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富水厚砂层盾构法小净距下穿既有叠线隧道内支撑施工工法

1前言

近年来，全国城市轨道交通工程建设出现了大规模发展态势，地下轨道交通线网分布密度日益增加，小净距盾构重叠隧道现象逐步涌现，“先上后下”重叠隧道施工工序已逐步采用，为预防先掘隧道管片错台、破损及不均匀沉降施工风险发生，传统加固措施采用液压支撑台车、“十字型”钢环支撑、“米字型”钢环支撑等，存在自重大、制造成本高、隧道占用空间大、安装及拆卸不便等难题，进一步提出合理的钢环内支撑加固技术及施工方法具有重要工程意义与推广应用价值。

深圳地铁12号线南油站~创业路站区间下穿深圳地铁9号线西延线南油站~南山书城站区间左线隧道，垂直最小净距仅1.87m，为确保下行盾构隧道掘进过程中既有隧道收敛变形有效控制，需进行隧道内支撑安装。中建铁路投资建设集团有限公司自主研发了富水厚砂层盾构法小净距下穿既有叠线隧道内支撑施工工法，有效控制了上行先掘贯通隧道变形，预防了管片结构错台与破损现象发生，同时在钢支撑施工后并不会影响隧道内注浆及铺轨作业，满足了“安全、高效”施工要求。

本工法关键技术由广东省科学技术情报研究所查新，国内未见有与“富水厚砂层盾构法小净距下穿既有叠线隧道内支撑施工技术”创新点相同的文献报道；由广东省土木建筑学会组织完成了科技成果鉴定，获得了国内领先技术水平评价。同时本工法已由国家知识产权局受理1项发明专利及授权2项实用新型专利，分别为“一种用于隧道的组合工具式内支撑钢环

（发明专利，申请号201910639055.X）”、“一种隧道钢环内支撑预应力施加装置（实用新型，专利号ZL201822261139.8）”、“一种隧道钢环内支撑连接节点（实用新型，专利号

ZL201822257739.7）”。

占用空间小

2工法特点

小净距盾构重叠隧道施工，采用自主研发一种用于隧道的组合工具式内支撑钢环体系，将隧道管片连接成整体，既起到了防止管片错台和收敛的作用，也降低了传统钢环内支撑所占用的空间，不影响隧道内铺轨作业。

安装及拆卸简便

每单环管片以1/3等分，均匀布设2道钢环支撑，位于拱部与两侧拱腰采用通长钢工字

钢纵向连接，形成组合式钢环内支撑形式，提高单环管片内支撑承载面积与受力均匀性及对称性，提升支撑体系整体稳定性。

每环钢环内支撑采用14#型钢加工成6片弧形钢环片组成，钢环片端头采用法兰盘连

接，通过调整法兰盘间的贴合度，较灵活控制环向钢环内径，实现钢环外壁与管片内部有效贴合。

位于拱底钢环片预留空隙，采用临时千斤顶施加环向预压应力，再通过加塞工字钢的

方式，有效实现环向钢环片端头连接节点间有效应力传递，提高钢环整体承载性能。

双拼组合式钢环内支撑形式，隧道占用空间小，满足先掘隧道铺轨施工与材料运输要

求，便于安装、拆卸与周转。

施工安全可靠

盾构隧道管片钢环支撑架设，钢环支撑与管片内壁安装10mm厚橡胶垫板作为力学传

递的缓冲带。在隧道内安装钢环内支撑体系时，在钢环与隧道管片的接触面预先敷设橡胶垫缓冲垫层，实现钢环与管片内壁的柔性接触，最大程度确保钢环均匀承载。

在隧道内安装钢环内支撑体系时，采用千斤顶预先对钢环内支撑施加环向预压应力，

使支撑与隧道紧密结合，实现钢环由被动承载向主动支撑转变，提供钢环内支撑支护的及时性，提高隧道安全性。

适用范围

本工法适用于地铁工程重叠隧道施工工况下的先掘盾构隧道内支撑加固施工。

工艺原理

采用双拼式钢环与通长工字钢组合，有效提高内支撑结构整体刚度、强度与稳定性，

提高管片抗挤压能力与抗剪切能力，降低下行盾构隧道掘进过程中先掘贯通隧道管片不均匀沉降程度，避免发生管片椭变、错台与破损的情况。

钢环背面预先敷设橡胶垫缓冲垫层，实现钢环与管片内壁的柔性接触，最大程度提高

接触面的密实度，一定程度上有效确保钢环均匀承载，避免因存在较多间隙引起局部接触面应力集中。

采用临时千斤顶预先施加环向预压应力，实现钢环由被动承载向主动支撑转变，提供

钢环内支撑支护的及时性与时效性。

端头采用法兰盘连接，有效提升端头连接薄弱处抗剪强度，实现了环形有效应力传递

路径，确保钢环全方位支撑性能的发挥。

施工工艺流程及操作要点

施工工艺流程

富水厚砂层盾构法小净距下穿既有叠线隧道内支撑施工工法工艺流程如图所示。

纵向通长工字钢安装

纵向通长工字钢安装

内支撑结构拆除

监测点布置

橡胶垫层敷设

成品钢环运输

钢环加工制作

施加预压应力

施工准备

钢环架设安装

图5.1-1富水厚砂层盾构法小净距下穿既有叠线隧道内支撑施工工法工艺流程图

操作要点

施工准备

拆除地表相关障碍设施，布置地表沉降观测点与先掘隧道内部收敛监测点。潜孔钻机、注浆泵等设备进场，完成地表预注浆加固施工。

钢环加工制作

严格按照设计要求进行原材料采购