专利名称：复杂工况条件下盾构近距离穿越已运营地铁隧道施工方法
技术领域：
本发明涉及一种地铁隧道施工方法，尤其是一种盾构近距离穿越已运营地铁隧道施工方法。
背景技术：
上海市轨道交通10号线6标、7号线8标、7号线25标这三个工程盾构需要近距离穿越已运营地铁隧道，其存在以下难点1、超近距离下穿已建且正在运营的地铁隧道7. 8标常熟路站 肇嘉浜站区间上、下行线隧道穿越运营中的地铁一号线区间隧道下方，两隧道间距离最小仅为1. 5m。7. 25标白杨路站 沪南路站区间上、下行线隧道穿越运营中的地铁二号线区间隧道，两隧道间距离最小仅为1. 2細。10. 6标南京东路站 豫园站区间上、下行线隧道穿越运营中的地铁二号线区间隧道，两条隧道间距小，最近距离仅1. 86m。2、盾构出洞后即近距离穿越已建地铁7. 8标区间上行线盾构出洞推进18m、下行线盾构出洞推进15m后均与地铁一号线呈98°相交，下穿。由于工作面压力没有通过前IOOm试推进确定，要保持开挖面稳定难度较大。3、盾构近距离穿越已建地铁后进洞10. 6标盾构穿越2号线隧道后距离南京东路站进洞口最近仅约12. :3m。由于盾构即将进洞，应力释放，无法保证同步注浆施工所需的围压，土体变形难以控制。在盾构进洞时若出现涌水、涌砂的情况，会引起地面沉降及土体流失，进而造成地铁2号线隧道出现差异沉降、移位等情况，对地铁2号线隧道造成不利影响，严重时甚至会危及地铁2号线的运行安全。4、盾构曲线近距离穿越已建地铁隧道7. 25标白杨路站 沪南路站区间隧道在穿越区段的线形为，平曲线R = 499. 908m,盾构曲线穿越施工，增加了对土体的扰动。
发明内容
本发明是要提供一种复杂工况条件下盾构近距离穿越已运营地铁隧道施工方法， 该方法能使盾构成功穿越已运营地铁隧道，确保地铁列车的运行安全。为实现上述目的，本发明的技术方案是一种复杂工况条件下盾构近距离穿越已运营地铁隧道施工方法，具体步骤是1.穿越工况数学模型分析设置模拟施工段，采用Ansys有限元软件进行计算，分工况模拟盾构穿越过程，试验验证穿越时各项施工参数；
2.设置施工参数根据穿越工况数学模型分析结果设置盾构近距离穿越已运营地铁隧道各施工段的正面土压力、推进速度、出土量、同步注浆量、注浆压力、壁厚注浆量、注浆位置的施工参数；3.建立盾构穿越期间的实时监测以及隧道及周边环境的监测4.盾构施工A.施工参数控制控制根据设置的施工参数和盾构推进时的实时监测数据，控制(1)盾构推进速度在穿越区施工过程中，盾构掘进速度控制在0. 5 1. 5cm/min，并保持推进速度稳定，确保盾构均衡、勻速地穿越已已运营地铁隧道，减少对周边土体的扰动影响，(2)出土量出土量控制在理论值的95%左右，即V = 37.8X95%= ；35. 91m3/环，保证盾构切口上方土体能微量隆起，以减小土体的后期沉降量，(3)盾构姿态在穿越过程中，减少盾构纠偏量和纠偏次数；(4)同步注浆①注浆量每环压入量控制在1. 8m3 2. 6m3之间；②注浆压力根据经验取为1. 1 1. 2倍的静止土压力；③浆液配比B.双液注浆在盾构穿越后对隧道近距离穿越影响区段周围土体进行双液注浆加固。双液注浆加固分四步进行1)隧道盾构施工后，在盾尾后5 8环处从隧道上部注浆孔进行同步跟踪注浆，再盾尾后10环以后从隧道下部注浆孔进行同步跟踪注浆。2)在同步注浆施工过程中，在对已有隧道有影响的施工区段从隧道顶部90°范围内的预留注浆孔并打入预埋注浆管，预埋注浆管深度为2米，3、在同步注浆施工结束后，对已有隧道有影响的施工区段范围内的惰性浆液进行置换注浆加固为双液注浆，注浆加固范围为管片外0. 5米。4)在隧道置换注浆施工结束后，对该区段隧道土体再次进行双液注浆加固双液注浆加固具体步骤1)布置注浆孔2)注浆前预留孔疏通3)振插注浆管入注浆孔内至隧道管壁外侧4)安装防喷装置，并将单向球阀接在注浆管上5)注浆加固盾构姿态在曲线推进过程中
Α、控制纠偏量在盾构推进过程中，控制盾构环每次的纠偏量，确保管片环面始终处于曲线半径的径向竖直面内；B、控制注浆量在曲线段推进过程中，进行同步注浆时控制曲线段内侧的压浆量，以填补施工空隙，加固内侧土体，使盾构推进曲线严格拟合设计轴线；C、采用仿形超挖刀在曲线段推进过程中，使用仿形超挖刀，使内侧的出土量要大于外侧的出土量；D、控制管片拼装精度管片采取居中拼装，如果管片无法居中拼装，采用低压石棉橡胶板或软木楔子进行调整；上述过程纠偏同步注浆时，在曲线外侧及时进行管片壁后注浆，注浆采用水泥和水玻璃组成的双液浆，使外侧浆液快速凝固，及时提供盾构纠偏所需的曲线外侧的纠偏反力，并防止因千斤顶的推力导致已拼装隧道向外侧位移。本发明的有益效果是1.分层注浆结束前，将运营中的地铁一号线隧道控制接近+3mm左右，7号线隧道和一号线穿越段隧道已稳定，加固后的土体具有良好的均勻性和渗透性，达到设计要求。实施效果和理论计算相比较，理论计算结果基本正确，在采用了上述施工措施及后期及时进行少量多频的二次注浆，能有效减小影响，控制沉降。2.分层注浆结束前，将运营中的地铁二号线隧道控制接近+2 3mm左右。2008 年8月15日注浆结束到2009年9月21日约13个月后，穿越段地铁二号线上行线最低点为-4. 45mm，下行线最低点为-5. 41mm。7号线隧道和二号线穿越段隧道已稳定，加固后的土体具有良好的均勻性和渗透性，达到设计要求。3.分层注浆结束前，将运营中的地铁二号线隧道控制接近+2 3mm左右。2009 年5月8日注浆结束到2009年11月21日约6个半月后，穿越段地铁二号线上行线最低点为-0. 7mm，下行线最低点为-1. 0mm。10号线隧道和二号线穿越段隧道已稳定，加固后的土体具有良好的均勻性和渗透性，达到设计要求。
图1是双液注浆流程框图；图2是监测系统构造原理框图；图3是盾构曲线推进示意图；图4是下行线地铁一号线区域加固示意图。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。实施例一一 .工程概况地铁一号线区间隧道被穿越段盾构机从常熟路站工作井出洞后不久，上、下行线隧道将由地铁一号线区间隧道下方穿越。该段已建隧道为地铁一号线衡山路 常熟路区间隧道，1992年开工于1993年竣工，由上海市基础工程公司施工，目前正在运营中。被穿越段地铁一号线隧道所处的土层主要为淤泥质粘土、灰色粘土层，隧道外径为Φ 6200mm，隧道中心最低标高-9. 725m，最高标高约-9. ^5m。隧道上部覆土厚度9. 99m 10. :3m。上海轨道交通7号线工程8标段常熟路站 肇嘉浜站区间与地铁一号线衡山路 常熟路区间隧道上行线隧道交叠的投影长度约为20米，下行线隧道交叠的投影长度约为18米。轨道交通7号线穿越区域隧道工程穿越地铁一号线区域范围及里程详见下表。
权利要求
1.一种复杂工况条件下盾构近距离穿越已运营地铁隧道施工方法，其特征在于，具体步骤是(1)穿越工况数学模型分析设置模拟施工段，采用Ansys有限元软件进行计算，分工况模拟盾构穿越过程，试验验证穿越时各项施工参数；(2)设置施工参数根据穿越工况数学模型分析结果设置盾构近距离穿越已运营地铁隧道各施工段的正面土压力、推进速度、出土量、同步注浆量、注浆压力、壁厚注浆量、注浆位置的施工参数；(3)建立盾构穿越期间的实时监测以及隧道及周边环境的监测(4)盾构施工A.施工参数控制根据设置的施工参数和盾构推进时的实时监测数据，控制1)盾构推进速度在穿越区施工过程中，盾构掘进速度控制在0. 5 1. 5cm/min,并保持推进速度稳定， 确保盾构均衡、勻速地穿越已已运营地铁隧道，减少对周边土体的扰动影响，2)出土量出土量控制在理论值的95%左右，即V = 37. 8X95%= 35. 91m3/环，保证盾构切口上方土体能微量隆起，以减小土体的后期沉降量，3)盾构姿态在穿越过程中，减少盾构纠偏量和纠偏次数；4)同步注浆①注浆量每环压入量控制在1. 8m3 2. 6m3之间；②注浆压力根据经验取为1. 1 1. 2倍的静止土压力；③浆液配比B.双液注浆在盾构穿越后对隧道近距离穿越影响区段周围土体进行双液注浆加固。
2.根据权利要求1所述的复杂工况条件下盾构近距离穿越已运营地铁隧道施工方法， 其特征在于所述双液注浆加固分四步进行1)隧道盾构施工后，在盾尾后5 8环处从隧道上部注浆孔进行同步跟踪注浆，再盾尾后10环以后从隧道下部注浆孔进行同步跟踪注浆。2)在同步注浆施工过程中，在对已有隧道有影响的施工区段从隧道顶部90°范围内的预留注浆孔并打入预埋注浆管，预埋注浆管深度为2米，3.在同步注浆施工结束后，对已有隧道有影响的施工区段范围内的惰性浆液进行置换注浆加固为双液注浆，注浆加固范围为管片外0. 5米。4)在隧道置换注浆施工结束后，对该区段隧道土体再次进行双液注浆加固。
3.根据权利要求1或2所述的复杂工况条件下盾构近距离穿越已运营地铁隧道施工方法，其特征在于，所述双液注浆加固具体步骤是(1)布置注浆孔(2)注浆前预留孔疏通(3)振插注浆管入注浆孔内至隧道管壁外侧(4)安装防喷装置，并将单向球阀接在注浆管上(5)注浆加固。
4.根据权利要求1所述的复杂工况条件下盾构近距离穿越已运营地铁隧道施工方法， 其特征在于，盾构姿态在曲线推进过程中(1)控制纠偏量在盾构推进过程中，控制盾构环每次的纠偏量，确保管片环面始终处于曲线半径的径向竖直面内；(2)控制注浆量在曲线段推进过程中，进行同步注浆时控制曲线段内侧的压浆量，以填补施工空隙，加固内侧土体，使盾构推进曲线严格拟合设计轴线；(3)采用仿形超挖刀在曲线段推进过程中，使用仿形超挖刀，使内侧的出土量要大于外侧的出土量；(4)控制管片拼装精度管片采取居中拼装，如果管片无法居中拼装，采用低压石棉橡胶板或软木楔子进行调整。
5.根据权利要求1所述的复杂工况条件下盾构近距离穿越已运营地铁隧道施工方法， 其特征在于，上述纠偏同步注浆时，在曲线外侧及时进行管片壁后注浆，注浆采用水泥和水玻璃组成的双液浆，使外侧浆液快速凝固，及时提供盾构纠偏所需的曲线外侧的纠偏反力， 并防止因千斤顶的推力导致已拼装隧道向外侧位移。
全文摘要
本发明涉及一种复杂工况条件下盾构近距离穿越已运营地铁隧道施工方法，具体步骤是1)穿越工况数学模型分析，2)设置施工参数，3)建立盾构穿越期间的实时监测以及隧道及周边环境的监测，4)盾构施工施工参数控制，同步注浆，双液注浆。该方法能使盾构成功穿越已运营地铁隧道，确保地铁列车的运行安全。
文档编号E21D11/10GK102312673SQ201010223068
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年7月9日
发明者刘刚, 郑坚, 陆正, 陈静 申请人:上海市基础工程有限公司