湯國良

（中鐵八局集團昆明鐵路建設有限公司，云南 昆明 650200）

0 引言

昆明市軌道交通4號線大漾田車輛段出入段線至陳家營站區(qū)間采用盾構隧道穿越鐵路既有線并且位于道岔位置，施工地段埋置淺、土層薄弱，同時面臨盾構隧道線型為小半徑、大坡度，貨物列車牽引重等不利因素。為確保鐵路行車安全及盾構施工安全性，根據(jù)現(xiàn)場調查，通過施工組織設計優(yōu)化、設計圖紙深化等一系列措施，保證了盾構隧道下穿既有鐵路的安全，有效地控制了行車和施工安全風險。

1 工程概況

1.1 盾構隧道段概況

大漾田車輛段出入段線至陳家營站區(qū)間為雙線盾構隧道，長度468.140m，曲線半徑為400m，最大坡度為33.832‰;出段線長度458.009m，曲線半徑為450m，最大坡度為34.844‰；盾構方向均為小里程端向大里程端，出入線盾構隧道線間距12.8m。盾構隧道出入段線至既有鐵路專用線距離約41.2m，入段線盾構隧道下穿既有鐵路長度3.707m，出段線盾構隧道下穿既有鐵路長度2.12m，盾構隧頂埋深約17.2m。

1.2 盾構隧道下穿鐵路段概況

鐵路專用線主要用于貨物運輸，盾構隧道下穿鐵路部分位于云南冶煉廠站場北端道岔岔首位置，道岔為 P43鋼軌9號單開道岔，岔區(qū)前后軌道均為P43鋼軌，線路軌距為1.435m，線路縱坡為2‰，鐵路基礎面寬度約12～13m。機車重量約138t、牽引重量約2000t，每天往返列車至少16趟。

圖1 盾構區(qū)間與鐵路平面關系圖

2.3 設計概況

2.3.1 工程地質條件

據(jù)地質勘察資料及設計圖紙顯示，盾構隧頂埋深約17.2m，盾構隧道掘進涉及的地層主要為<3-2＞粉質黏土、<3-2-1＞粉質粘土，局部小范圍透鏡狀存在<3-4＞泥炭質土、<3-10＞礫砂、<3-7＞細砂、<3-5＞粉土及<3-2-2＞粉質黏土等地層。以上地質層均為施工薄弱環(huán)節(jié)，遇水易液化、自穩(wěn)性差，盾構隧道掘進前采用袖閥管注漿固結。

圖2 盾構隧道段工程地質剖面圖

3 盾構穿越鐵路施工技術

根據(jù)地質、水文和埋深等因素判別，列車運行通過時的動載對盾構隧道施工安全有較大影響，為保證行車安全及盾構推進正常施工，施工采取“先加固，后過軌”方案，施工分為2個主要階段，第一階段：盾構推進前，采用軌束梁加固鐵路線路，對鐵路路基注漿加固。第二階段：盾構推進，監(jiān)控量測，盾構施工堅持“保頭護尾”的原則。

3.1 鐵路路基加固

圖3 袖閥管注漿加固工藝流程圖

圖4 袖閥管立面示意圖

盾構穿越鐵路前需對鐵路路基進行預加固，地面預加固采用袖閥管注漿加固工藝。加固范圍為鐵路線路外垂直距離6m及隧道外結構邊垂直距離6m組成的不規(guī)則矩形，加固深度為鐵路地基下12m，即成孔深度12m。

3.1.1 袖閥管注漿加固施工工序

1）注漿技術參數(shù)。袖閥管單孔注漿擴散半徑為800mm；水泥漿的水灰比為1∶1，水玻璃液的水玻比：35～45Be｀，水泥漿與水玻璃液灌注的體積比為1∶0.5，注漿壓力為0.2～1.0MPa，為防止注漿施工對盾構機的影響，注漿壓力將嚴格控制在1MPa以內，并嚴格按計算注漿量進行注漿。

表1 大漾田盾構隧道出段線監(jiān)控量測成果匯總表

2）注漿順序。采用先外圍，后中間，同排隔孔注漿，鄰排錯開注漿的原則。

3）注漿結束后，及時沖洗注漿管，并視注漿加固效果進行補充注漿。

3.2 鐵路線路加固

盾構施工前對穿越鐵路部分軌道采用P43鋼軌按照3-5-5-3軌束梁進行加固，加固范圍為38.3m(12.8+5.5+10*2)，首先拆除既有道岔，安裝拆除部分鋼軌，連通線路，經(jīng)鐵路部門專業(yè)人員檢查達到列車放行條件后，開通線路，原則上鐵路線路加固部分列車通過速度不大于45km/h，列車通過后都要對加固區(qū)域構件是否有松動進行檢查，確保鐵路線路的剛度和穩(wěn)定性，保證施工期間軌道線路不發(fā)生變形，不影響行車安全。

3.3 盾構施工

盾構施工前對穿越鐵路設施周邊環(huán)境進行詳細的調查，在盾構穿越地表面上用紅線標出了隧道中心線，監(jiān)測人員預先在鐵路周圍布置監(jiān)測點，并取得初始值，穿越期間每天定期（至少2次）對鐵路路基沉降情況進行施工監(jiān)測，線路養(yǎng)護人員及時對軌道幾何尺寸進行檢查，根據(jù)測量和檢查數(shù)據(jù)，及時調整盾構推力、刀盤扭矩、土倉壓力等掘進參數(shù)，不斷矯正盾構姿態(tài)，確保盾構沿隧道設計軸線推進。

3.3.1 隧道管片的調整

根據(jù)鐵路線對盾構隧道頂荷載的影響，通過施工和運營階段管片的內力和抗裂檢算，隧道管片鋼筋配筋進行適當加強，注漿孔增至16個。

3.3.2 監(jiān)控量測

盾構隧道下穿鐵路施工過程中對盾構隧道兩側各30m范圍內地表進行系統(tǒng)全面的監(jiān)控量測。監(jiān)控量測項目主要包括洞外地表沉降、周圍構筑物、管線的變形位移和鐵路線路幾何尺寸，洞內隧道結構的豎向、水平位移和凈空收斂。監(jiān)測點應布置在構筑物對沉降敏感的位置，當?shù)乇肀敬纬两邓俾驶蚶塾嫵两邓俾食瑯税l(fā)生異常時，應立即對線路幾何尺寸進行檢查，及時對線路進行養(yǎng)護，無法及時整改應上報鐵路行車部門，并采取停發(fā)或晚發(fā)列車并申請“緊急天窗維修”應急措施。正常情況下每天監(jiān)測2次，非正常時相應增加監(jiān)測次數(shù)，必要時跟蹤監(jiān)測，盾尾脫離線路后，對路基變形進行監(jiān)測直至數(shù)據(jù)穩(wěn)定收斂。觀測成果如表3。

通過觀測，局部點位存在累計變化值超標，變化速率均在允許值范圍內。后期施工方法上重點做到保持土壓平衡，控制好盾構姿態(tài)。

3.3.3 嚴控出土量，減少土層損失率

出土量不得超過理論出土量（每環(huán)理論出土量＝π×r2×L＝π×3.24×3.24×1.2＝39.55m3/環(huán)）。

3.3.4 嚴格控制切口土壓力等施工參數(shù)

在盾構穿越過程中必須嚴格控制切口平衡土壓力，盾構穿越鐵路土壓力設定值初步設定為：0.08～ 0.12MPa。

3.3.5 推進速度

在確保盾構正面變形控制良好的情況下，盾構均衡勻速施工，以減少盾構施工對鐵路的影響，推進速度以1.0～2.0cm/min為宜。

3.3.6 同步注漿

管片安裝完畢就位后，及時開展管片后背同步注漿工作，管片安裝不得超過注漿面10環(huán)，當天施工管片必須同步完成管片注漿，注漿壓力控制在0.3～0.4MPa左右，并做好理論注漿量與設計注漿量的對比。

3.3.7 二次注漿

二次注漿遵循：“低圧、多孔、多次、少量、均勻”的原則。

3.3.8 管片拼裝

隧道襯砌由六塊預制鋼筋砼管片拼裝而成，寬度1.2m，管片采用通縫拼裝，為先下后上、先縱后環(huán)、左右交叉、封頂徑向推入再縱向插入成環(huán)工藝。拼裝中要嚴格控制襯砌環(huán)面的平整度，管片之間最大錯臺不大于4mm。

3.3.9 及時優(yōu)化掘進參數(shù)

該工程主要地質狀況為淤泥質黏土（3-2）和泥炭質土（3-4），土體塑性大、粘性強，前方土體需要超前改良。掘進過程中，不斷調整千斤頂?shù)耐七M速度、刀盤轉速和排土量，施工中保持推進速度與出土速度相匹配。

4 盾構下穿鐵路設施注意事項

4.1 掘進前明確設計線路平豎曲線半徑、縱向坡度、盾構隧道中線坐標和標高等各項參數(shù)，并根據(jù)掘進前的各項監(jiān)測成果，確定下次盾構機推力、掘進速度、刀盤轉速、刀盤扭矩、土場壓力和注漿量等各項參數(shù)。

4.2 采取信息反饋的施工方法對盾構推進進行質量控制，盾構下穿鐵路前，監(jiān)測人員預先在鐵路周圍布置監(jiān)測點，并取得初始值，穿越期間實時提供地面、鐵路、建筑物沉降情況。施工中通過程控電話，隨時保持洞屋內外工作人員信息暢通。

4.3 盾構操作人員、測量監(jiān)控人員和線路養(yǎng)護人員隨時保持相互溝通，確保隧道施工實際偏差控制在50mm以內，將地層損失率控制在5‰以內，保證鐵路運輸安全。

5 結束語

盾構隧道施工穿越既有鐵路風險高，難度大，本文通過盾構隧道下穿鐵路施工前采用線路加固、路基注漿加固，施工過程中通過監(jiān)控量測不斷調整掘進速度、盾構機姿態(tài)等措施，施工安全、質量和進度均在控制范圍內，為類似施工提供了借鑒和指導意義。