硬X射线自由电子激光装置项目4标为三线并行盾构法隧道，因受既有隧道的限制，施工难度急剧加大，国外把这种情况定义为近接施工，给予高度重视，本工程涉及到并行隧道施工过程中的相互扰动。希望此文能对多线并行隧道施工提供一定的参考依据和技术支持。
关键词：并行隧道 扰动 盾构施工
1 工程概况
1.1 工程简介
硬X射线自由电子激光装置项目4标5＃井～4＃井区间（起终点里程为K2+963.000～K2+203.000，单线长760m，分左、中、右三线，三线总长2280m），区间采用盾构法施工，三条盾构线路均以直线从5＃井始发直达4＃井。
区间隧道纵坡0.018%，隧道拱顶埋深为29.7m～32.5m。本区段隧道主要穿越土层为：⑤2粘质粉土夹粉质粘土、⑤3粉质粘土。
1.2 周边环境
区间线路主要位于集慧路西侧与三八河东侧绿化带内，周边既有的建筑物以零星分布的高压铁塔及4＃井东侧的高研院变电所及水泵房为主。区间隧道还将下穿在建13号线主线、出场线、下穿韩家宅河以及在4＃井附近下穿集慧路。
1.3 并行施工的主要工况
区间线间距均为4m，区间三线隧道线路均采用直线微下坡，隧道纵坡0.018%，隧道拱顶埋深为29.7m～32.5m。
施工顺序方面：左线隧道先行始发，一个月后右线隧道始发，中线隧道于右线隧道始发后一个月始发。
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图1 区间平面示意图
2 工况分析及模拟
区间3台盾构平行布置，水平间距均为4m，后推进隧道将引起先行隧道隆沉或水平位移。当隧道的间距隔小于1.5D时，近接施工可能对既有隧道的结构产生重大的影响，施工时应当谨慎处理。
利用有限元程序对近距离平行隧道的开挖方式进行了三维数值模拟;分析了在面沉降槽形状及发展、土体和隧道的位移特征、岩体横向位移、衬砌内部应力;同时对相向同步开挖的各施工步进行了位移分析。数值分析结果表明, 近距离平行隧道采用相向同步开挖对岩层扰动相对较小、地表及隧道位移量较低、衬砌时的应力较小。相向同步开挖与同向开挖时地表沉降槽的形状明显不同。
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图2 双线平行隧道横向位移模拟 图3 同步开挖过程中衬砌的应力值
3.并行开挖影响分析及应对
并行隧道施工主要造成土体扰动，从而导致沉降等不良影响，主要是指盾构施工中实际开挖土体体积与理论计算排土体积之差，造成了隧道及开挖面产生扰动，从而造成地表沉降。
土体扰动的影响因素包括：
1）开挖面土体移动。
盾构掘进时，假如作用在正面土体的水平切削挤压应力小于初始侧向应力时，则刀盘前方土体向刀盘内移动，引起地层损失而导致盾构前方土体沉降；当盾构掘进时，假如作用在正面土体的推应力大于初始侧向应力，则刀盘前方土体向上向前移动，引起负地层损失欠挖而导致刀盘前上方土体发生隆起现象。
2）盾构后退
在盾构拼装管片或者停机的时候，盾构千斤顶可能由于油回缩而引起盾构后退，进而导致刀盘前方土体坍落或松动，引成地层损失。
3）土体挤入盾尾空隙
管片脱出盾尾后，向管片外周建筑间隙中同步注浆不及时，注浆量不足，注柴压力不适时，导致盾尾后边管片周边土体失去初始三维应力平衡状态，而向盾尾间隙中移动，引起地层损失。在富水不稳定地层中，这往往是地层损失的主要因素。特别是在粘性土中掘进时，盾构外周很容易粘附一层粘土，管片脱出盾尾后外围圆形间隙会有较大量的增加，如不能及时加大注浆量，地层损失必大量增加。
4）改变掘进方向
盾构在曲线掘进、纠偏、抬头或叩头掘进过程中，实际开挖断面是楠圆而不是标准圆形，因此引起附加地层损失。盾构实际轴线与隧道设计轴线的偏角越大，则盾构机对土体的扰动越大，引起的超挖地层损失也越大。
在并行隧道掘进过程中，也需要从以上几个根源出发，减少对土体的扰动，针对第一点的主要是合理设置施工参数，使得开挖面土压力与理论值得以匹配，减少超挖和欠挖的情况发生，针对2）、3）两点的措施主要是提高同步注浆及二次注浆的效果，合理充填管片与开挖直径内的间隙，减少底层损失，稳定隧道，针对第四点的则是提高管片的拼装质量，加强隧道推进期间的轴线控制，同时合理安排施工顺序，使并行隧道之间有较为合理的施工距离，减少相互扰动。
3 施工措施
3.1 管片设置剪力销
本工程施工中，采用错缝拼装通用楔形管片，管片采用M27的纵向斜螺栓和M36的环向斜螺栓相连，对于并行隧道环面设置纵向剪力销，以增强隧道的整体刚度和抗浮能力。
管片拼装机采用真空吸盘，拼装平稳、可靠，中间设2定位销。纵、环向螺栓均采用斜螺栓，螺栓接头采用斜螺栓与预埋螺母相接的型式，确保每环管片之间紧密连接，在管片脱出盾尾后重新拧紧所有纵环向螺栓，进一步加强隧道整体性。
3.2 先行隧道二次注浆
二次注浆加固采用双液浆，初凝时间控制在30秒~60秒，体积收缩率小于5%。所用原材料水泥强度等级为P.O.32.5级，水玻璃为35°；加固土水泥掺量（重量比）为5~6%，水灰比一般为0.6~0.7，可根据地层情况作适当调整。500升浆液配比(重量比)见表1：
表1浆液配比
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注浆设备选用海纳泵，注浆管采用30cm长的6分黑铁管，设3个截面开口，同一截面开口数量为4个，截面排距为8cm，喷口开口孔径5mm。注浆泵配备注浆压力、注浆流量计等准确计量仪表，注浆孔口设置防喷装置，注浆管及输浆管路应定期进行清洗，以防止堵塞。隧道腰部以上采用打拔管注双液浆，打管长度为1.5m，腰部以下采用置换注浆。
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图4 二次注浆流程
通过对先行隧道实施二次注浆，有效地提高了先行隧道的稳定性及抗扰动能力，减小了先行隧道的水平位移和横向收敛。
3.3 先行隧道内设置槽钢拉条
对先推隧道的隧道管片采用10＃槽钢进行纵向拉紧，与盾构掘进同步进行。槽钢通过特殊连接件固定在管片拼装夹持孔上，断面内共计6道，管片全部采用槽钢进行拉紧。提高隧道的刚度及抗变形能力。
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图5隧道内拉槽钢示意图
3.4 合理设置施工参数
后推隧道相对于先推隧道晚始发一个月（约300m距离），保证盾构与先行隧道工作面有较大安全距离，减少对先行隧道的扰动。
对于土体扰动控制，盾构平衡压力的控制尤为重要，平衡压力直接关系到地面的最初变形程度以及对周边土体的扰动。在后推隧道施工时，要求推进姿态保持相对的平稳，控制每次纠偏的量，减少对土体的扰动，并为管片拼装创造良好的条件。同时根据监测数据，及时调整盾构推进的速度、出土量和注浆量等施工参数。
为了减少对先行隧道的影响，对注浆泵进行了改制，提高了注浆压力，单冲程注浆量的精确度，减小对先推隧道的扰动。
4 结论
经过以上措施，隧道横向收敛，沉降控制在较好的施工范围，工程得以顺利实施，得出以下结论：
理论分析上近距离平行隧道采用相向同步开挖对地层扰动相对较小，地表及隧道位移量相对较低，且衬砌当中的应力较小，有条件时应优先采用；当条件不允许时可采用同向开挖(其中一孔超前)，但超前距离应适当增大，根据本工程经验得出，300m的安全距离能保证对先行隧道的保护，当开挖作业面间距少于100m时，会对先行隧道产生不利影响。
槽钢拉条及剪力销环的设置对先行隧道的隧道内变形有较好的控制作用，可应用到对隧道成型质量要求高的工程之中，同时对与隧道始发接受阶段管片的环缝控制有较好的作用，防止管片拉开产生渗漏。
合理同步注浆及二次注浆的对于沉降及水平位移的控制也有帮助，应合理设置注浆压力及注浆量，对于沉降要求较高的位置，采用环箍注浆的方式可以提高隧道的稳定性。
5 结语
通过采取理论分析，并针对性地采用设计措施，施工期间合理配置参数，保证了并行施工的顺利进行。本次施工也为今后类似的在并行隧道施工提供了一定的参考依据和技术支持。
参考文献：
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