我国城市轨道交通持续处于蓬勃建设时期，随着线网不断加密，出现大量的区间隧道互穿问题。新建盾构隧道下穿地铁运营隧道的安全控制等级要求较高 ^[1,2,3,4]，需要避免影响既有运营隧道结构安全和正常运营，研究隧道下穿施工影响效应具有重大意义。当前，针对盾构施工引起地层变形及诱发建筑物变形的问题，较多学者通过现场监测数据分析 ^[5,6]及数值模拟 ^[7,8]等手段开展研究。杨志勇等 ^[9]发现施工过程中可设定较高土压力，提高注浆浆液质量，且及时进行二次补浆能有效减小运营隧道结构沉降，确保既有运营隧道结构的沉降量控制在3mm内。同时发现盾构施工引起运营隧道的横向沉降范围与施工参数基本无关。孙曦源 ^[10]系统分析北京地铁下穿砌体条形基础建筑物的沉降数据，总结北京地区实测沉降规律。徐泽民等 ^[11]分析基坑开挖、端头加固、盾构掘进等阶段的监测数据后，发现合理的盾构掘进参数能将建筑物沉降控制在较小范围内，同时注浆在淤泥质土层中引起孔压的消散可导致建筑物在后期发生沉降。此外，部分学者通过数值计算分析现有工程，结合实测数据评估盾构施工造成的沉降。张琼方等 ^[12]基于明德林解，经数值分析计算出已建隧道轴线处的附加应力，并结合盾构隧道下穿运营隧道的工程实例对比分析理论计算结果与实测结果，证明该方法有效。候超群等 ^[13]结合既有工程资料，采用数值模拟方法分析计算地表沉降，结果与现场实测数据有很好的一致性。温科伟等 ^[14]选择小应变硬化土模型，建立三维计算模型，进行考虑流固耦合的有限元分析并对比实测结果，为同类项目的模型选择及分析评估提供经验。

　　 本文以苏州地铁5号线劳动路站—盘胥路站区间为例，该区间5号线盾构隧道施工超近距离下穿既有正运行的地铁2号线，2条隧道最小竖向间距仅3.36m。通过分析现场实测数据，以期得到苏州地区软土地层超近距离条件下盾构隧道下穿施工对既有隧道的影响规律。

　　 苏州市轨道交通某标段包括一站两区间，如图1所示，即劳动路站、港务路站—劳动路站区间(左线长650.719m;右线长641.900m)、劳动路站—盘胥路站区间(左线长1 330.041m;右线长1 332.050m)，车站采用明挖法施工，区间采用盾构法施工。

　　 劳动路站—盘胥路站区间隧道自劳动路站始发后向东南方向穿行到盘胥路站，该盾构区间左、右线始发端距既有2号线结构外边线分别为17.27,15.89m。端头井始发处隧道顶埋深21.54m，既有2号线隧道顶部埋深11.98m，隧道下穿竖向净距3.36m,2条线在平面上接近垂直，如图2,3所示。该区间始发埋深、与既有线距离、下穿竖向净距均创苏南地区之最，综合风险极高，盾构下穿过程易造成既有地铁线隧道沉降及开裂，若沉降变形超控制标准，会影响既有地铁线的正常运营。

　　 该区域均为第四系上更新统～下更新统的冲湖积相、海陆交互相沉积物，主要为黏土、粉质黏土、粉土和粉砂，劳动路站—盘胥路站区间盾构穿越断面是由软塑状(5)₁粉质黏土、密～中密状(5)_1A粉土夹粉质黏土、可塑～硬塑状(6)₁黏土、可塑状(6)₂粉质黏土组成的混合地层。此外，本场区地下水分潜水、微承压水、第I承压水3类，其中微承压水层距5号线区间隧道顶约5.2m，水头埋深约1.5m;第I承压水层距隧道顶约3.0m，水头埋深在3～5m。

　　 劳动路站—盘胥路站区间右线盾构机于2019年5月12日始发，5月22日前推拼完成62环，通过既有2号线影响范围，历时11d。左线盾构机于2019年8月5日始发，8月11日前推拼完成63环，通过既有2号线影响范围，历时7d，平均9环/d掘进指标。下穿过程中将不间断匀速掘进，正下穿段即高风险区的下穿时间选为第1天23:30既有2号线停运后至次日06:00前管片脱出盾尾区域通过右线16～21环(左线17～22环)，共6环;连续掘进至第2天23:30前脱出管片区域，通过一般风险区右线22～26环(左线23～27环)，共5环;第2天23:30既有线停运后，至第3天06:00前脱出管片区域，通过高风险区右线27～32环(左线28～33环)，共6环;第3天06:00～第6天06:00脱出管片区域，通过一般风险区，右线33～62环(左线34～63环)，共30环，总计右线62环，左线63环，通过既有2号线风险影响范围，如图4所示。

　　 盾构在5月12日后进入原状土地层，计划掘进盾构推T力为800～1 200kN，刀盘转速≤1.0r/min，扭矩≤1 500kN·m，推进速度40～60mm/min，土压0.18～0.22MPa，出土量42.3～46.2m³，注浆量4～5m³，注浆压力0.25～0.3MPa。管片壁后同步注浆与掘进同步，以注浆压力及注浆量进行双控，平均每环注浆量≥4～5m³，注浆压力控制在0.2MPa。当拼推8环时，开始二次注浆，选用水泥浆液注浆，采用水泥浆+水玻璃双液浆封口，注浆压力为0.2～0.3MPa。此外，盾构下穿2号线影响范围，掘进土体损失量严格控制在0.5%内。出渣量采用体积-质量双重进行控制，1.2m管片环掘进进尺出渣理论为38.5m³，按松散系数1.1～1.2计，则实际出土量为42.3～46.2m³。

　　 为加强穿越工程中的过程控制，确保既有运行线路的安全，规定下穿2号线段左线63环(下穿前16环+正穿长度+下穿后30环，即74.4m)，右线62环(下穿前14环+正穿长度+下穿后30环，即72m)为高风险掘进段，在盾构穿越前、穿越中及穿越后对既有2号线隧道的穿越影响区进行沉降变形监测。根据《苏州市轨道交通保护第三方监测技术管理办法(暂行)》要求，该工程以5号线待建隧道的左、右线隧道外边线为起点，向左、右延伸50m范围内的2号线隧道内布置监测点。隧道区间监测点按5环一个监测断面进行布设，车站监测点按10m一个监测断面布设，监测既有2号线隧道/车站结构水平位移、竖向位移及道床结构竖向位移，以确保既有地铁运行安全，监测断面及测点布置如图5所示。以测量机器人监测为主，同时在重点区域设置静力水准仪作为监测多重保障措施。各监测项目及监测频率为:(1)机器人监测监测内容为隧道结构水平位移、隧道结构竖向位移、道床竖向位移;区间隧道14个断面处布设5个监测点;车站线5个断面布设4个监测点，共160个监测点。监测频率为下穿前2号线区间隧道前后30m及下穿阶段2号线区间隧道前后50m，进行实时监测;下穿后2号线区间隧道前后30m为1次/d。(2)静力水准仪监测内容为隧道结构竖向位移，监测点布置5号线正穿既有2号线隧道内，在6～12这7个断面上沿左、右线各布设1个静力水准监测点，共14个。监测频率同(1)。累计位移值控制在±10mm，变化速率控制在±2mm/d。

　　 既有2号线隧道沉降变形决定其能否安全运营，也是5号线穿越施工过程中的控制核心。基于实测数据，整理穿越过程中隧道及车站7个断面的沉降变形数据，如图6所示。从图中可以看出，4,5,6断面沉降变形可分为4个阶段:(1)陡降段、(2)沉降波动段、(3)抬升段、(4)渐趋稳定段。车站及1,2,3断面的沉降变形规律较一致，可分为沉降波动段、抬升段、渐趋稳定段。结合盾构掘进过程中的施工参数得出各阶段既有隧道的沉降变形影响机制。

　　 在5号线右线盾构掘进进入原状土层初期(5月12号)，掘进土压力控制值约0.1MPa，如图7所示，此时监测数据表明2号线隧道右线与5号线右线交叉处断面沉降监测时程曲线出现(1)陡降段，约9d时间内，最大沉降达4mm。初步分析该现象的原因为:5号线隧道拱顶埋深21.54m，隧道施工位于可塑状的粉质黏土混合地层，拱顶处竖向压力约387kPa(土层容重按18N/m³)。考虑隧道位于可塑状地层及受承压水影响，侧压力系数较大，假如取0.75，则掘进土压力值至少应设定为0.29MPa，该值明显高于实际施工中的掘进土压力设定值0.1MPa。因此，施工过程中沉降曲线出现(1)陡降段的主要原因是掘进土压力设定太低。

　　 根据现场施工状况，调整盾构掘进土压力至0.25～0.3MPa，并在经过2号线隧道左、右线下方时，提高盾构掘进土压力至0.32～0.35MPa，此时既有2号线隧道与5号线右线交叉处的断面产生微小抬升，之后沉降速率减缓，时程曲线呈现(2)沉降波动段，主要受同步注浆的影响。

　　 随着5号线右线盾构穿越完成，既有运营2号线右线与5号线右线交叉处的早期沉降量较大，在7月初针对该处进行注浆，使运营隧道部分断面产生(3)抬升段。2号线右线断面4～7产生显著抬升，断面1～3抬升不明显。由于2号线左、右线隧道结构间距较小，此次注浆对2号线左线沉降产生一定影响，在注浆阶段左线结构产生一定量的上升。

　　 当5号线左线盾构开始掘进(约3月后)，在右线掘进过程的经验基础上，将盾构掘进土压力控制在0.3～0.35MPa，如图8所示。因此，既有2号线左右线隧道各监测断面在施工期间的沉降趋势平缓，呈(4)渐趋稳定段。

　　 为更好分析盾构掘进对既有运营2号线隧道及车站结构的影响，整理施工前、后各时间点测得的纵轴各断面沉降量，如图9所示。

　　 由图9可知，2号线左右线隧道与5号线右线交叉处产生较明显的沉降变形，最大沉降达6mm，引起隧道纵轴线型的变化，进而影响地铁安全运行。主要原因是由于盾构掘进进入原状土初期阶段的掘进土压力控制值不够，使上方运营隧道随扰动土体产生沉降。随着5号线右线盾构穿越完成，在7月初对该处进行注浆以减小2号线右线与5号线右线交叉处的早期沉降量，注浆过程使运营隧道部分断面产生抬升。

　　 2号线左右线隧道与5号线左线交叉处的施工过程中，沉降趋势平缓，沉降量明显小于和5号线右线交叉处的量值。正是由于5号线左线开始掘进时，积累了右线施工经验，调整盾构掘进土压力至0.35MPa，进而使既有隧道结构的沉降得到较好控制。

　　 此外，由图9b可以看出，在5号线右线与2号线右线交叉处进行二次注浆，使该处产生一定抬升，最终将沉降量控制在4mm左右，满足地铁安全运营。

　　 通过对极小埋深间距下的盾构下穿工程进行现场实测，分析掘进过程中引起既有运营隧道结构的变形响应，获得以下结论:(1)盾构对掘进面前方土体产生扰动，形成的土压力不平衡导致上部既有运营隧道产生持续沉降变形;(2)盾构施工过程中的掘进土压力设定值对掘进面上部既有运营隧道的沉降变形起决定性作用，施工过程中应将隧道埋深处的土压力作为基准值，并根据现场实测情况动态调整掘进土压力，进而确保掘进面上部结构的稳定;(3)盾构施工过程通过二次或多次注浆能明显减小既有运营隧道沉降量，保证地铁隧道的安全运营。