本發(fā)明專利涉及土壓平衡盾構(gòu)機近距離側(cè)穿初支暗挖隧道時的施工方法，該方法適用于地層構(gòu)造復(fù)雜，臨近建(構(gòu))筑物、隧道之間近、地面條件限制、對周邊沉降控制較嚴(yán)格、施工工期緊等條件下的暗挖隧道和土壓平衡盾構(gòu)機同時施工的工程。

背景技術(shù)：

在我國地鐵建設(shè)中，隨著各個城市的經(jīng)濟快速發(fā)展，大力推進(jìn)地鐵建設(shè)，提升城市整體形象，為民解決交通最根本問題。土壓平衡盾構(gòu)法施工因其適應(yīng)性廣、對環(huán)境影響小、安全性高等特點而得到了廣泛的應(yīng)用。但是為了縮短工期，進(jìn)行會幾個工程同時進(jìn)行，便會遇到土壓平衡盾構(gòu)與暗挖隧道同時施工的情況，有些區(qū)域兩條施工線路還會出現(xiàn)交匯的路段，該路段的兩條隧道間距較近，相互之間很容易受到影響。

特別是在采用礦山法進(jìn)行暗挖施工時，圍巖支護(hù)一般分為初期支護(hù)和二次襯砌，剛開挖之后立即進(jìn)行的支護(hù)形式稱之為，初期支護(hù)一般有噴射混凝土、噴射混凝土加錨桿、噴射混凝土錨桿與鋼架聯(lián)合支護(hù)等形式，二次襯砌一般是混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。一般是在隧道施工段的初期支護(hù)完成之后，才開始進(jìn)行二次襯砌，這個階段的隧道壁強度并不高，在盾構(gòu)機進(jìn)洞過程中近距離側(cè)穿暗挖初支隧道時存在較大安全風(fēng)險，很容易因為暗挖隧道的加固未達(dá)到要求，還有其它復(fù)雜地質(zhì)條件，導(dǎo)致暗挖隧道受力不均，引起初支暗挖隧道變形、盾構(gòu)隧道位移甚至地面下陷等重大安全風(fēng)險。

除此之外，在盾構(gòu)施工的端頭也會因為復(fù)雜地質(zhì)條件或土質(zhì)問題引起端頭加固質(zhì)量難以保障，受力不均，也會引起初支暗挖隧道變形、盾構(gòu)隧道位移甚至地面下陷等重大安全風(fēng)險。一般對于盾構(gòu)端頭加固的傳統(tǒng)方法為旋噴樁加固，但是采用旋噴樁成樁效果較差，存在半樁、夾沙、斷樁等缺陷，特別是在盾構(gòu)隧道與初支暗挖隧道相隔很近時，旋噴樁的施工更加困難，目前國內(nèi)還沒有成熟的施工工藝能夠完全規(guī)避該風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明在試驗分析及工程實踐的基礎(chǔ)之上，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種土壓平衡盾構(gòu)機近距離側(cè)穿初支暗挖隧道的施工方法，該工法可以確保盾構(gòu)機近距離安全、快速側(cè)穿初支暗挖隧道。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：所述一種土壓平衡盾構(gòu)機近距離側(cè)穿初支暗挖隧道的施工方法，包括正向施工的暗挖隧道和反向施工的盾構(gòu)隧道，暗挖隧道的內(nèi)壁施工有初期支護(hù)，其特征在于具體步驟如下：

(1)根據(jù)現(xiàn)場勘測確定暗挖初支隧道與盾構(gòu)隧道之間的關(guān)系，并了解暗挖隧道和盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的形式，現(xiàn)場放樣確定兩隧道邊線位置，確定兩隧道交匯的長度和兩隧道之間的間距；

(2)在盾構(gòu)機側(cè)穿時，停止暗挖隧道的施工，在暗挖隧道的掌子面噴射混凝土將暗挖隧道的掌子面封閉，使已開挖部位及時封閉成環(huán)，并在暗挖隧道內(nèi)按設(shè)計要求布設(shè)收斂斷點，，所述收斂斷面間距為3-4m，一般為3.5m，并在每個收斂斷點處安裝收斂儀；

(3)根據(jù)設(shè)計要求在暗挖隧道與盾構(gòu)隧道之間確定隔斷樁的施工位置，隔斷樁有多個，沿著盾構(gòu)隧道與暗挖隧道之間的間隙中分線分布，且多個隔斷樁的連線與盾構(gòu)隧道和暗挖隧道平行，兩相鄰隔斷樁之間的間距為1-1.5m，最佳間距為1.2m；然后采用間隔鉆孔施工的方法或連續(xù)鉆孔施工的方法施工隔斷樁，采用間隔鉆孔施工時，在第一個隔斷樁鉆孔灌注混凝土之后，直接間隔施工下一個隔斷樁，施工完成的隔斷樁與下一個待施工的隔斷樁之間至少間隔一個隔斷樁；采用連續(xù)鉆孔施工時，在隔斷樁灌注混凝土達(dá)到設(shè)計強度的75％以上之后再施工相鄰的下一個隔斷樁；

(4)在暗挖隧道與盾構(gòu)隧道之間沿隧道軸線方向布設(shè)測斜孔，觀察盾構(gòu)隧道與暗挖隧道之間土體變化情況，所述測斜孔的深度大于隔斷樁深度5～10m，并在測斜孔中布設(shè)有測斜管，測斜孔一般采用鉆頭為的工程鉆探機鉆孔，為了使管子順利地完裝到位一般都需比安裝深度深一些，它的原則是每10米多鉆深0.5米，即10米+0.5米＝10.5米，20米+1米＝21米，鉆頭鉆到預(yù)定位置后，不要立即提鉆，需把泵接到清水里向下灌清水，直至泥漿水變成清混水為止，再提鉆后立即安裝測斜管，測斜管的安裝按照現(xiàn)有盾構(gòu)隧道施工中測斜管的安裝方法進(jìn)行；根據(jù)設(shè)計要求在施工段的地質(zhì)條件突變及建筑物密集處設(shè)布設(shè)地表沉降監(jiān)測點，通過沉降儀對地表沉降進(jìn)行檢測；

(5)盾構(gòu)機按照正常施工工藝開始側(cè)穿暗挖隧道，在盾構(gòu)過程中嚴(yán)格控制盾構(gòu)中線與盾構(gòu)隧道的設(shè)計中線之間的位置關(guān)系，確保盾構(gòu)機前進(jìn)路線沿著設(shè)計路線前進(jìn)，并在施工過程中通過測斜孔監(jiān)測盾構(gòu)隧道與暗挖隧道之間土體變化情況；通過收斂儀檢測暗挖隧道變形情況；通過表面沉降監(jiān)測點監(jiān)測土體表面沉降情況，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時反饋至盾構(gòu)施工，綜合數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)盾構(gòu)和暗挖施工，動態(tài)調(diào)整參數(shù)；當(dāng)盾構(gòu)機盾尾通過暗挖隧道加固段后，暗挖隧道才可恢復(fù)施工；盾構(gòu)隧道與暗挖隧道相交會時，加強暗挖隧道洞內(nèi)監(jiān)測，通過綜合數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)盾構(gòu)和暗挖施工，動態(tài)調(diào)整參數(shù)，降低施工風(fēng)險，確保施工安全。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：在盾構(gòu)隧道側(cè)穿暗挖初支隧道的施工過程中，對盾構(gòu)管片外的環(huán)向間隙采用注漿的方式進(jìn)行填充，其同步注漿量取環(huán)形間隙理論體積的1.3～1.8倍，注漿的泵送出口處的壓力為0.2MPa-0.5MPa。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述地表沉降監(jiān)測按設(shè)計要求在地質(zhì)條件突變及建筑物密集處設(shè)一斷面，盾構(gòu)始發(fā)和吊出段100m范圍內(nèi)加密布設(shè)監(jiān)測點。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：在步驟(3)中施工隔斷樁時，每個隔斷樁的中心距離5m以內(nèi)的新樁鉆孔必須在該隔斷樁灌注混凝土24小時之后進(jìn)行。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：在步驟(2)中停止暗挖隧道施工之后，暗挖隧道的開挖段保證隧道底部土層原封不動，并在上臺階施作與拱架呈45°夾角向下打設(shè)的鎖腳錨桿進(jìn)行加固。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述多個隔斷樁的樁底深度在暗挖隧道和盾構(gòu)隧道底面6m以下。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述測斜孔布置有兩排，分別設(shè)置在隔斷樁與暗挖隧道以及隔斷樁與盾構(gòu)隧道之間。

本發(fā)明中暗挖隧道內(nèi)收斂斷點布設(shè)、表面沉降監(jiān)測點的布設(shè)和斜測孔的挖設(shè)以及具體監(jiān)測均與現(xiàn)有隧道施工中的方法相同，具體分布密度以及監(jiān)測均按照設(shè)計要求、根據(jù)實際施工場地的地形進(jìn)行現(xiàn)場施工，確保在整個施工過程，能夠通過多個收斂儀來監(jiān)測暗挖隧道是否存在變形情況，通過地表沉降監(jiān)測點來監(jiān)測暗挖隧道、盾構(gòu)隧道以及兩隧道之間部分的地表沉降情況，通過在測斜孔中按照土體監(jiān)測儀來監(jiān)測量暗挖隧道以及盾構(gòu)隧道的邊緣土體變形情況；然后根據(jù)所檢測隧道及隧道旁土體的變形情況以及地表沉降情況來確定是否存在施工風(fēng)險，然后采取應(yīng)對措施。

本發(fā)明在側(cè)穿過程中，盾構(gòu)機應(yīng)適當(dāng)放慢盾構(gòu)的掘進(jìn)速度，以盡量減少對土體的擾動。盾構(gòu)機的姿態(tài)變化不宜過大或過頻，并且嚴(yán)格控制中線平面位置偏差一旦出現(xiàn)盾構(gòu)偏移軸線過大或地面變形偏大，應(yīng)逐步糾正，并及時調(diào)整推進(jìn)速度。當(dāng)盾構(gòu)機盾尾通過暗挖隧道加固段后，暗挖隧道才可恢復(fù)施工。

本發(fā)明的有益效果：

1隔斷樁在盾構(gòu)和暗挖施工過程中，對暗挖隧道和盾構(gòu)隧道同時起到保護(hù)和隔離作用，能有效的保護(hù)相應(yīng)的既有隧道，有效控制地表和周邊建(構(gòu))筑物的沉降；

2隔斷樁施工工藝能有效的降低暗挖、盾構(gòu)風(fēng)險，避免了暗挖坍塌、隧道變形和盾構(gòu)隧道位移的風(fēng)險。

3利用監(jiān)控量測手段，跟蹤分析土體變位走勢。動態(tài)調(diào)整施工參數(shù)，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。隔斷樁施工過程中提前布設(shè)監(jiān)測點和采取相應(yīng)監(jiān)測措施，將數(shù)據(jù)收集、處理、分析和信息反饋應(yīng)用于施工，動態(tài)調(diào)整暗挖保護(hù)措施和盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，確保施工安全、快速、有效。

4隔斷樁段加密布設(shè)土體測斜孔較容易，且數(shù)據(jù)反應(yīng)土層變位直觀、真實有效，操作方便。

附圖說明

圖1是實施例中暗挖隧道與盾構(gòu)隧道平面關(guān)系圖；

圖2是實施例中暗挖隧道與盾構(gòu)隧道剖面圖；

圖3是實施例中收斂斷面示意圖。

圖中：1—暗挖隧道掌子面，2—暗挖隧道中心線，3—收斂監(jiān)測儀，4—隔斷樁，5—盾構(gòu)隧道中心線，6—地面監(jiān)測點，7—地面線，8—隔斷樁，9—收斂監(jiān)測線，10—盾構(gòu)隧道，11—暗挖隧道，12—測斜孔。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實施例是以鄭州軌道交通1號線二期土建施工03標(biāo)出入場線區(qū)間為具體施工場地，該區(qū)間為礦山法隧道區(qū)段，長331.221m。雪松路站～西流湖站區(qū)間前100環(huán)首先穿越端頭井加固區(qū)域。出入場線暗挖隧道與雪～西區(qū)間右線近接區(qū)段(71.425m)的水平凈距為2.73m～4.00m，近接區(qū)段暗挖隧道隧道埋深9.79～9.31m，對應(yīng)的右線盾構(gòu)隧道埋深為9.97～11.31m。標(biāo)段靠近西流湖，水位較高，流動性強，受大氣降水影響明顯。盾構(gòu)隧道和暗挖隧道均主要穿越粘土層，地下水類型為孔隙潛水。地面為重型車輛行走區(qū)域，盾構(gòu)近距離側(cè)穿風(fēng)險很大。

在盾構(gòu)始發(fā)端該地層端頭加固前進(jìn)行旋噴樁試樁試驗顯示成樁效果很差，存在半樁、夾沙、斷樁等缺陷，傳統(tǒng)旋噴樁加固工藝下的端頭加固效果難以保證。采取本發(fā)明中所述的土壓平衡盾構(gòu)機近距離側(cè)穿初支暗挖隧道的施工方法進(jìn)行施工，該施工方法主要是是采用隔斷樁+土體變位跟蹤分析施工，具體步驟如下：

(1)進(jìn)行施工圖紙交底，現(xiàn)場放樣確定兩隧道邊線；

(2)對暗挖隧道與盾構(gòu)隧道相交會段進(jìn)行洞內(nèi)加固，范圍為20m，里程為RDK0+174～RDK0+194，上臺階架設(shè)橫向、豎向支撐，橫撐間距按1m/道架設(shè)；盾構(gòu)側(cè)穿期間停止開挖，噴射混凝土封閉掌子面；已開挖部位及時封閉成環(huán)，上臺階施作鎖腳錨桿控制好角度，與拱架呈45°夾角向下打設(shè)；

(3)盾構(gòu)隧道近距離側(cè)穿暗挖隧道分析此段最近距離為2.73m～4.00左右，根據(jù)設(shè)計要求在盾構(gòu)隧道與暗挖隧道之間施做一排Φ800@1200mm鋼筋混凝土隔斷樁，樁長從地面至隧道底6m，共長22米；混凝土滿足以下條件：C35混凝土，3天強度達(dá)到60％，無側(cè)限抗壓強度不小于1.1MPa。根據(jù)本工程的地質(zhì)特點，鉆孔灌注樁采用旋挖式鉆機鉆孔，泥漿護(hù)壁，泥漿和石碴采用運輸車輛運棄，吊車起吊安裝鋼筋籠，采用導(dǎo)管灌注水下混凝土；鉆孔樁鉆孔順序采用跳鉆方法，如特殊情況不能跳鉆，要求其相鄰樁灌注混凝土達(dá)到設(shè)計強度的75％后方可進(jìn)行，施工鉆孔樁采用每施工一根樁，間隔2根樁再施工下一根樁的跳鉆法施工；

(4)盾構(gòu)隧道之間沿隧道軸線方向布設(shè)3個測斜孔，孔深均為26m，按規(guī)范要求土體孔深大于隔斷樁深5～10m，計算時假定管底為不動點；暗挖隧道內(nèi)收斂斷面布設(shè)間距為3.5m，并安裝收斂儀，所述收斂儀為現(xiàn)有的收斂儀，是線狀，兩端分別固定在暗挖隧道的兩側(cè)壁上，監(jiān)測頻率根據(jù)實時掘進(jìn)進(jìn)度進(jìn)行加密觀測。暗挖隧道收斂每斷面共布設(shè)四點兩條測線。地表沉降監(jiān)測按設(shè)計要求在地質(zhì)條件突變及建筑物密集處設(shè)一斷面；盾構(gòu)始發(fā)、吊出段100m范圍內(nèi)，每20m設(shè)一段面；其余地段每30m設(shè)一斷面；監(jiān)測斷面點數(shù)不少于11個；

(5)盾構(gòu)機在側(cè)穿暗挖施工段時，推力控制在9000-15000KN以內(nèi)、推進(jìn)速度控制在30-50mm/min，刀盤轉(zhuǎn)速控制在0.8～1.0r/min土倉壓力控制在上部0.3～0.5bar、刀盤扭矩控制在2500-2800KN.m、出土量控制在47方以內(nèi)。為保證達(dá)到對環(huán)向空隙的有效充填，同時又能確保管片結(jié)構(gòu)不因注漿產(chǎn)生變形和損壞，同步注漿量取環(huán)形間隙理論體積的1.3～1.8倍，泵送出口處的壓力一般控制在0.3MPa左右，實際施工壓力還應(yīng)視地面沉降進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，同步注漿漿液凝固時間為6小時左右，在漿液中添加速凝劑2.5kg/m³；

(6)在過加油站時應(yīng)適當(dāng)放慢盾構(gòu)的掘進(jìn)速度，以盡量減少對土體的擾動。穿越過程中，盾構(gòu)機的姿態(tài)變化不宜過大或過頻，并且嚴(yán)格控制中線平面位置偏差、盾構(gòu)切口與盾尾平面以及高程偏差均不超過±50mm。一旦出現(xiàn)盾構(gòu)偏移軸線過大或地面變形偏大，應(yīng)逐步糾正，并及時調(diào)整推進(jìn)速度。姿態(tài)控制：水平0～20mm垂直-20～0mm，如果超出范圍后操作手必須及時跟技術(shù)主任匯報，在得到新的掘進(jìn)指令后再進(jìn)行掘進(jìn)。