?1?號(hào)線區(qū)段施工過程中，為確保?1?號(hào)線運(yùn)營安全，一般對(duì)?1?號(hào)線采用限速措施，對(duì)客運(yùn)運(yùn)輸服務(wù)及列車圖定時(shí)刻的執(zhí)行將產(chǎn)生影響。在施工期間若出現(xiàn)?1?號(hào)線隧道結(jié)構(gòu)沉降變形過大或者導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞等問題，將直接導(dǎo)致軌道幾何尺寸、接觸網(wǎng)懸高發(fā)生變化，產(chǎn)生列車受電問題，可能導(dǎo)致列車限速通行或中斷地鐵列車運(yùn)營、車輛等設(shè)備損傷。

3 下穿施工控制措施

3.1 下穿施工前運(yùn)營準(zhǔn)備措施

（1）建立多方參與、實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)制度。在施工準(zhǔn)備階段根據(jù)專業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析報(bào)告，組織行業(yè)資深專家進(jìn)行專項(xiàng)論證，建立建設(shè)、施工、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、風(fēng)險(xiǎn)咨詢等單位的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制，在盾構(gòu)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)后實(shí)行?24??h值班制度，確保各方實(shí)施聯(lián)動(dòng)，第一時(shí)間能集合統(tǒng)籌處理突發(fā)問題。

（2）發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化信息優(yōu)勢(shì)。在施工準(zhǔn)備中建立信息共享制度，通過微信、QQ?等群組管理，及時(shí)發(fā)布施工進(jìn)度、既有?1?號(hào)線隧道內(nèi)安裝的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)反饋、盾構(gòu)機(jī)參數(shù)調(diào)整等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，確保參與各方都能第一時(shí)間掌握施工參數(shù)及周邊土體變化情況。

（3）運(yùn)營企業(yè)制定專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案。在施工之前運(yùn)營企業(yè)依據(jù)施工單位《施工安全專項(xiàng)方案》編制相應(yīng)的配合方案和應(yīng)急預(yù)案，組織召開專題施工交底會(huì)議，對(duì)施工中影響范圍及可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行技術(shù)交底，明確工作分工，完善組織管理體系，建立應(yīng)急聯(lián)絡(luò)機(jī)制。公司宣傳部門、隧道、線路、信號(hào)等設(shè)備維修管理部門進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，制定相應(yīng)的、切實(shí)可行的保障預(yù)案和值守排班計(jì)劃。

（4）加強(qiáng)運(yùn)營巡視。運(yùn)營、施工、監(jiān)理、建設(shè)單位安排專人進(jìn)行施工影響區(qū)間的登乘巡視，司機(jī)在行駛過程中加強(qiáng)瞭望，多方位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道變形變化，確保列車運(yùn)行安全。

3.2 下穿施工前施工方準(zhǔn)備措施

（1）?對(duì)?1?號(hào)線進(jìn)行檢查加固。在盾構(gòu)機(jī)準(zhǔn)備進(jìn)入影響區(qū)前對(duì)既有?1?號(hào)線內(nèi)隧道結(jié)構(gòu)、軌道進(jìn)行檢查和加固，重點(diǎn)對(duì)管片裂紋、滲漏水、錯(cuò)牙、鋼軌、扣件及道床等進(jìn)行全面檢查，確保既有隧道結(jié)構(gòu)狀態(tài)良好。在施工前對(duì)有滲漏水的管片進(jìn)行注漿堵漏，對(duì)隧道管片連接螺栓進(jìn)行緊固，對(duì)?1?號(hào)線軌道幾何尺寸及扣件進(jìn)行精調(diào)、緊固，確保軌道狀態(tài)穩(wěn)定。

（2）施工機(jī)具檢查驗(yàn)收。在盾構(gòu)機(jī)準(zhǔn)備進(jìn)入影響區(qū)前，建設(shè)單位組織對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)驗(yàn)收，督促施工單位對(duì)盾構(gòu)機(jī)保養(yǎng)維護(hù)，對(duì)盾構(gòu)機(jī)具及配套機(jī)具工作狀態(tài)檢查確認(rèn)，清點(diǎn)需配備的應(yīng)急工器具及材料。

（3）落實(shí)搶險(xiǎn)備品、工器具、人員。在盾構(gòu)機(jī)準(zhǔn)備進(jìn)入影響區(qū)前檢查確認(rèn)應(yīng)急物資、工器具、人員到位及值班落實(shí)情況，確保出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)應(yīng)急響應(yīng)及時(shí)，人、材、機(jī)第一時(shí)間到位。

（4）檢查復(fù)核自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備。在盾構(gòu)機(jī)準(zhǔn)備進(jìn)入影響區(qū)前，采集自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、檢查監(jiān)測(cè)方案落實(shí)情況，并請(qǐng)點(diǎn)進(jìn)入隧道進(jìn)行人工測(cè)量復(fù)核，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、信息反饋及時(shí)。

3.3 下穿施工中控制措施

（1）優(yōu)化盾構(gòu)參數(shù)。將下穿段前?90??m?隧道作為試驗(yàn)段，以確定合理的盾構(gòu)施工參數(shù)，及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)速度、泥水倉壓力、泥漿比重、泥漿黏度。采用復(fù)合式刀盤，開口率?30%。施工中嚴(yán)格按照設(shè)定的泥水倉壓力進(jìn)行掘進(jìn)，每環(huán)測(cè)定泥漿的性能參數(shù)，加密監(jiān)測(cè)。加強(qiáng)施工設(shè)備維保及資源供應(yīng)，保證盾構(gòu)持續(xù)掘進(jìn)。

（2）根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)大小分過渡區(qū)、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)，并適時(shí)調(diào)整參數(shù)。

（3）同步注漿控制及二次注漿。在施工過程中通過注漿量及注漿壓力的嚴(yán)格控制，少量、多次注漿，注漿壓力控制在?0.4??MPa?內(nèi)，確保在施工過程中?1?號(hào)線沉降累計(jì)控制在10??mm?內(nèi)。

（4）盾構(gòu)姿態(tài)控制。采用自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)和人工測(cè)量輔助進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)監(jiān)測(cè)，分區(qū)操作盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)油缸，控制盾構(gòu)掘進(jìn)方向，及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)下穿掘進(jìn)中的姿態(tài)和糾偏量，每環(huán)糾偏量不大于?5??mm，并在上軟下硬地層掘進(jìn)時(shí)提前將盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)調(diào)整到負(fù)值，從而使盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)上漂后接近設(shè)計(jì)軸線。

（5）防止盾尾漏漿（防漏）控制。盾構(gòu)推進(jìn)過程中，盾構(gòu)姿態(tài)控制不好易造成盾尾處漏漿、地表沉降過大。因此在盾構(gòu)機(jī)下穿?1?號(hào)線隧道期間，應(yīng)確保盾尾四周間隙均勻，通過加大盾尾油脂注入量來防止?jié){液通過盾尾流失，并采用優(yōu)質(zhì)油脂。

（6）管片安裝質(zhì)量控制。管片選型以滿足隧道線型為前提，重點(diǎn)考慮管片安裝后盾尾間隙要滿足下一掘進(jìn)循環(huán)限值，確保有足夠的盾尾間隙，以防盾尾直接接觸管片。及時(shí)止水，在管片脫離盾尾后對(duì)管片連接螺栓進(jìn)行二次緊固。

（7）小半徑曲線通過措施。在小半徑曲線段施工時(shí)，在還未進(jìn)到曲線時(shí)提前對(duì)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行沿小半徑曲線割線方向掘進(jìn)施工。

（8）軟硬不均地層掘進(jìn)措施。根據(jù)地質(zhì)軟硬不均情況，及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)速度及土倉壓力，確保順利通過。

（9）泥漿質(zhì)量控制?？刂颇酀{含砂量，適當(dāng)調(diào)整、調(diào)配既滿足密度要求又滿足黏度要求的優(yōu)質(zhì)泥漿。在圓礫地層中掘進(jìn)時(shí)，泥漿黏度控制在?25～30??s，比重控制在?1.12～1.14??g/cm3；在泥巖及圓礫復(fù)合地層中掘進(jìn)時(shí)，泥漿黏度控制在?23～28??s，比重控制在?1.11～1.13??g/cm3。

3.4 運(yùn)營隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)及信息化處理

（1）隧道內(nèi)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。在?1?號(hào)線受影響范圍內(nèi)，按照相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)隧道豎向位移、水平位移、相對(duì)收斂、裂縫、道床與軌道變位、隧道斷面尺寸等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)（圖?3）。

圖3 基準(zhǔn)點(diǎn)及設(shè)站點(diǎn)布置示意圖

（2）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)人工復(fù)核調(diào)整。通過無線數(shù)據(jù)傳輸將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至接收端電腦，通過?GeoMoS?軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓分析。若監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常時(shí)，立即向運(yùn)營單位申請(qǐng)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行巡查，避免因測(cè)點(diǎn)松動(dòng)、破壞等原因造成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無法讀取或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)讀取錯(cuò)誤等情況發(fā)生。

（3）監(jiān)測(cè)信息反饋及處理。施工監(jiān)測(cè)單位按照1?次/h的監(jiān)測(cè)頻率對(duì)?1?號(hào)線隧道結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將數(shù)據(jù)傳遞至處理中心，由監(jiān)測(cè)專業(yè)人員處理分析，并在施工聯(lián)動(dòng)小組信息群及時(shí)公布。對(duì)超過預(yù)警值及變化異常的點(diǎn)位，立即組織各單位專業(yè)工作人員進(jìn)行分析，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。在盾構(gòu)下穿施工過程中，按照既定的監(jiān)測(cè)方案實(shí)施遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)傳輸，通過中心控制計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)及時(shí)處理，及時(shí)反饋各變形點(diǎn)的變形量及累計(jì)變形量，并將這些數(shù)據(jù)以變形曲線圖形和報(bào)表形式輸出。

3.5 下穿中運(yùn)營控制措施

（1）各專業(yè)全程聯(lián)動(dòng)。運(yùn)營公司制定專項(xiàng)配合方案，制定確實(shí)可行的組織機(jī)構(gòu)及明確配合方案，起草應(yīng)急預(yù)案，明確各專業(yè)設(shè)備技術(shù)管理責(zé)任人，并形成?24??h輪班制度，現(xiàn)場(chǎng)參與監(jiān)控施工。運(yùn)營公司牽頭各參與單位在運(yùn)營結(jié)束后，請(qǐng)點(diǎn)進(jìn)入?1?號(hào)線隧道進(jìn)行人工檢查，對(duì)結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行人工復(fù)測(cè)，及時(shí)將檢查結(jié)果反饋聯(lián)動(dòng)小組，用于指導(dǎo)后續(xù)施工。

（2）調(diào)整計(jì)劃確保運(yùn)營安全。在下穿施工中適當(dāng)限速、改變調(diào)試計(jì)劃，以便于運(yùn)營結(jié)束后人工進(jìn)入?1?號(hào)線隧道檢查結(jié)構(gòu)狀態(tài)，并對(duì)隧道沉降導(dǎo)致的軌面高低變化進(jìn)行微調(diào)及預(yù)調(diào)，降低后續(xù)隧道結(jié)構(gòu)沉降對(duì)運(yùn)營的影響。

（3）加強(qiáng)運(yùn)營期登乘巡視。提前按照公司規(guī)章要求對(duì)施工、監(jiān)理、建設(shè)單位專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行安全培訓(xùn)及相關(guān)教育，確保各單位相關(guān)人員在運(yùn)營期能高頻次登乘巡視。運(yùn)營公司明確要求司機(jī)在行駛過程中加強(qiáng)瞭望，安排各專業(yè)技術(shù)人員登乘巡視，確保列車運(yùn)行安全。

4 結(jié)束語

本文通過對(duì)盾構(gòu)下穿既有地鐵隧道施工各階段均可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，提出了盾構(gòu)下穿既有地鐵隧道的施工控制措施，為南寧市軌道交通?3?號(hào)線順利下穿既有?1?號(hào)線施工提供了技術(shù)和安全管理保障，為南寧市軌道交通建設(shè)施工管理及運(yùn)營管理積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。期望本文對(duì)我國城市軌道交通建設(shè)安全與風(fēng)險(xiǎn)管理有所裨益。