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        地鐵穿越高速鐵路專項(xiàng)設(shè)計(jì)

        2019-01-15 05:16:34范明猛
        天津建設(shè)科技 2018年6期
        關(guān)鍵詞:試驗(yàn)段管片高速鐵路

        □文 /范明猛

        近年來,隨著軌道交通設(shè)施的大規(guī)模發(fā)展,其邊界條件及外部環(huán)境越來越復(fù)雜[1],盾構(gòu)施工容易引起地面沉降和變形,高速鐵路運(yùn)行對(duì)路基沉降要求較高[2],在盾構(gòu)穿越高速鐵路時(shí),如何保證高速鐵路運(yùn)行安全是一個(gè)值得研究的重要課題[3]。本文以天津地鐵6號(hào)線北西區(qū)間下穿京滬高速鐵路為實(shí)例,進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)研究,提出盾構(gòu)下穿高速鐵路需要采取的保護(hù)措施。

        1 工程概況

        天津地鐵6號(hào)線北西區(qū)間采用盾構(gòu)法施工,區(qū)間平面由半徑為350 m的曲線、緩和曲線及直線構(gòu)成,主體結(jié)構(gòu)為由管片錯(cuò)縫拼裝而成的環(huán)形結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)內(nèi)徑為5.50 m,管片厚度為0.35 m,環(huán)寬1.20 m,環(huán)間通過螺栓連接。盾構(gòu)從北竹林站端頭出發(fā),在里程1K16+37.833~DK15+814.781范圍內(nèi)穿越京滬高速,然后從西站站接收。見圖1。

        圖1 北西區(qū)間與京滬高鐵位置關(guān)系

        2 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)與控制指標(biāo)

        下穿京滬鐵路風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的環(huán)境設(shè)施重要性類別為重要設(shè)施,環(huán)境影響接近度分區(qū)為非常接近。綜合考慮采用盾構(gòu)法施工且覆土厚度較大,穿越線路為有砟軌道路基段,確定本風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅰ級(jí)。

        本段京滬鐵路為碎石道床線路,既有鐵路路基、軌道控制指標(biāo)參考數(shù)值見表1。

        表1 既有鐵路路基、軌道控制指標(biāo)參考

        3 影響計(jì)算及分析

        1)承載力影響:盾構(gòu)穿越過程中,影響路基下土體承載力。由于盾構(gòu)機(jī)外殼與土體、管片與土體存在間隙以及注漿的不及時(shí)和漿液自身的收縮,導(dǎo)致土體產(chǎn)生地層損失,引起地層產(chǎn)生沉降,影響路基下土體承載力[4]。

        2)變形影響:盾構(gòu)穿越導(dǎo)致土體的隆起或沉降,進(jìn)而導(dǎo)致鐵路路基、周邊樁基的沉降變形[5]。

        經(jīng)過建立模型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,分為無洞內(nèi)注漿加固和二次深孔注漿加固兩種工法。見圖2和表2。

        圖2 數(shù)值分析模型

        表2 數(shù)值模擬結(jié)果 mm

        由表2可知,盾構(gòu)隧道施工在采取洞內(nèi)二次深孔加強(qiáng)注漿后,盾構(gòu)下穿對(duì)鐵路的影響有一定的控制作用,但已達(dá)預(yù)警值。

        4 主要保護(hù)措施

        1)施工前:做好勘探及核查,核查既有鐵路設(shè)備、管線(電纜、光纜等)并做好監(jiān)測(cè)工作;穿越前,對(duì)穿越段地下做詳盡地下勘探,徹底摸清地下障礙物情況,排除意外因素;認(rèn)真對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀盤、注漿系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、推進(jìn)千斤頂及監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備檢查,確保穿越過程中設(shè)備無故障,進(jìn)行連續(xù)施工。

        2)盾構(gòu)洞內(nèi)控制措施:盾構(gòu)推進(jìn)過程中做好盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)控制;盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制在鐵路下糾偏坡度<±1‰,平面偏差<15 mm,一次糾偏量<5 mm;推進(jìn)速度1.5~3 cm/min;同步注漿做到“及時(shí)、足量”;二次注漿在管片出盾尾5環(huán)后開始;倉(cāng)內(nèi)壓力要平衡、穩(wěn)定且不宜過大;嚴(yán)格按理論出土量控制,偏差不超過2 m3/環(huán);二次深孔加強(qiáng)注漿要做到多點(diǎn)、低壓、多次,降低注漿壓力影響;注漿擴(kuò)散半徑約2~3 m,注漿壓力為0.2~0.3 MPa,注漿壓力與注漿量雙控,根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)情況有選擇注漿。

        3)下穿京滬鐵路段3-5-3扣軌加固:加固范圍為盾構(gòu)中線兩側(cè)各25 m的鐵路。按照先裝后拆、后裝先拆的順序拆除臨時(shí)扣軌,回填道砟,加強(qiáng)線路養(yǎng)護(hù),直至各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定且無不良變化。

        4)推進(jìn)試驗(yàn)段及模擬監(jiān)測(cè)段:盾構(gòu)推進(jìn)到距離穿越鐵路節(jié)點(diǎn)前設(shè)置盾構(gòu)推進(jìn)試驗(yàn)段及盾構(gòu)推進(jìn)模擬段(100 m)。在推進(jìn)試驗(yàn)段內(nèi),盾構(gòu)推進(jìn)模擬過鐵路節(jié)點(diǎn)推進(jìn)條件進(jìn)行盾構(gòu)推進(jìn),采集相關(guān)參數(shù)指標(biāo),以便調(diào)整盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)。在推進(jìn)試驗(yàn)段內(nèi),需由相關(guān)資質(zhì)的第三方監(jiān)控量測(cè)單位進(jìn)行監(jiān)測(cè)量測(cè)的布點(diǎn)及數(shù)據(jù)采集工作,以便指導(dǎo)盾構(gòu)穿越鐵路節(jié)點(diǎn)的施工。

        5 結(jié)語

        本文以天津地鐵6號(hào)線北西區(qū)間下穿京滬高鐵為實(shí)例,從設(shè)計(jì)層面運(yùn)用數(shù)值分析對(duì)盾構(gòu)下穿高速鐵路時(shí)路基沉降進(jìn)行模擬分析并提出盾構(gòu)穿越高速鐵路應(yīng)該采取的保護(hù)措施,為后續(xù)盾構(gòu)穿越高速鐵路的工程提供了設(shè)計(jì)思路。

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