浙江交通职业技术学院学报，第１７卷第１期，２０１６年３月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＺｈｅｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｉｔｏｓ ｎＶｏ１．１７ Ｎｏ．１，Ｍａｒ．２０１６ 既有地铁隧道受近距离盾构下穿影响的沉降分析 钮宏 ３１１１１２） （浙江交通职业技术学院，杭州摘要：通过对某既有地铁１号线隧道受地铁４号线盾构连续下穿施工影响的沉降 监测结果进行分析，总结出针对盾构近距离和连续穿越对已建隧道沉降的影响过程 和沉降特征，分析了盾构掘进参数对既有隧道的沉降影响，可为类似地铁盾构下穿 既有隧道提供借鉴。 关键词：盾构隧道；既有隧道；沉降；监测 中图分类号：Ｕ４５６．３文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—２３４Ｘ．２０１６．０１．００５ 文章编号：１６７１—２３４Ｘ（２０１６）０１—００２２—０４ 管片厚度３５０ １／１１／１，环宽１．２ ｍ。既有地铁１号线埋 ０引 言 盾构隧道下穿既有隧道现象十分常见，给工程 技术人员带来很多困难。李强…１研究认为在新建隧 道逐步向既有隧道推进中，推进力和稳定比是控制 既有隧道变形的主要因素。白廷辉＿２２提出盾构超近 ＿距离穿越既有地铁隧道时，注浆压力宜控制在１．１ １．２倍的静止土压力，严格控制盾构姿态等。廖 少明【 Ｊ认为合理调整盾构机的土舱压力可使既有隧 —深１５～２０ ｍ，管片参数同４号线。４号线盾构在右 线７５环附近下穿地铁１号线既有右线隧道，穿越 角度约为２３。，竖向净距２．１ ｍ，之后与１号线隧道 几乎平行掘进，４号线盾构在左线１７０环附近再次 下穿地铁１号线的既有右线隧道，其平面示意参见 图１。 １号线既有隧道主要位于淤泥质黏土及黏土层 中，其上覆土层主要为杂填土、砂质粉土、粉砂。 在同一地质条件下，新建隧道盾构主要在黏土、粉 质黏土地层中掘进。在掘进过程中，参数稍微设置 道变形控制在一定范围内。 本文以某盾构隧道穿越既有隧道工程为例，分 析了盾构各掘进参数对既有隧道的沉降影响规律， 对保障盾构施工的安全进行以及既有隧道的正常运 营具有实用价值。 不合理就极易造成既有１号线隧道下沉，因此需要 对既有隧道的沉降进行及时监测，以确保既有隧道 结构安全。 ２既有隧道沉降分析 １ 工程概况 某市地铁４号线盾构区间右线长约３２９．６７５ ｍ， 下穿施工中，采用徕卡ＭＳ０５ＡＸ全站仪进行自 动化监测。在１号线右线重点影响区域内每隔２环 布置一个监测断面，重点影响区域之外每隔５环设 置一个监测断面，如图１所示。在隧道断面内，分 左线长约３２３．８３４ ｍ，线间距９．４—１５ ｍ，隧道顶埋 深１８～２５ ｍ左右。采用加泥式土压平衡盾构机， 盾构全长８．６ ｍ，管片外直径６．２ ｍ，内径５．５ ｍ， 收稿日期：２０１６—０３—０２ 别布置隧道水平位移和沉降监测点及一对水平收敛 作者简介：钮宏（１９６３一），男，浙江湖州人，讲师，Ｅ—ｍａｉｌ：ａｎｉｕ１６８６＠１６３．ｅｏｎｌ。 第１期 钮宏：既有地铁隧道受近距离盾构下穿影响的沉降分析 ２３ 监测点，如图２所示。 （９６—２７５环），将盾构左线施工分为盾构穿越前 根据盾构与既有隧道的相对位置不同，把盾构 （１—１４５环）、穿越中（１４６—１９０环）及通过后 右线施工主要划分为三个施工阶段，即为盾构穿越 （１９１—２７０环）。 前（１—５４环）、穿越中（５５—９５环）及通过后 ∞鲁 出 坦 图１既有隧道监测断面布置 图２既有隧道监测点布置 Ｏ Ｏ Ｏ ４ ３ ２ 盾构穿越过程中必须严格控制土舱压力，同时 为防止地层变形过大而危及既有隧道安全，需 也必须严格控制与土舱压力有关的施工参数，如推 及时注浆填充，通过控制同步注浆压力和注浆量进 进速度、出土量等，以保持盾构掘进面稳定和平 行双重控制，如图５所示。穿越前注浆压力维持在 衡。图３给出盾构穿越施工过程中土舱土压力的变 ０．３０ ＭＰａ，在穿越段基本维持在０．２６ ＭＰａ左右。 化情况，在穿越段土仓压力为０．２３ ＭＰａ左右，在 穿越段注浆量维持在一个较低的范围，防止上方既 其它位置维持在０．２８—０．３５ ＭＰａ，可以看出土仓压 有隧道隆起过大。这说明，穿越前和穿越后，适当 力在穿越既有隧道时保持最小，未穿越和穿出后恢 提高同步注浆压力和注浆量可使盾尾上方土体微 复较大数值。 隆，抵消部分地层损失，减少上部地层沉降。 Ｏ．４Ｏ ＂－－＇４１－－上仓压力 ● Ｏ．３５ ＿Ｏ．３０ ， ＿ｌ ● ”『 ●．＇＾Ｊ＿ ／ ■■ 厂 ｍ ｍ＂ 八一／ Ｉ、 ｒ－ １ 一要 ｍｌｌ ｌｌｌｌｌｌｌｌｍ‘ 八 ＿，． ‘、 ｌ，－＿ ０．２０ 盾 一鎏 ●一● ● ．； ．＝＿ ‘穿 ０．Ｉ５ —— 晤构穿越中一 ～盾构穿越前一 譬 Ｏ ：２０ ４０ ６０ ８０ １００ 新建雕进环教 圈３盾构土仓压力 图４同步注浆压力和注浆量 图５为右线盾构穿越前既有隧道竖向隆沉值的 部既有隧道时，对穿越点左侧隧道影响较大且影响 变化，变化并不明显。这是由于盾构机距离既有隧 范围较广（４００～４５０环，共５０环），右侧隧道影响 道较远，盾构对既有隧道影响较小，主要为列车往 较小且范围较小（４５０ ４８０环，共３Ｏ环）；盾构机 返振动荷载导致隧道沉降。 刀盘位于７８环和９１环时，对应于穿越中心点处的 图６为右线盾构穿越开始至结束的各个阶段隆 隆起沉降曲线出现回落，而位于穿越点两侧的点却 沉值的变化情况。盾构在距离穿越点１９．２ ｉｎ，刀 出现局部隆起。这是由于小角度穿越时，盾构刀盘 盘在５４环时尚未对既有隧道造成明显的影响；刀 （５４环到７２环）对前方的挤土效应对既有左侧隧 盘处于５８环时，既有隧道开始发生显著变形，前 道影响较大。穿越交叉点附近既有隧道正好处于盾 方１Ｄ范围内土体大量隆起；盾构机小角度穿越上 构隧道正上方，受盾构机参数影响较大，此时５２ ＯＯｎ ｌ 浙江交通职业技术学院学报 ～９５环的土仓压力及同步注浆量均减小，从而导 致穿越段上方隧道隆起减小。 ４ｏ０４２０４４０４６０４８０５０ｏ５２０５４０５６ｏ５８０６００６２０６４０６６０６８０ ４００ ４２０４４０４６０ ４８０ ５１３０ ５２０ ５４０ ５６０ ５８１３ ６００６２０ ６４０ ６６０ ６８０ 已建隧道环数 图５右线穿越前既有隧道沉降 已建隧道环敬 图６右线穿越中既有隧道沉降 从图７中可以看出，沉降曲线在穿越后处于较 小数值。在左侧隧道达到隆起峰值，右侧隧道下沉 量有所变小。在以小角度斜穿施工时，左侧隧道的 变形更加激烈，受影响程度更大。因此针对小角度 下穿，应该加强对左侧既有隧道结构加固及保护。 图８为左线再次穿越时既有隧道沉降值的变化 情况。盾构在第一次穿越既有隧道后，其沉降值基 本处于稳定不再发生变化，穿越前施工对既有隧道 产生的沉降影响并不明显。 ４００ ４２０４４Ｏ ４６０ ４８０ ５００ ５２１）５４０ ５６０５８０ ６００ ６２０６４０ ６６０６８Ｏ ４００ ４２０ ４４０ ４６Ｏ ４８０ ５００ ５２０ ５４０ ５６０ ５１；０ ６０Ｏ ６２０ ６４０ ６６０６８Ｏ 建Ｉｉ莹道 ：教 图７右线穿越后既有隧道沉降 已建隧道环数 图８左线穿越前既有隧道沉降 从图９看，左线穿越中，既有隧道隆沉值变化 与第一次穿越有明显不同：在整个穿越过程中，盾 步注浆量均减小，从而导致穿越段上方隧道隆起减 小。施工人员主观认为施工会影响建成的右线和既 构刀盘１５８环（距离穿越点１４．４ｍ）到１９４环都对 既有隧道的变形产生影响；盾构机小角度穿越上部 既有隧道时，对穿越点左侧隧道影响较小且影响范 围较小，右侧隧道影响较大且范围较大，盾构刀盘 有隧道，相对降低了盾构的土舱压力及注浆量，从 而相对增加了盾构沉降量。因此在左线小角度下穿 过程中，应该加强对右侧既有隧道结构的加固及保 护。 从图１０中看出，盾构穿越后既有隧道的变形 前方的挤土效应对右侧隧道影响较大；盾构机刀盘 位于１５８环到１７６环时，对应于穿越点处的隆起量 不大，竖向位移曲线在穿越段处于较小数值。在左 侧隧道达到隆起峰值，右侧隧道下沉量趋势变缓， 并趋于稳定。 逐渐减少，从１７６环到１９６环穿越中心点处由隆起 转为沉降。这是因为，穿越交叉点附近既有隧道正 好处于盾构隧道正上方，５２９５环的土仓压力及同 第１期 钮宏：既有地铁隧道受近距离盾构下穿影响的沉降分析 Ｅ 曼 进 蜉 星 捌 嫠 ４００ ４２０ ４４０ ４６０ ４５０ ５００ ５２０ ５４０ ５６０ ５８０ ６００ ６２０６４０ ６６０６８０ 已建隧道环数 已建隧道环数 图９左线穿越中既有隧道沉降 图１０左线穿越后既有隧道沉降 ３ 结 语 （１）既有隧道变形与盾构掘进的相对位置密切 相关，盾构小角度穿越时既有隧道沉降影响较大。 （２）盾构施工掘进参数可以有效的控制既有隧 道沉降值，故应在穿越中开展实时监测，结合监测 数据及时调整土仓压力和同步注浆量，来控制既有 隧道沉降。 参考文献： ［１］李强，曾德顺．盾构施工中垂直交叉隧道变形的三维有限元分析［Ｊ］．岩土力学，２００１，２２（３）：３３４—３３８． ［２］白廷辉，尤旭东．盾构超近距离穿越地铁运营隧道的保护技术［Ｊ］．地下工程与隧道，２０００，（３）：２—６． ［３］廖少明，杨俊龙，奚程磊，等．盾构近距离穿越施工的工作面土压力研究［Ｊ］．岩土力学，２００５，２６（１１）：１７２７—１７３０． Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｈｉｅｌｄ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｕｎｄｅｒｃｒ０ｓｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｅｘｉｓｔｉｎｇ Ｍｅｔｒｏ Ｔｕｎｎｅｌ ＮＩＵ Ｈｏｎｇ （Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１１１１２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｆｒｏｍ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｅａｓｅ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄ ｕｎｄｅｒｅｒｏｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｍｅｔｒｏ ｔｕｎｎｅｌ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｓｈｉｅｌｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｒｅｃｏｒｄｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｕｎｄｅｒｅｒｏｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅ ｓｅｔ－ ｔｌｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｍｅｔｒｏ ｔｕｎｎｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ Ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｅｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ；ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌ；ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ；ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
