陳袁東

（中國(guó)鐵路南寧局集團(tuán)有限公司南寧鐵路工程建設(shè)指揮部，工程師 廣西 南寧 530029）

1 工程概況

新建南寧至崇左鐵路留村隧道位于南寧市江南區(qū)、經(jīng)開區(qū)，隧道起始于南寧樞紐南化站北側(cè)，下穿南昆客專、與鐵路貨場(chǎng)走行線平行600 m后，依次下穿鐵路湘桂線、南環(huán)上行線、南寧南2場(chǎng)牽出線、南環(huán)聯(lián)絡(luò)線、湘桂下行線，終止于留村路南端盡頭西側(cè)。留村隧道全長(zhǎng)5 725延長(zhǎng)米，設(shè)計(jì)為單洞雙線隧道，其中U型槽段210 m、明挖施工段1 590 m、盾構(gòu)施工段4 006 m。盾構(gòu)隧道采用直徑12.86 m的泥水平衡盾構(gòu)機(jī)，盾構(gòu)隧道外徑12.4 m，內(nèi)徑11.3 m，管片采用“8+1”的9分塊設(shè)計(jì)。

隧道在DK6+058～DK6+080里程處正下穿南昆客專海吉星框架58～60節(jié)段，隧道與南昆客?？蚣軜虻装鍍艟嗉s32.02 m，平面關(guān)系呈斜交，交叉角度為45°。隧道在DK6+870～DK7+040里程段依次下穿既有鐵路湘桂上行線、南環(huán)上行線、南寧南2場(chǎng)牽出線、南環(huán)聯(lián)絡(luò)線、湘桂下行線，最小豎向凈距18.7 m，既有鐵路均為有砟道床，設(shè)計(jì)時(shí)速80 km，穿越地層主要為中風(fēng)化泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖。既有鐵路下穿關(guān)系見表1。

表1 既有鐵路下穿關(guān)系表

2 存在的主要問題

2.1 沉降及變形控制要求高盾構(gòu)掘進(jìn)過程中會(huì)產(chǎn)生地層擾動(dòng)及地面沉降，影響既有鐵路線路質(zhì)量，尤其是南昆客專下穿位置為地下框架橋，局部沉降不僅影響軌道平順性，對(duì)框架橋結(jié)構(gòu)也會(huì)造成巨大影響，引發(fā)次生病害。對(duì)于盾構(gòu)隧道而言，隧道襯砌承受圍巖壓力，過大的變形將導(dǎo)致襯砌裂縫的出現(xiàn)或拓展，不僅產(chǎn)生滲漏水等病害，影響結(jié)構(gòu)耐久性，甚至可能使結(jié)構(gòu)被破壞，危及行車安全。因此沉降、變形必須控制在允許范圍內(nèi)。高速鐵路軌道變形允許值如表2所示，實(shí)際控制值以鐵路相關(guān)部門提供的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

表2 高速鐵路200～250 km/h線路軌道動(dòng)態(tài)質(zhì)量容許偏差管理值

2.2 地面加固難度大傳統(tǒng)的地面加固方式多以地表注漿為主，該措施用于加固鐵路路基及其它構(gòu)筑物存在處理范圍難以控制，處理效果難以準(zhǔn)確評(píng)估等問題，難以滿足沉降及變形控制的高精度要求，尤其是南昆客專海吉星框架橋，若要從地表向框架橋底部注漿，施工難度將非常之大。

2.3 既有鐵路行車狀況影響多下穿鐵路群區(qū)域?yàn)槟匣聊蠈幠险緟^(qū)間，涉及南寧樞紐往西南方向所有客車以及南寧南站出發(fā)的大部分貨車，行車密度高，尤其是南昆客專日開行動(dòng)車44.5對(duì)、普速客車4對(duì)、動(dòng)檢車1.5對(duì)，周邊主要線路貨車牽引定數(shù)均在4 500 t以上，列車載重大，這些行車狀況都對(duì)盾構(gòu)施工造成較大影響。

2.4 減少干擾行車工期緊按施工進(jìn)度6處下穿中盾構(gòu)穿越單條線路施工時(shí)間均為1～3天，無法在封鎖點(diǎn)內(nèi)完成，必須在不中斷行車的情況下，確保安全順利通過既有鐵路。具體工期安排見表3。

表3 盾構(gòu)穿越工期安排表

3 主要技術(shù)手段及應(yīng)對(duì)措施

3.1 施工管理措施

1）在盾構(gòu)下穿既有線前50 m停機(jī)檢查、更換刀盤，然后開始啟動(dòng)地面全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，采取不停機(jī)連續(xù)掘進(jìn)通過既有線群。

2）盾構(gòu)穿越既有線前對(duì)既有線路進(jìn)行應(yīng)力放散，并在穿越位置前、后各50 m線路范圍內(nèi)備砟（約500 m3），以便應(yīng)對(duì)地面或線路下沉超出線路幾何尺寸范圍時(shí)，進(jìn)行補(bǔ)砟、抬道、搗固，確保線路穩(wěn)定和行車安全。

3.2 洞內(nèi)加固措施盾構(gòu)施工中地面、地表構(gòu)筑物沉降主要是由盾構(gòu)掘進(jìn)引起的地層損失、盾構(gòu)周邊受擾動(dòng)或剪切破壞巖體二次固結(jié)以及地下水的滲透等因素造成的。沉降過程大致為五個(gè)階段，早期下沉、挖掘面下沉、通過時(shí)下沉、盾尾間隙下沉及后續(xù)下沉，如圖3所示。為控制沉降，在掘進(jìn)過程中，需盡早在盾尾脫出襯砌管片的背后注入足量漿液，填充盾尾形成的環(huán)形空隙，及時(shí)對(duì)管片周圍巖體形成支撐。

圖3 沉降階段劃分圖

注漿主要采取四種方式：①掘進(jìn)時(shí)同步在中盾預(yù)留注漿孔位置進(jìn)行克泥效注漿；②掘進(jìn)時(shí)在盾尾注漿管位置進(jìn)行同步注漿；③管片脫出盾尾后，在管片預(yù)留注漿孔進(jìn)行二次補(bǔ)償注漿；④二次注漿后進(jìn)行深孔徑向注漿。

克泥效［1］（clayshock）注漿技術(shù)起源于日本，主要原理是將黏土與強(qiáng)塑劑以一定的比例混合后，瞬間形成為黏度較高但不會(huì)硬化的可塑性黏土（黏度可通過改變兩液配合比的方式調(diào)整）。

深孔徑向注漿是從管片預(yù)留注漿孔向地層內(nèi)打孔進(jìn)行注漿，以補(bǔ)償同步注漿、二次注漿凝結(jié)后收縮造成的地層損失。注漿材料采用1:1水泥漿液，注漿管采用?42鋼花管。加固里程為K6+058～DK6+080及DK6+870～DK7+040，管片增設(shè)注漿孔，洞內(nèi)注漿加固范圍為拱部150°，徑向注漿深度3 m。如圖4、圖5所示。

圖4 盾構(gòu)掘進(jìn)洞內(nèi)注漿縱斷面示意圖

圖5 深孔注漿圖

3.3 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)鐵路地上段布設(shè)路基豎向位移、水平位移、軌道幾何形位；在運(yùn)營(yíng)鐵路地下框架橋段布設(shè)隧道結(jié)構(gòu)豎向位移、框架橋結(jié)構(gòu)水平位移、軌道幾何形位監(jiān)測(cè)點(diǎn)等自動(dòng)化監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，及時(shí)掌握盾構(gòu)下穿段運(yùn)營(yíng)鐵路路基與框架橋的變形變化情況。在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)通知施工單位及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)和注漿參數(shù)，以實(shí)時(shí)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)來指導(dǎo)施工，監(jiān)測(cè)范圍為新建南崇鐵路中線兩端各外擴(kuò)50m。具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和精度如表4所示。

表4 既有南環(huán)線既有鐵路路基與隧道監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、儀器及精度

地面全自動(dòng)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（見表5）顯示：盾構(gòu)正在掘進(jìn)下穿既有線時(shí)，監(jiān)控列車通過線路時(shí)，地面（路基、鋼軌）最大振幅在±2 mm內(nèi)，即沉降值不大于3 mm，不影響正常行車。

表5 地面全自動(dòng)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

經(jīng)實(shí)際工程驗(yàn)證，在大直徑盾構(gòu)隧道連續(xù)下穿既有鐵路線群時(shí)，通過采取洞內(nèi)徑向同步注漿加固和地面全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)相結(jié)合的措施，可以在不影響既有鐵路正常行車的情況下，精確有效地將地面沉降控制在允許值范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)安全、順利穿越既有鐵路的施工預(yù)期。期望本文提出的大直徑盾構(gòu)隧道連續(xù)下穿既有鐵路線群施工主要方法和技術(shù)措施，對(duì)今后同類盾構(gòu)下穿既有鐵路的沉降控制能夠起到有益的啟示和借鑒作用。