工程概况
2004年7月，上海轨道交通6号线工程11标（民生路站～源深体育中心站～世纪大道站）开工。上海轨道交通6号线土建11标双圆盾构工程包括民生路源深体育中心站世纪大道站两个区间，盾构主要沿着张杨路中央绿化带自东向西进行推进。在桃林路张杨路路口，盾构推进需穿越一根三孔混凝土原水箱涵，这条原水箱涵是上海浦东、杨浦等地区三大自来水厂的供水管涵，关系到上海近50％人口的供水需求，意义重大。本区间隧道采用Ф6.52m×W11.12m加泥式土压平衡双圆盾构进行施工，盾构机壳体长度为7.145m。主要穿越土层为②粉质黏土、③淤泥质粉质黏土夹粘质粉土和④淤泥质黏土。盾构机穿越原水管时，隧道纵向为坡度2‰的上坡段，平面为直线段。管渠底面距盾构机顶部仅为1.57m。这是目前已知的盾构成功穿越箱涵的最近距离，也是双圆盾构首次近距离穿越重要管涵。
原水箱涵工况与施工难点
原水箱涵为三孔混凝土管涵，管涵外尺寸为3.14m(高)×9.6m(宽)，每孔内尺寸为2.500m×2.800m，管壁厚度为0.32m，采用大开挖后现浇混凝土的形式制作，管底有厚100m的素混凝土垫层，垫层下面为原状土。每节管涵长度为25m，管节之间采用20cm的橡胶止水带进行防水处理。原水箱涵上部有一座护管桥，护管桥基础为两排Ф800mm的钻孔灌注桩，桩深36m，由于盾构穿越需要，先将护管桥和影响盾构穿越的桥桩拔除。经测，原水箱涵走向与双圆区间隧道夹角为83°，原水箱涵的底标高为-3.072m，盾构机穿越箱涵时顶标高为-4.642m～-4.619m，因此盾构机与原水箱涵间的净距为1.570～1.547m左右。两段管涵的接缝正处于双圆盾构右侧上方，距盾构中心分别为2.96m和1.66m。双圆盾构机在如此小净距下穿越混凝土管涵并确保其不破坏，施工难度大。
箱涵与盾构关系平剖面示意图（单位:mm）
试推进段施工
将50～150环作为穿越箱涵的试推进区间，进行盾构推进标准参数的设定，再结合地面沉降监测数据，重点分析该区间土体沉降变化规律，对箱涵的沉降变化情况进行预判。通过下图中+88环测点沉降变化曲线分析总结如下：(1)在盾构切口前方范围内，土体有较小隆起，隆起量在3mm以内；(2)处于盾构背部土体有少量沉降，降幅为5～10mm；(3)处于盾尾土体也因盾构扰动的影响以及同步注浆未完全填充而引起少量沉降，降幅在5mm以内；(4)当盾尾脱离后土体后期沉降变化相当明显，沉降变化幅度最大可达30mm，由盾构推进而引起的土体沉降量大部分集中在此阶段。据统计测点在盾构穿越过程中的沉降变化66％集中穿越后期，因此可以得出结论，控制好盾构推进的后期沉降为双圆盾构顺利穿越原水箱涵的重中之重。
测点随盾构推进沉降变化曲线
土压力与箱涵沉降变化关系曲线
箱涵保护措施
原水箱涵最脆弱的就是接缝处，一旦接缝处差异沉降大于±2.5mm，箱涵就有可能损坏。因此在前期护管桥拆除期间，预先在原水箱涵顶部两段管涵接缝处制作了4根钢筋混凝土反梁来保护箱涵接缝，减少接缝的差异变形。原水箱涵进行开挖暴露后，在其上部布置直接监测点，并在较容易破坏的箱涵接缝位置集中布置3对监测点，通过接缝两侧点相对差异沉降量监控，指导盾构推进施工。盾构穿越前，对箱涵进行了土体回填施工，使箱涵上部覆土厚度达到3m，通过上部土体压载可避免箱涵因施工参数设定的偏差而引起突变沉降。盾构穿越原水箱涵期间，盾构姿态控制以纠正偏转角为主，并全部关闭超挖刀，减少了盾构推进对箱涵下部土体的扰动，螺旋机采用自动模式进行控制。
管片注浆孔位置示意图
二次注浆作业
盾尾脱离箱涵后，为保证注浆孔足够，增开注浆孔，这样可以保证每环管片有6个上部注浆孔可供壁后注浆。结合后期的跟踪监测，当监测报表显示箱涵有较明显的下沉趋势时，即对箱涵下部管片进行二次补压浆作业，达到控制箱涵沉降的目的。本工程自2004年11月10日开始进行二次注浆，直至2004年11月28日结束，为控制箱涵后期沉降的二次注浆作业共持续了18d，之后通过后期的监测数据反映箱涵已维持安全稳定状态，双圆盾构顺利完成了对原水箱涵的穿越。
箱涵测点沉降变化曲线
施工监测和信息化施工
为控制原水箱涵沉降变形在允许范围内，在箱涵上部布设直接监测点，在箱涵周边土体布设地表点进行监测，提供参考数据，通过监测数据变化直接指导盾构推进的参数设定。在实际穿越过程中，以中央控制室为中心，通过对讲机、内线电话、陀螺仪等工具联系监测与盾构推进操作面，可及时有效地了解施工参数与箱涵沉降数据的变化，接收监测数据并迅速进行分析，调整施工参数，来完成对箱涵沉降的控制，通过勤测勤纠，确保了箱涵的顺利穿越。经统计，穿越期间，共对其箱涵进行监测约330次，图中ZYS5、ZYS6为接缝两侧处测点，在整个穿越期间箱涵累计沉降和接缝两侧差异沉降均不超过2.5mm，完全满足原水箱涵绝对沉降≤±5mm与管节之间差异沉降≤2.5mm的保护要求，国内首次双圆盾构近距离下穿地下管涵获得成功。
攻克技术难题贯通
民生路—源深体育中心—世纪大道站区间是上海轨道交通最浅覆土仅4.2m区间标段，结合该工程，建设各方联合高校展开了众多相关的理论及技术研究，包括双圆盾构施工引起地层沉降规律研究、双圆盾构同步注浆的注浆孔位、注浆量分配以及注浆工艺优化和开挖面稳定控制技术研究等。该工程于2006年4月成功攻克所有技术难题并顺利实现贯通，建筑物和管线情况良好。其中，建筑物的最终变形最大沉降量仅为-4.07mm，最大隆起量仅为4.63mm。管线共同沟的最终变形最大沉降量仅为-7.80mm，最大隆起量仅为0.75mm。该工程代表了目前国内在双圆盾构隧道施工上的最高技术水平。