摘  要：结合天津地铁 3 号线金狮桥—中山路区间盾构过程，介绍了长距离小间距平行隧道盾构施工技术，分析了小间距盾构隧道临近建筑物施工难点。通过对建筑物采取加固措施并对监测结果及时分析反馈，调整盾构掘进参数，控制建筑物沉降在允许范围内，保证了整个施工过程的安全。

关键词：小间距; 盾构; 平行; 加固; 隧道

 

      根据 GB 50157－2003《地铁设计规范》^[1]，盾构法施工平行隧道间的净距不宜小于隧道外轮廓直径，在设计阶段小间距隧道方案应尽量避免。小间距、长距离盾构隧道施工是一个十分复杂的力学过程，影响因素包括隧道间距、埋深、地层特性、盾构机推进的施工控制（千斤顶压力、注浆参数）等^[2]。小间距盾构施工本身就有较大施工难度，如果遇到复杂的周边环境，将给施工增加更大的难度，为了保证盾构施工的安全，必须提前采取措施。

 

      天津地铁 3 号线金狮桥—中山路区间小间距段共计 244 m，净距为 2.48～4.4 m，其中隧道净距在2.48～2.8 m 的长度达到 94.8 m，小区间段覆土深度 7～13 m。

      隧道区间采用盾构法施工，右线先行。左线旁穿一座建筑物，建筑物基础形式为筏片基础，上部 7 层砖混结构，建筑物距离左线隧道边缘距离仅 2 m，建筑物与隧道位置关系见图 1。

      盾构穿越地层见图 2。

      1）先行隧道已盾构完成，后行隧道盾构施工将对先行隧道的变形和结构产生不利影响。如何采取措施保证后行隧道施工过程中先行隧道的安全问题，是施工前必须考虑的问题。

      2）后行隧道盾构推进对先行隧道的影响是一个复杂的挤压、卸载过程，挤压作用主要是由刀盘压力和盾尾注浆压力在地层中的扩散引起的。先行隧道的加固措施及加固的时机、位置必须进行合理选择。

      3）后行盾构隧道距离建筑物主体结构仅 2 m，处于盾构施工影响范围内，同时两条隧道相距较近，施工对周边地层的扰动加大，引起地表沉降也会更大。如何控制施工过程中地表沉降，保证建筑物的安全也是要解决的难题。

 

      后行（左线）盾构推进对先行隧道的影响主要为挤压作用以及单侧卸载后地层反力作用，地层反力可以通过后行盾构同步注浆来控制，而后行隧道推进过程中产生的挤压作用是无法通过施工操作来弥补的。因此，通过对先行隧道外侧进行注浆加固，提高先行隧道周边土体的强度是非常有必要的。

      由于原有注浆孔注浆加固范围有限，根据实际需要，在管片的吊装孔打入 5 根长 3 m、1 根长 1.5 m，直径42 mm 的钢花管进行注浆，见图 3。

      所有加固工作是在先行隧道通过以后，后行盾构到达之前在先行隧道内完成的。注浆采用水泥 - 水玻璃双液浆，注浆主要按以下原则进行：

      1）同一孔内采用从外到内的方式进行分层注浆，每次拔管长度 15 cm；

      2）同一环管片内不同注浆孔的注浆量应保持对称平衡；

      3）隧道纵向注浆顺序采取隔环跳打的方式，每环一次施工 1～2 孔，一般每两个施工环间隔 3～5 环。

      在先行隧道内架设临时台车支撑，台车共分 4 节，每节长 7.5 m，每节台车上安置 5 个千斤顶，每个千斤顶间距 1.2 m。

      加上台车底部轨道 2 个支点，台车上共有 7个支点对隧道起支撑作用。第 1 次安装台车，使其尾部超出小间距开始位置 5 环，当刀盘掘进至距第 1 节台车端部5环时 ，左线停止掘进 ，右线隧道内用电瓶车牵引台车沿轨道前行，在台车尾部超出盾构机尾部 5环时停止牵引，开始第 2 次安装。

      在先行隧道内，沿隧道走向方向用 3 根 200 mm×75 mm×9 mm 槽钢将管片连接起来，见图 4，加上底部 2根台车轨道，共有 5 根，通过槽钢的连接作用加强先行隧道的整体性。槽钢与隧道之间通过管片螺栓孔处连接，槽钢的长度与台车相同，与台车同步向前移动。

      后行盾构要等到先行隧道基本稳定后再推进，先行隧道基本稳定的标准为隧道上方地表沉降量≯1 mm/d。后行隧道施工控制措施主要包括：

      1）降低推进速度，推进速度控制 10～20 mm/min。严格控制盾构姿态，减少纠偏，控制单次纠偏量；

      2）区间覆土厚 7～13 m，主要为粉质粘土、淤泥质粉质粘土，对盾构施工扰动比较敏感，因此，盾构推进过程中刀盘转速控制在 0.6 r/min，减少对地层的扰动；

      3）及时进行二次注浆，注浆压力控制在 0.35～0.5MPa，以注浆压力控制为主；

      4）确保盾尾间隙均匀，加大盾尾油脂注入量，防止浆液通过盾尾流失，实际操作过程中盾尾油脂用量比正常推进多注 20 kg/ 环。

      在先行隧道内部安装在线监测系统，对隧道管片径向应变、沉降位移等进行实时监测，以右线 572 环监测数据为例，见图 5 和图 6。

      图 5 和图 6 表明，后行盾构在推进过程中对先行隧道的挤压作用明显，特别是在刀盘到达之前一段时间，刀盘对土体的挤压作用传到先行隧道管片，管片表面应变明显增大。由于土体的挤压主要是水平方向的，因此管片在垂直方向上的位移处于比较平稳的状态。

 

      对建筑物沿隧道走向段，施作一排袖阀管注浆，见图 7。注浆管管径 50 mm，间距 300 mm，袖阀管距楼房 2m，袖阀管深度为地面下 10 m，穿越淤泥质粉质粘土层，止于隧道上方，见图 8。

      预注浆在隧道和建筑物之间形成一道帷幕，可以减小盾构推进过程中对建筑物附近土体的扰动，另外后行盾构掘进过程中，根据监测分析及时注浆，填充淤泥质土层和粉质粘土层等空隙率较大、易扰动土层的地层损失。通过应力隔离和减小因地层损失产生的沉降，抑制建筑物向隧道方向倾斜，确保建筑物的安全。

      图 9 表示建筑物距离隧道最近点 4-6、远端点 4-11 以及左线地表 620 环监测点 L620 沉降全时程曲线（监测点布置见图 7）。

      由图 9 发现，地表监测点 L620 起伏最大，最大隆起 6.90 mm，最大沉降 -2.90 mm。主要是由于此段隧道埋深较浅，土体自身荷载较小，对外界的扰动较敏感造成的。点 4-6 累计最大沉降达到 -9.55 mm，在建筑物自身荷载作用下，建筑物沉降趋势比较明显，而点 4-11距离隧道较远，沉降量较小且很快趋于平稳。

      总体来说，由于对建筑物下部土体进行了提前加固，对建筑物沉降起到了很好的抑制作用，建筑物总体沉降量较小，在可控制范围内。

 

      小间距平行盾构隧道临近建筑物施工是一个非常复杂的过程，施工过程中需要维持两条隧道之间以及隧道与建筑物之间的土体平衡，而这种平衡在浅覆土段是很脆弱的，因此在施工之前需要采取合理的措施对先行隧道进行加固，通过对先行隧道进行提前注浆加固并架设临时台车支撑，保证了后行隧道施工未对先行隧道造成影响。同时对临近建筑物下部土体进行加固，监测结果表明，建筑物沉降在可控范围内。

 

[1]GB 50157—2003，地铁设计规范[S].

[2]郭 婷，李晓霖，惠丽萍.小间距平行盾构隧道临近楼房的设计与施工研究[J].铁道标准设计，2008，(12)：55-58.