鄭斌

摘 要：在全面加強(qiáng)城市化建設(shè)發(fā)展的過程中，地鐵交通起著重要的作用。為了更好地建設(shè)城市地鐵，在地鐵隧道下穿既有鐵路時(shí)采用盾構(gòu)法施工，是地鐵施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，風(fēng)險(xiǎn)較大。因此，就盾構(gòu)法隧道下穿既有鐵路施工難點(diǎn)進(jìn)行分析，盡可能減少地鐵建設(shè)過程中對(duì)城市建筑物的干擾，降低城市地鐵建設(shè)中存在的風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)法;隧道下穿;鐵路施工

隨著城市化發(fā)展越來越快，地鐵對(duì)于城市發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，為了避免地鐵在建設(shè)過程中對(duì)城市建筑物造成影響，就需要更加科學(xué)地建設(shè)地鐵線路，由于地鐵在建設(shè)中的難度極大，需要考慮到各種因素，為了不影響現(xiàn)有建筑物的安全，在施工過程中采用盾構(gòu)法隧道下穿鐵路施工技術(shù)，對(duì)下穿既有鐵路施工具有十分重要的意義。

1 工程案例

本次工程案例選取S市地鐵5號(hào)線施工站，該條地鐵線路總長25.24 km， 使用盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)，在沿線建設(shè)的過程中需要經(jīng)過下穿既有鐵路，為確保S市地鐵5號(hào)線在某地鐵車站附近的盾構(gòu)順利進(jìn)行，從而保證城市鐵路的運(yùn)行安全。通過采納各種不同的意見，在盾構(gòu)法隧道下穿既有鐵路施工中，確保地表下沉量不超過5 mm， 道床沉降小于30 mm。

2 盾構(gòu)法隧道下穿既有鐵路施工中存在的問題

2.1 常見的技術(shù)性問題

在盾構(gòu)法隧道下穿既有鐵路的土方挖掘過程中，盾構(gòu)排土量對(duì)盾構(gòu)開挖掌子面的穩(wěn)定性會(huì)造成非常大的正面壓力，為了保證并控制地表發(fā)生變形，就需要對(duì)排土量進(jìn)行控制，通過一定的條件，將螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，有利于使盾構(gòu)排量在盾構(gòu)千斤頂?shù)耐七M(jìn)中實(shí)現(xiàn)互相協(xié)調(diào)，因此在盾構(gòu)中，對(duì)于排土量和壓力差的比例關(guān)系，是由被動(dòng)破壞和主動(dòng)破壞界限之間的開挖決定的。在對(duì)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度和地質(zhì)強(qiáng)度進(jìn)行分析后，再結(jié)合以往的盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)，在對(duì)盾構(gòu)法隧道下穿既有鐵路的掘進(jìn)過程中，需要控制好盾構(gòu)掘進(jìn)速度，嚴(yán)格穩(wěn)定好土倉壓力，可以最大限度地減少對(duì)周圍基地等建筑物下沉的影響。

2.2 壁厚注漿施工中的問題

在盾構(gòu)施工過程中，盾構(gòu)隧道管片外徑小于盾構(gòu)機(jī)的外徑，所以在盾構(gòu)隧道施工中，會(huì)形成140 mm的建筑空隙（以6 280 mm盾構(gòu)機(jī)為例，管片外徑為6 000 mm），從而可能會(huì)造成盾構(gòu)隧道與地面出現(xiàn)沉降等一系列問題，為了控制地面沉降對(duì)注漿的選擇性，就需要對(duì)注漿的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。在同步注漿中，運(yùn)用同步注漿系統(tǒng)，有利于盾尾實(shí)現(xiàn)同步注漿，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)工作時(shí)，管片襯砌脫出盾尾的生產(chǎn)間隙中會(huì)及時(shí)灌注注漿，以實(shí)現(xiàn)及時(shí)填充，可以很好地避免出現(xiàn)圍巖松弛的情況，在這個(gè)過程中，將千斤頂上的推力快速傳遞到圍巖上，實(shí)現(xiàn)對(duì)過軌施工地表沉降的控制。另外，在進(jìn)行二次或者三次補(bǔ)注漿時(shí)，可以選取初次注漿的30%，并將壓力控制在0.5 MPa， 通過對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)并按照實(shí)際工程情況明確補(bǔ)注漿的次數(shù)，防止壁后注漿施工引起的問題。

3 盾構(gòu)法引起的地面沉降原理

3.1 隧道開挖破壞了地層穩(wěn)定性

在地鐵隧道盾構(gòu)施工中，我們要兼顧多個(gè)方面的影響因素，盾構(gòu)施工包含了多個(gè)操作環(huán)節(jié)，在對(duì)地層進(jìn)行開挖的過程中，受外部作用力的影響，隧道外層的物質(zhì)會(huì)隨著內(nèi)部向心力涌入到隧道中，彼此相互擠壓移動(dòng)，對(duì)地層的穩(wěn)定性影響較大。隧道開挖后，地表土體結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，特別是在使用盾構(gòu)法施工中，掉應(yīng)力的把控是比較嚴(yán)格的，如果應(yīng)力波動(dòng)幅度過大，那么隨著地層的移動(dòng)和土體的缺失，地層就會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)不穩(wěn)定波動(dòng)。土體被擠入盾尾的空隙中，隧道向外擴(kuò)充，如果壓降量沒有達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)，可能導(dǎo)致盾尾坑道土體失衡，尤其是在水體含量豐富或不穩(wěn)的地層，更容易出現(xiàn)地面大幅度波動(dòng)沉降問題。

3.2 土體穩(wěn)定性降低

盾構(gòu)施工中涉及的設(shè)備比較多，盾構(gòu)設(shè)備的體積比較大，在運(yùn)行的時(shí)候，會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)幅度，使土體結(jié)構(gòu)受到破壞，盾構(gòu)施工所形成的隧道周圍有一層空隙，空隙的存在使得水流流入到了隧道中，在盾構(gòu)設(shè)備持續(xù)推進(jìn)的過程中，大量的水流進(jìn)入到其中，空氣內(nèi)部的水壓力逐漸降低，內(nèi)部壓力的失衡導(dǎo)致地面沉降現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4 盾構(gòu)法隧道下穿既有鐵路施工管控

4.1 地質(zhì)調(diào)查

在盾構(gòu)法隧道施工中，由于具有重要性、變形性以及敏感性，需要采取特別嚴(yán)格的施工措施才能確保下穿施工的成功。根據(jù)實(shí)際分類，下穿工程的類型可以根據(jù)盾構(gòu)隧道與下穿體之間的平面幾何關(guān)系分為斜交下穿、部分下穿、小角度斜交下穿、正交下穿、切角下穿以及測(cè)下穿等。由于工程地質(zhì)條件對(duì)于下穿方案的影響至關(guān)重要，是決定下穿施工措施以及后續(xù)運(yùn)營條件的重要因素，因此在進(jìn)行下穿工程施工中，做好對(duì)應(yīng)的土壤情況調(diào)查，對(duì)于施工方案的選取具有十分重要的作用。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)控制

由于地鐵盾構(gòu)隧道的施工會(huì)引起相鄰既有線結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力以及變形，所以為了確保地鐵列車能夠正常安全的行駛，就需要做好既有線的保護(hù)措施，通過減少形變，能夠很好地保證既有線的安全運(yùn)營。除此之外，為了加強(qiáng)地鐵隧道內(nèi)附加變形的要求，在盾構(gòu)的施工過程中，會(huì)加大施工難度，隧道開挖可采用上方沉降比下方沉降的浮隆大的方式，因?yàn)樯戏絿鷰r受力情況比較復(fù)雜，因此在剪切區(qū)域不利于圍巖的穩(wěn)定性，但是在既有鐵路的下穿問題上，能夠?qū)崿F(xiàn)鐵路工程的風(fēng)險(xiǎn)控制，保障施工順利進(jìn)行。

4.3 注漿控制

為了避免出現(xiàn)地表沉降的情況，需要做好土倉壓力的控制，因?yàn)樵谒淼蓝軜?gòu)施工的過程中，沉降是不可避免的，當(dāng)沉降超過設(shè)定的預(yù)警值，那么就只能通過對(duì)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度和出土量進(jìn)行控制，同時(shí)及時(shí)進(jìn)行二次或三次注漿，直至地表沉降穩(wěn)定。在進(jìn)行地鐵修建時(shí)，為了確保盾構(gòu)隧道地表不會(huì)出現(xiàn)變形，在盾構(gòu)施工開始后，針對(duì)地表會(huì)呈沉降變化，通過可控制的突沉以及盾尾的沉降，使后期沉降的土體分為固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降。為了確保對(duì)土倉壓力進(jìn)行控制，通過對(duì)土倉壓力的控制，必須控制好盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度和出土量。在對(duì)注漿量的控制上，由于注漿施工屬于非常重要的環(huán)節(jié)，因此需要做好注漿壓力和注漿量的同步操作，避免出現(xiàn)注漿量不足的情況，與此同時(shí)，做好對(duì)盾構(gòu)推進(jìn)姿態(tài)的控制，嚴(yán)格做到勤糾緩糾，從而確保出土量在合理的范圍內(nèi)。

4.4 管片選型控制

在管片的拼裝施工過程中，為了實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)掘進(jìn)施工的進(jìn)行，因此需要明確管片、盾尾間隙及推進(jìn)油缸行程三者之間的關(guān)系，有利于防止管片間隙過小，導(dǎo)致成型管片出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、破損、滲漏等現(xiàn)場(chǎng)，有利于確保盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)、隧道設(shè)計(jì)軸線及成型管片軸線的偏差范圍內(nèi)的平穩(wěn)掘進(jìn)。同時(shí)，為了確保盾構(gòu)機(jī)施工前對(duì)管片的完整拼裝，需要按照先下后上的原則進(jìn)行管片的拼裝，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)的管片拼裝完成后，管片拼裝時(shí)，不應(yīng)將所有推進(jìn)油缸進(jìn)行回收，應(yīng)按照單塊拼裝管片范圍進(jìn)行回收推進(jìn)油缸，有利于避免盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)后退和位移等情況，并及時(shí)將相應(yīng)的螺栓擰緊，確?？v向和橫向螺栓都不落下。

5 結(jié)語

在盾構(gòu)法隧道下穿既有鐵路施工技術(shù)中，通過對(duì)盾構(gòu)過程中的難點(diǎn)進(jìn)行分析處理，從而保證了盾構(gòu)推動(dòng)處于最佳的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了在盾構(gòu)技術(shù)中對(duì)周圍建筑物的安全保護(hù)。不斷發(fā)展和完善盾構(gòu)隧道下穿的地鐵施工技術(shù)，可以使城市地鐵的科學(xué)施工變得更加合理。

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