1、引言
隨著城市建設的發(fā)展，城市軌道交通建設得到了很大的發(fā)展，地下空間變得越來越局促，穿越已建運營隧道，特別是近距離穿越已建隧道，且不對其正常運營造成影響，這對現(xiàn)有的盾構(gòu)施工技術(shù)提出了很大的挑戰(zhàn)。本文結(jié)合上海軌道交通七號線8標段實際穿越地鐵一號線工程，分析地基加固技術(shù)與盾構(gòu)穿越已運營隧道沉降的關(guān)系，為后續(xù)工程積累經(jīng)驗。
2、工程概況
2.1軌道交通七號線穿越區(qū)域隧道簡介
上海市軌道交通七號線8標盾構(gòu)區(qū)間隧道施工中，上、下行隧道將從運營中的地鐵一號線區(qū)間隧道下方穿越;與地鐵一號線隧道呈98°相交，上、下層隧道間距離很小，結(jié)構(gòu)凈距最小僅為1.5m。
由于工作面壓力沒有通過前100m試推進確定，要保持開挖面穩(wěn)定難度較大。在盾構(gòu)出洞時若出現(xiàn)涌水、涌砂的情況，會引起地面沉降及土體流失，進而造成地鐵1號線隧道出現(xiàn)差異沉降、移位等情況，對地鐵1號線隧道造成不利影。
穿越范圍內(nèi)區(qū)間隧道隧道最大縱坡為4‰，隧道中心最低標高-21.031m，最高標高約-17.441m。隧道上部覆土厚度17m~22m。
上行線：隧道交疊的投影長度約為20米，第16～32環(huán);
下行線：隧道交疊的投影長度約為18米，第15～30環(huán)。
2.2工程地質(zhì)
勘察成果表明，該地段地基土分布有以下特點：
?。?）淺部以飽和粘性土為主，第②1層褐黃～灰黃色粉質(zhì)粘土下為第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和第④層淤泥質(zhì)粘土，其中第③層中夾較多薄層粉性土。
?。?）第⑤層土分布較為穩(wěn)定，上部粘性較重，向下夾較多薄層粉土。
?。?）本區(qū)段第⑤層下部為⑤4灰綠色粉質(zhì)粘土層，該層系古河道發(fā)育而成，層頂埋深約33～37.6m，層厚一般約2.5m。
3.運營1號線的保護等級
正在運營中的地鐵一號線的保護等級為一級，是上海市重要的客運交通命脈，結(jié)構(gòu)變形控制指標為：隧道結(jié)構(gòu)縱向沉降與隆起值±5mm, 隧道結(jié)構(gòu)水平位移控制值±5mm。
4、加固方案
為確保該區(qū)段隧道及地鐵一號線的安全，除盾構(gòu)推進過程中采用（1）在運營的地鐵一號線隧道內(nèi)安置自動監(jiān)測系統(tǒng)，實施信息化施工;（2）對常熟路站進出洞區(qū)域和穿越地鐵一號線影響范圍進行適當?shù)念A加固;（3）為保證地鐵一號線和軌道交通7號線以后的長期穩(wěn)定和安全運營，還必須對兩隧道近距離穿越影響區(qū)段的土體進行必要的加固處理。
為了有效控制盾構(gòu)穿越前后的已運營地鐵隧道的沉降和位移，在穿越區(qū)及前后15環(huán)范圍管片上適當增加注漿孔數(shù)量，每環(huán)管片新增開10個注漿孔，除封頂塊外每塊管片增開2孔。見管片增開注漿孔布置圖。
4.1加固流程
注漿擬分四步進行：
1、隧道盾構(gòu)施工后，在保證注漿對盾構(gòu)推進沒有影響的前提下，對盾尾后5～8環(huán)處從隧道上部注漿孔進行同步注漿，再盾尾后10環(huán)以后從隧道下部注漿孔進行同步注漿。
2、在同步注漿施工過程中，在對地鐵一號線有影響的施工區(qū)段從隧道頂部90°范圍內(nèi)的預留注漿孔打入適當數(shù)量的預埋注漿管，預埋注漿管深度暫定為2米，如孔位距地鐵一號線隧道管片外壁距離不足2米時，預埋注漿管打入深度為距地鐵一號線隧道管片外壁20cm左右。
3、在同步注漿施工結(jié)束后，對地鐵一號線有影響的施工區(qū)段范圍內(nèi)的惰性漿液進行置換注漿加固（雙液注漿），注漿加固范圍為管片外0.5米。
4、在隧道置換注漿施工結(jié)束后，對該區(qū)段隧道土體進行雙液分層注漿加固。施工范圍為隧道頂部90º～180º范圍內(nèi)的預留注漿孔以上、地鐵一號線中心線以下范圍內(nèi)的土體，加固殼的厚度為1.5～1.8米。
4.2加固內(nèi)容
1..雙液同步注漿：
上行線32環(huán)，下行線30環(huán)，計62環(huán);注漿采取跳環(huán)形式，共計施工31環(huán)，每個注漿環(huán)施工孔數(shù)及每孔注漿量根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及實際需求確定。
2.置換注漿：
1）上行線：38米，32環(huán);注漿采取跳環(huán)形式，施工16環(huán)，每個注漿環(huán)施工5孔，每孔注漿量400L，注漿孔深度為管壁外0.5米。合計注漿孔數(shù)80只。
2）下行線：36米，30環(huán);注漿采取跳環(huán)形式，施工15環(huán)，每個注漿環(huán)施工5孔，每孔注漿量400L，注漿孔深度為管壁外0.5米。合計注漿孔數(shù)75只。
置換注漿總計施工155只孔，總計注入漿量62m3。
3.雙液加固注漿：
1）.上行線：38米即SDK17+060～SDK17+022，32環(huán)。Ⅰ區(qū)加固共約14環(huán)，每環(huán)設計加固范圍為90度，加固殼的厚度為1.5米，即每環(huán)4只注漿孔（SDK17+060～SDK17+052，約7環(huán)，注漿孔號為9、10、11、12;SDK17+030～SDK17+022，約7環(huán)，注漿孔號為5、6、7、8）。Ⅱ區(qū)加固共約18環(huán)，每環(huán)設計加固范圍為180度，加固殼的厚度為1.5米，即每環(huán)8只注漿孔（SDK17+052～SDK17+030，約18環(huán)，注漿孔號為5、6、7、8、9、10、11、12）。每只孔注漿段長度1.5米,共計施工200只孔，計300延長米。雙液注漿加固土方量為544.3m3，
2）.下行線：36米即XDK17+020～XDK17+056，30環(huán)。Ⅰ區(qū)加固共約14環(huán)，每環(huán)設計加固范圍為90度，加固殼的厚度為1.8米，即每環(huán)4只注漿孔（XDK17+020～XDK17+028，約7環(huán)，注漿孔號為9、10、11、12;XDK17+048～XDK17+056，約7環(huán)，注漿孔號為5、6、7、8）。Ⅱ區(qū)加固16環(huán)，每環(huán)設計加固范圍為180度，加固殼的厚度為1.8米，即每環(huán)8只注漿孔（XDK17+028～XDK17+048，約16環(huán)）。每只孔注漿段長度1.8米,共計施工184只孔，計331.2延長米。雙液注漿加固土方量為624.312m3。
5、施工技術(shù)要點
5.1注漿孔布置
本次雙液注漿孔布置在7號線隧道加固段范圍內(nèi)的拱底、標準、鄰接塊的壓漿預留孔內(nèi)。注漿前先用沖擊鉆將預留孔疏通，然后將注漿管振動插入孔內(nèi)至隧道管壁外側(cè)設計深度處，并將單向球閥接在注漿管上，以便注漿（置換注漿將1.0米的注漿管振動插入孔內(nèi)至隧道管壁外側(cè)0.5米處或疏通壓漿預留孔后直接接入防噴裝置及單向球閥進行置換注漿;雙液注漿將2.0米的注漿管振動插入孔內(nèi)至隧道管壁外側(cè)1.5米處）。
5.2雙液漿配比
為盡量減少注漿過程對地鐵一號線及上部地下管線和周邊環(huán)境的影響，選用凝固較快且收縮率小的漿液配比，具體如下：
另外再加入適量的促進劑，甲、乙兩液配比由現(xiàn)場試驗初凝時間為最快30秒至1分鐘。施工過程中根據(jù)實際情況配比可作適當調(diào)整。
5.4注漿過程
注漿順序：為減少漿液滲漏，降低注漿壓力，防止抬升過大，采取隔環(huán)跳孔施工形式，每環(huán)一次施工1～2只孔，每兩個連續(xù)施工環(huán)間隔三環(huán)。加固注漿采用分層注漿，先外層后內(nèi)層，注漿管每次回拔10-20CM，同時，根據(jù)自動水平監(jiān)測儀實時監(jiān)測情況調(diào)整注漿量和壓力，每孔分層注漿可達2～4次，注漿全部結(jié)束后，拔除注漿管，封閉孔口。
5.5注漿壓力及流量控制
在④、⑤層土施工時，注漿壓力控制在0.3Mpa以下，注漿流量控制在10～15L/min。
6.信息化施工管理及實施效果
為保證地鐵一號線安全運營，盾構(gòu)穿越期間，在地鐵一號線隧道穿越影響區(qū)段內(nèi)布設自動化監(jiān)測系統(tǒng)，運用電子水平尺將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)奖O(jiān)控室，對地鐵一號線進行實時、精確監(jiān)測。
根據(jù)電子水平尺監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了及時的二次補壓漿，在注漿后，上部一號線電子觀測點數(shù)據(jù)有少量的下沉，經(jīng)一段時間的穩(wěn)定后再次恢復，但變化速率明顯減慢。注漿施工控制以少量多次，每次注漿后以達到穩(wěn)定，測點并略有變化為原則;單次注漿應將其變化量控制在0.5～2mm以內(nèi)，如此反復多次，以達到穩(wěn)定的目的。分層注漿結(jié)束前，將運營中的地鐵一號線隧道沉降控制接近+3mm左右，7號線隧道和一號線穿越段隧道已穩(wěn)定，加固后的土體具有良好的均勻性和滲透性，達到設計要求，可以說此次穿越注漿施工是相當成功的。
9、結(jié)語
隧道穿越已有地下建筑、地鐵線路已越來越普遍，施工技術(shù)要求也越來越嚴格，保護原有地下結(jié)構(gòu)安全非常重要。本工程中所運用的穿越區(qū)注漿技術(shù)有效解決了盾構(gòu)施工對已運營地鐵隧道的二次影響，分析地基加固技術(shù)與盾構(gòu)穿越已運營隧道沉降的關(guān)系，為后續(xù)工程積累經(jīng)驗。
