【摘 要】 在盾构法隧道施工中，经常遇到侧穿、下穿运营中的地铁既有线工程，如何评估其安全性、是否需要进行轨道防护，以及如何控制盾构施工参数、确保监控量测各项指标安全可控，意义重大.文章结合南水北调东干渠工程盾构下穿地铁八通线工程实例，阐述了盾构在全断面砂层地层中穿越地铁既有线工程前期的技术准备，以及盾构近距离下穿施工中所采取的土压力、掘进速度、同步注浆和二次补注浆等控制标准和调整施工参数、加强监控量测等关键技术措施，对以后类似工程有借鉴意义.
　　【关键词】 盾构施工参数;隧道结构;盾构掘进
　　南水北调东干渠输水隧洞沿北五环及东五环外侧道路红线5m外布置。起点位于团九输水工程末端（关西庄泵站北侧）预留分水口，沿北五环向东，至广顺桥向南折向东五环，沿东五环向南，至亦庄桥与五环路分离，穿越凉水河，沿凉水河南（右）岸至荣京西街向南至亦庄镇宝善庄村与南干渠工程相接，全长约44.7km。
　　1、工程概况
　　1.1工程概况
　　穿越地铁八通线段为施工第七标段，始于朝阳区白家楼北的11#盾构始发井，沿五环路外侧穿越青年沟路、朝阳北路（地铁6号线）、朝阳路、京通快速（地铁八通线）、通惠河，至通惠河南侧的北花园小区12#盾构始发井，桩号范围21+931.402-24+906.062（2974.66米）。
　　本工程隧道埋深6.5-29.4m，最大纵坡2.066‰，洞顶以上压力水头在15.4～43.6m.
　　本工程盾构隧道结构形式为圆形隧道，隧道结构净空尺寸为4600mm。
　　隧道结构：一衬为C50、W10、F150预制混凝土管片内，外径为6000mm，厚度为300mm;二衬为C35、W10（局部水力梯度大于100采用W12）、F150模筑钢筋混凝土，厚度为400mm。
　　穿越地铁八通线段隧道埋深为18.3米。
　　1.2地质情况
　　在盾构机穿越地铁八通线前50米，隧道所处地层为粉质粘土。盾构正穿八通线及盾构过八通线影响范围隧道所处地层为：隧道正上方为细中砂，隧道断面所处地层为细中砂和局部粉质粘土。
　　细中砂：褐黄或灰黄色，饱和，密实，含云母、氧化铁，多含有少量砾石，均匀性好，自上向下密实度增加。
　　粉质粘土：褐黄—灰黄、灰色，湿—很湿，可塑—硬塑，含云母、氧化铁，局部为粘土，该层有机质含量相对较高，多含有姜石。
　　岩土物理力学性质参数表
　　1.3水文情况
　　本标段位于第Ⅳ水文地质区段，历史最高水位接近自然地面，依据钻孔揭露情况，穿越地铁八通线段地下40m深度范围内赋存两层稳定地下水，分述如下：
　　第1层为潜水，含水岩组为第细中砂，勘察期间钻孔内测得该层稳定水位为15.91-21.79m，水位埋深为8.0-15.59m。受含水层空间分布和地表水体影响，通惠河附近该层地下水位最高，埋深较浅，向南北两侧水位渐降低。
　　第2层为承压水，含水岩组为第细中砂、卵砾石，测得该段承压水稳定水頭标高为-4.05-8.13m。此外，该段线路沿线分布的粉土、粉细砂夹层或透镜体中含有层间水。其中粉土、粉细砂中地下水埋深一般3m左右，最浅为1.2m;粉细砂透镜体中地下水具有承压性，水头高一般1-2m，其中远通桥至通惠河段该层粉细砂连续分布，厚度约3-5m。
　　该标段隧洞开挖全部为水下施工，含水层为细中砂或卵砾石。依据古德曼公式计算，隧洞涌水量为每延米450-800m3/d。
　　2、穿越段地铁八通线概况
　　在新建东干渠盾构隧道下穿既有地铁八通线高碑店站—传媒大学站区间位置处，既有地铁八通线为地面线，左、右线间距为3.8m，线路纵坡为0.2%。路基顶面宽度为10.2m，道床类型为碎石道床，使用专为八通线设计的2.5m预应力混凝土长轨枕。
　　地铁八通线的中心位于本标段隧洞桩号24+321.551处，顶部埋深约18.3m，纵坡0.37%，穿越段东干渠隧道方向影响范围为前后各50米（400环-493环）。对地铁八通线的影响范围为地铁双线K4+612-K4+672（60米）。既有地铁八通线高碑店站—传媒大学站区间穿越处现状图和断面图如下：
　　穿越段地铁八通线现状图
　　东干渠隧道与地铁八通线平面位置关系图
　　八通线剖面图
　　北京交通大学做为评估单位给出的穿越地铁八通线轨道变形控制值：
　　3、盾构机参数
　　盾构机为日本石川岛IHIφ6.14m加泥式土压平衡盾构机，刀盘直径为6.17m。同步注浆采用双液注浆系统，浆液形式为水泥-水玻璃双液浆。土体改良方式为泡沫系统和加泥系统各一套，现推进过程中采用泡沫系统注射泡沫改良土体。
　　盾构机主要尺寸、技术性能参数表
　　序号 名称 项目 规格及参数
　　1 盾构主机 长度（mm） 9155（不含工作台）
　　外径（mm） 6140
　　装机容量（kvA） 1600
　　2 推进系统 千斤顶 2500kN×34.3MPa×2300×16
　　推进速度（mm/min） 0～92
　　总推力（kN） 40000
　　3 刀盘系统 驱动方式 变频电机驱动
　　支撑方式 辐条式中间支撑
　　最大扭矩系数 α=22.6
　　工作扭矩（kN.m） 6282
　　刀盘转速（r/min） 0-1.6
　　4 仿形刀 行程（mm） 120
　　工作压力（MPa） 20.6
　　5 铰接系统 千斤顶 2500kN×34.3MPa×200×12
　　转动角度（ο） 1.0 　　总推力（kN） 30000
　　6 螺旋输送机 驱动方式 液压
　　结构形式 带式900
　　最大排土粒径（mm） φ640×pl100
　　排土能力（m3/h） 307/199
　　7 皮带运输机 驱动方式 电动
　　输送能力（m3/h） 413
　　8 管片起吊机 起吊能力（kN） 50
　　9 管片拼装机 旋转速度（rpm） 0-1.0
　　旋转方向 双向
　　回转角（ο） ±200
　　10 盾尾间隙
　　测量系统 量程（mm） 2-100
　　11 盾尾密封系统 密封结构 三道钢丝刷（注油脂式）
　　自动注油脂泵 1套
　　12 壁后注浆系统 —— 2套
　　13 加泥系统 —— 1套
　　14 加泡沫系统 —— 1套
　　15 数据采集及
　　监控系统 —— 1套
　　16 全自动测
　　量系统 —— 1套
　　17 后续台车系统 —— 1套
　　4、盾构掘进施工筹划
　　盾构穿越八通线前40环（每环为1.2米）为穿越前影响区域（401-441環），中间10环为穿越区域（441-451环），后40环为穿越后影响区域（451-491环），根据在北京地铁运营公司启动会的结果，穿越地铁八通线的时间定为2013年11月30日（周六），下图为施工筹划图：
　　5、盾构机掘进参数控制
　　穿越地铁八通线段东干渠隧道方向影响范围为前后各40环（401环-491环），以下列出了盾构机穿越401-491环期间盾构机各项施工参数。
　　5.1推进速度
　　5.2推力（见图1）
　　5.3扭矩（见图2）
　　5.4土仓压力（见图3）
　　图1
　　图2
　　图3
　　5.5出土量
　　5.6同步注浆量（见图4）
　　图4
　　5.7二次补浆量（见图5）
　　图5
　　6、地表及轨道沉降
　　通过严格控制盾构机上述相应参数，得出了穿越地铁八通线地表及轨道沉降值：
　　6.1地表沉降曲线（见图6）
　　图6
　　6.2轨道沉降曲线（见图7）
　　图7
　　通过上述地表沉降曲线可以看出，地表沉降值最大在1.92mm，轨枕沉降最大值在南侧轨枕的1.94mm，均满足评估报告里要求的沉降3mm的要求。
　　7、结论
　　通过对盾构机掘进速度、推力、扭矩、土仓压力等各项参数的有效控制，使地铁八通线的轨道沉降值满足评估报告的要求，对地铁八通线的正常运营没有产生任何影响，给北京市地铁运营有限公司及北京市南水北调工程建设管理中心交了一份满意的答卷，同时也掌握了盾构机在细中砂层中如何通过控制盾构机的各项施工参数来满足地表建筑物沉降值满足要求的施工工艺，为以后类似的工程施工提供了宝贵的施工经验。
　　参考文献：
　　[1]北京市城乡建设委员会.GB50299-1999地下铁道工程施工及验收规范[S].北京：中国计划出版社，2004.
　　[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50446-2008盾构法隧道施工与验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
　　作者简介：宋茂领，男，工程师，硕士，主要从事市政道路、公路、桥梁、隧道施工工作。