摘要：隧道近接施工，特别是在软土地区的下穿施工具有安全风险，本文通过对该类工程的实际工程与数值模拟研究的结果，总结新建隧道对既有隧道及土体的影响，简述该类工程中应用的施工技术。
关键词：软土；近接；下穿；净距
1 引言
按新建隧道与既有隧道的相对位置，可将隧道的近接施工分为新建隧道穿越既有隧道(包括正交、重叠、斜交)；新建隧道平行(同深度)穿越既有隧道；新建隧道上穿既有隧道。建设穿越隧道理想工况是先下后上，但实际工程中常常需要对既有隧道下穿。
2 近距离下穿对既有隧道周围土体的影响研究
2.1 正交下穿
上海地铁2号线隧道正交下穿地铁1号线隧道（1998年），最小净距1m，土层为软土，要求1号线沉降及位移小于5mm，2号线左右轨道高差小于4mm。白廷辉等通过对该工程的研究提出严格控制土舱压力、注浆量、盾构姿态、穿越时间等施工参数的要求，强调全面实时掌握监测数据的重要性。
南京地铁南北线下穿玄武湖公路隧道（2001年），最小净距1.004m，研究区段主要地层包含软土，既有公路隧道由抗拔桩加固。张志强等通过数值模拟研究不同的盾构推进力引起的既有隧道与土体的变形、受力情况。模拟结果得出盾构推力越大隧道和土体变形越大，到盾构刀盘顶出既有隧道边缘时，土体产生最大隆起，最大隆起位置基本保持在右线刀盘前方上部约1.3m位置。李围等在使用ansys软件模拟的基础上进行了1∶50的模型试验，试验结果表明由于盾构毛洞能够自稳，新建隧道对既有隧道周围土体的扰动有限。
武汉市轨道交通7号线（双线）正交下穿长江主线隧道，竖向最小净距为4.48m，下穿区间隧道所在土层包含淤泥质软土。陈俊伟使用MIDAS GTS NX软件模拟施工过程发现土体最大沉降发生在盾构隧道左线拱顶约为5mm。
杭州地铁2号线盾构隧道近距离正交下穿余杭塘路城市隧道，淤泥质土层厚度达18.9m，郭小东使用FLAC3D模拟分析不同净距、埋深情况下上部土体的影响，发现地表最大沉降随净距的增大呈现先增大后减小趋势，在5m处（隧道洞径6.2m）为最值，沉降最大值点出现在隧道交叉点上方。既有隧道所在竖直面上，地面沉降曲线与peck曲线类似；新建隧道所在竖直面与上部隧道重叠部分，地面沉降曲线呈现为中间平两端隆起，重叠部分外呈现中间平两侧下沉。平直线可能是由于隧道埋深较浅，中间部分土体变形受既有隧道及其加固措施的抑制。
2.2 斜交下穿
上海市轨道交通明珠线（M4）二期（2001年）张扬路至浦电路区间隧道工程盾构斜交下穿越已运营M2线，M2线隧道位于淤泥质粘土，M4线隧道所在土层包含淤泥质粘土（饱和、流塑、具有高压缩性）和粉质粘土，要求隧道结构位移小于5mm，收敛小于20mm。胡群芳等通过分析该工程的施工监测数据得出：土体与既有与隧道位移主要以竖向为主，最大隆起出现在盾尾1D左右，盾尾2D区域土体3-5天内逐渐下沉，大致沉降曲线与Peck曲线相似。下穿过程中盾构进入和脱出既有隧道边缘引起的隆起变形大致相同，曲线以交叉中心两侧对称分布，交叉点隆起值较小，在距离交叉中心3D上出现隆起最大值。杨俊龙[13]观察该工程的监测数据得出土压力对盾构通过的响应分为三个阶段穿越前土压力减小、穿越时保持低位、穿越后土压力恢复，土压力的变化与上述的隆起曲线相合。
上海轨道交通11号线施工过程中，11号上行线隧道斜交（75°）下穿既有隧道轨交4号线。工程土层包含人工填土、粉质粘土、淤泥质粘土等。蔡伟阳等通过对该工程的监测数据发现土体变形集中在2.5倍盾构外径范围内。
南京地铁3号线新庄站至鸡鸣寺站区间隧道下穿九华山公路隧道（最小净距21.5m），金华等通过监测数据发现软弱地层对盾构的抗扰动能力较差，在较短时间内达到10mm，又由于淤泥土的次固结时间较长，在150天沉降稳定到30mm。在盾构通过时，土层有一个短暂的上升再下降曲线，这是由于盾构机经过引起隆起，土体损失引起沉降。
杭州市地铁4号线（2014年）下穿（23°）地铁1号线，区间隧道土体为杂填土、粉质粘土、淤泥质黏土等。张琼方等[16]采用2阶段应力分析法，先使用Mindlin 理论解和镜像法计算土体损失在既有隧道上引起的附加应力，再将已建隧道视为Winker弹性地基梁研究其变形。该工程监测数据的显示盾构前方1D内有土体隆起，双线隧道通过后土体的沉降曲线形成中间稍微隆起的两个沉降槽，两个沉降槽以交叉中心点对称分布。
上海西藏南路越江隧道下穿地铁8号线工程中，范垚垚得出土体沉降特征曲线Peck曲线吻合但沉降槽中心偏离盾构中心且曲线有明显拐点。分析原因可能是由于斜交下穿状态下隧道两侧接触的土体受力不对称，既有隧道纵向沉降与新建隧道正断面横向沉降亦不等同。
3 结束语
软土对盾构的响应主要表现为竖直沉降，在掘进方向上的一定范围内距离盾构刀盘近侧沉降小于远侧，上部土压力在盾构通过既有隧道下方时保持低位，地表隆起也是如此。土体沉降曲线类似Peck曲线，在正交下穿情况下，土体沉降最大值出现在交叉点下方；斜交下穿时，沉降曲线最值偏离盾构中心线，偏离方向在盾构方向上与既有隧道形成小角度的一侧，原因是这部分土体受两隧道的影响更大时间更长。当新建隧道为双线时，沉降曲线为含有两个最值的Peck曲线，呈“倒马鞍”形。
参考文献
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