朱樂峰

宏潤建設集團股份有限公司 浙江杭州 310000

地鐵隧道下穿既有鐵路有砟軌道線路時，隧道開挖會對周圍土體造成擾動和破壞，引起上覆土層損失，造成既有線路基礎沉降變形，從而導致既有線路軌道幾何尺寸發(fā)生變化，影響運營安全[1]。因此，研究地鐵隧道下穿施工時的線路基礎沉降變形規(guī)律，合理制定滿足地鐵運營管理規(guī)定的沉降控制標準，避免因下穿施工而引起運營安全事故，對既有線路運營安全管理和現(xiàn)場施工安全控制具有重要的意義。

1 隧道變形原因分析

隧道開挖破壞了地層的原始應力平衡狀態(tài)，隧道周邊的地層應力將會由水平方向與豎直方向的主應力，轉化為隧道徑向與法向的主應力，大小主應力方向將會發(fā)生變化，同時還將伴隨著地層剪切應力的出現(xiàn)。隧道開挖后，周邊地層將會臨時處于無支護的臨空狀態(tài)，隧道周邊地層將出現(xiàn)向隧道方向位移的趨勢（拱頂下沉與周邊收斂變形），如果在隧道開挖斷面范圍內存在地質破碎帶或地層斷面，甚至可能引起地層的坍塌。但由于此階段時間相對較短，相應的地層位移可能并不明顯，尤其是在地層條件較好的情況下。開挖后應在盡可能短的時間內施加初期支護，并盡早施作仰拱，將初期支護封閉成環(huán)，達到“強支護”的目的。但由于初期支護施工過程中的種種不當，例如進尺較深、工藝偏差、尤其是特殊圍巖及地形等原因，初期支護封閉成環(huán)之前圍巖的變形加劇，這時就應該采取必要的措施來避免變形過大造成施工安全事故出現(xiàn)。

2 盾構穿越既有線鐵路施工技術

2.1 模型建立

以地鐵隧道下穿既有線路的路基為出發(fā)點，路基以下土層為多層層狀體系，各層均由各向同性的均質材料組成；以路基頂面中心線網格單元節(jié)點代替既有鐵路中心線各節(jié)點單元；以路基中心線兩側網格單元節(jié)點代替左右兩根鋼軌的節(jié)點單元；以路基底部地表頂面單元代替地表各節(jié)點單元。沿既有線路方向為對稱結構，為提高計算速度，數(shù)值分析建模時取結構的一半，按半對稱考慮對稱面處限制Z方向（沿既有線路方向）的位移。

2.2 盾構施工控制

根據(jù)設計階段做出的風險分析，施工中主要做了以下幾方面工作。將盾構到達鐵路股道前的100m范圍作為盾構下穿施工的試驗段。在試驗段內，增加地表監(jiān)測點數(shù)量及監(jiān)測頻率，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)優(yōu)化土倉壓力等盾構掘進參數(shù)，將地表沉降量控制在最小范圍之內。此外，密切關注掘進過程中的土體性質和地層變化，調整掘進速度、注漿壓力、注漿量的盾構參數(shù)，以防止掌子面出現(xiàn)突涌、坍塌等情況，并控制地層損失在允許范圍之內。控制推進速度，在穿越股道群時，盾構機推進速度控制在2-3cm/min，每天掘進5-6環(huán)，并根據(jù)實際情況及時調整，有效控制地面沉降，使掘進過程中地面及鐵路軌道變形減小至最低程度。盾構在穿越鐵路股道過程中應連續(xù)施工，避免停機對地層產生長時間的附加應力。盾構掘進過程中軸線方向的調整應均勻變化，防止大量糾偏造成對周圍土體的擾動。此外，應勻速施工，盾構姿態(tài)不可調整過大、過頻。加強管片形變監(jiān)測頻次，如發(fā)現(xiàn)管片異常上浮、下沉，應及時采取二次注漿等措施加固周圍地層，穩(wěn)定住管片，防止變形進一步增大。同步注漿采用早強型注漿材料，材料須具有和易性好、止水性強的特點。盾構掘進過程中特別關注漿液質量，同步注漿緊跟管片拼裝實施，注漿需足量、均勻，保證管片與圍巖之間的間隙得到充分填充，從而將地層損失降低到最小。施工管理上，應根據(jù)地表監(jiān)測的反饋數(shù)據(jù)，調整注漿配比，并請專人對注漿量、注漿壓力、注漿位置進行詳細記錄，根據(jù)地層變形監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調整，確保施工質量。發(fā)揮二次注漿作用，通過二次注漿孔對同步注漿不充分的位置加注水泥漿壓密，對滲漏水部位，可注入高分子防滲材料，防止由于土層排水固結產生過大變形[2]。建立健全應急預案，在相關部門領導下成立現(xiàn)場施工應急指揮小組，加強與鐵路管理部門聯(lián)系。對軌道沉降、軌道橫向差異沉降、軌距變化和道床縱向沉降進行24小時實時監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結果，及時優(yōu)化盾構施工參數(shù)，做到信息化施工。在沉降控制標準得到地鐵與鐵路雙方建設管理單位及監(jiān)理單位的共同確認后方可進行區(qū)間施工，沉降速率及累計沉降量等的監(jiān)測控制應包括預警值、報警值、極限值。根據(jù)監(jiān)測結果指導施工、優(yōu)化設計，做到真正的“動態(tài)設計、動態(tài)施工”。

2.3 隧道軸線控制

在盾構掘進施工時要及時地調整掘進方向，使隧道軸線與設計的軸線一致，掘進過程中控制盾構左右組油缸推力的差值，使盾構保持在設計線路的切線方向上掘進。由于盾構下穿鐵路段處于隧道線型曲線段，因此在掘進過程中及時地調整盾構姿態(tài)，防止超限；盾構推進過程中嚴禁左右來回大幅度糾偏，大幅度糾偏會造成刀盤切削不穩(wěn)定，容易超挖，其次在來回糾偏過程中，容易造成地層不穩(wěn)定，所以在掘進過程中要“小糾偏，勤糾偏”，控制好盾構姿態(tài)[3]。

3 結語

鐵路運營期間安全監(jiān)測關系重大，施工中要嚴密進行監(jiān)測數(shù)據(jù)分析、嚴格控制掘進參數(shù)，及時反饋監(jiān)測結果，根據(jù)監(jiān)測結果適時調整掘進參數(shù)。