探析地铁盾构区间穿越既有铁路的技术.doc

1、探析地铁盾构区间穿越既有铁路的技术【摘要】本文以实际的工程为例，对地铁盾构区间穿越既有铁路的技术进行了简单的研究，得出通过对下穿段一定范围内的土体进行注浆加固，可以有效控制盾构隧道施工引起的既有铁路纵向和横向沉降及不均匀沉降，从而保证既有铁路的运营安全。 【关键词】地铁盾构区间穿越铁路技术 中图分类号： U231+.3 文献标识码：A 文章编号： 随着城市地铁的大规模建设，地铁线路穿越既有铁路线的情况越来越多。地铁盾构隧道下穿铁路路基时，在不做任何加固处理的情况下，不可避免地扰动周围土体，引起周围地层损失及路基沉降，造成铁路轨道的纵横向不平顺，影响列车的运营安全。盾构隧道穿越高速铁路路基工程属

2、于高风险工程，轨道变形属特级风险源。因此，如何在盾构隧道施工前，研究分析开挖引起的路基顶面最大沉降值具有重要实际意义。 一、工程概况 某区间工程肖村桥站小红门站区间左、右线从肖村桥站东行至小红门村以 450m 的曲线半径向南偏到达小红门站，中间下穿岗上村民房区（砖砼平房） 、南四环路（双向八车道，21+42+20m，繁忙） 、双丰铁路（三线，路基宽约 16m，繁忙） 、小红门村民房区（砖砼平房、二层） 、小红门路（6.5m，沥） 、小红门前街（4m，沥） 。左线ZK2+867.700ZK3+813.251，全长 1020.214 m，右线YK2+867.700YK3+877.700，全长 10

3、67.428 m。肖村桥站小红门站区间含站后 24.8m 双洞双线暗挖段及明挖盾构井(内净空尺寸 15.223.2m)，盾构区间左线长 981.014m，右线长 1028.28m，线间距 1414.5m，线路纵坡成“人”字形，覆土 711 米。岗上村及小红门村沿线居民房屋密集，基本为平房。 隧道采用盾构法施工，在 YK3+665.500YK3+682.000 处下穿双丰铁路，隧道覆土（距路基面）约 10.825m，区间隧道与铁路交角约 77 度，区间隧道长度约 17.5m。本段工程属环境风险工程，风险工程控制的关键点在于地表（道床）变形的控制。 二、施工技术措施 1、确定穿越双丰铁路施工范围

4、根据盾构穿越双丰铁路区段的覆土深度和地层实际情况，盾构开挖对周围土体的影响范围半径约为 30 m 左右，即在盾构机刀盘距离双丰铁路路基 30m 和盾尾通过双丰铁路路基后 30m 范围为盾构穿越双丰铁路施工范围，该段桩号为 YK3+635.500YK3+712.000，共计 77.5m，按 80m考虑。 2、施工前进行地质雷达探测 在穿越双丰铁路段之前提前进行地质雷达探测，主要探测地下管线位置、管线状况、埋深和地下孔洞情况，发现问题提前处理、解决。尤其是要知道有无管线漏水，地下空洞等异常情况。 3、施工过程中严格控制掘进土压力 根据本工程穿越双丰铁路段盾构隧道覆土深度（大约 10m） ，正常情况

5、下盾构掘进控制土压(土仓顶部土压力)为 0.8-1bar。土压升高或降低对地面建筑物都是不利的，容易造成地面的隆起和沉降，所以在掘进过程中要严格保持掘进面的土压稳定，在穿越双丰铁路段控制掘进顶部土压控制为 1.0bar。土压波动在0.1bar 范围之内，合理使用泡沫等软土压，防止地下水的流失，确保盾构掘进开挖引起的沉降在允许范围之内。在停机的时候要派人密切注意土压的变化，超过预定的值要及时采取措施。 4、严格控制出土量 根据盾构招标设计图纸，盾构每环的掘进长度为 1.2m，掘进每环的原状土计算量为 35m3。根据我公司实际盾构施工经验、本段的土质情况及添加剂使用情况，暂时考虑按 1.31.35

6、 倍的系数计算，即每环需运输土方量为 46 48m3。 （根据添加剂使用情况调整） ，在盾构出土时严格控制出土量，按照我们的土斗容积为 16 m3，每出一斗土，盾构进尺约40cm， 掘进的时候按照进尺和土压均匀控制出土量。同时要注意出土量和注浆量的匹配。 5、同步注浆及二次补浆措施 在穿铁路施工时，对注浆的配比和注浆方式进行调整，将原同步注浆材料中的石灰置换为水泥以缩短浆液的初凝时间并提高浆液的初凝强度，具体浆液配比可参考为“水泥：砂：粉煤灰：膨润土：水=250：1000：350：35：400” ，并加入适量改善水泥砂浆流动性的外加剂，如纤维束。应将初凝时间控制在 8 小时之内，现场提前做好浆

7、液测试，并根据试验和试用结果进行优化。 为保证浆液在管片外充填密实，减小地面沉降，对盾尾后部 5 环以外的管片进行壁后二次补浆，注浆材料选用水灰比为 1：1 的纯水泥浆，注浆压力控制在 3bar；在管片上的注浆位置选在管片环 450 位置附近。 6、严格控制三次注浆，做好洞内加固 为保证沉降控制效果，在过铁路区段的 25m 范围采用特殊加强型管片，在 A、B 块上每块增加两个注浆孔，以便在穿越双丰铁路段采用对已完成结构外侧三次补注浆进行加强补浆，控制地面的后期沉降。 三次补注浆安排在拖车中部或尾部处开始，视沉降监测情况确定，对每环管片的顶 部预留注浆孔安装注浆塞进行注浆，注浆浆液为水泥-水玻璃

8、双液浆。补注浆的压力控制在 3.2bar-3.5bar。 7、盾构操作控制 在过铁路区域之前，尽量控制好盾构的轴线，争取在穿越铁路的过程中不纠偏或者少纠偏，尽量做到少超挖。严格控制四个推进油缸分区油缸行程差及控铰接油缸行程差，控制好盾尾间隙。 8、临时异常停机措施 （1）为保持开挖面的稳定，防止周围土体坍塌，将盾构机刀盘抱死，造成刀盘启动扭拒过大，在盾构机停机后，向刀盘和土仓内注入适量的泡沫及稠膨润土浆液，膨润土浆液建议配比为膨润土：水=300：700（重量比） ，膨润土浆需提前制备好并充分发酵。在停机期间，将土仓内的平均土压力建立在 1.5bar 以上；在注入膨润土浆液的过程中，同时旋转刀盘

9、，使仓内的砂土与浆液充分混合，以利于在开挖面和刀盘四周形成泥皮，达到保持开挖面稳定的要求。 （2）在停机时间超过 24 小时以上时，为防止泡沫的消散，仅通过注入稠膨润土浆来维持开挖面的稳定，在停机期间应密切注意仓内土压力的变化，在平均土压力低于 1bar 时，特别上部土压低于 0.6Bar 时应及时补注膨润土浆液，以维持整个开挖面的水土压力平衡。 三、洞内监测 既有铁路以及周围地面的沉降是该风险工程的监测重点，对铁路沿线以及周围构筑物均进行系统调查，对洞内衬砌变形情况进行监测，制定专门的施工监测方案，建立完善的监测网络，确保监测成果的准确及高效，为施工提供确实可靠的数据保证。地面线路及路基监测

10、由铁路部门施工监测单位进行。洞内衬砌变形监测由地铁盾构区间施工单位进行。具体洞内监测方案如下： 1、监测内容 主要为衬砌的拱顶下沉、水平收敛和隧底隆起和衬砌以及管片的椭圆度。 2、测点布置 盾构下穿铁路及前后各 15m 直接影响范围内共布置管片衬砌变形监测断面 3 个，分别在铁路路基前 15m，路基正中，和过铁路路基后 15m 处。监测断面的拱顶（0） 、拱底（180） 、拱腰（90和 270）处共埋设 4 个测点，分别为拱顶下沉、隧底隆起和水平收敛监测点。 隧道椭圆度监测为：通过上述四点量测管片衬砌横径和竖径的变化，并以椭圆度表示管片圆环的变形，实测椭圆度=横径竖径。 3、监测仪器及精度 管

11、片衬砌隆沉及水平位移监测：全站仪及反射棱镜，监测精度：测角和测距分别为 2.0和 2mm+2ppm。隆沉也可采用水准仪。 管片衬砌断面收敛变形监测：全站仪，监测精度：测角和测距分别为 2.0和 2mm+2ppm；收敛计精度为 0.06mm。 4、监测频率 分别在衬砌拼装成环尚未脱出盾尾即无外荷载作用时和衬砌环脱出盾尾承受外荷作用且能通视时两个阶段进行监测。衬砌环脱出盾尾后 1次/天，距盾尾 50m 后 1 次/2 天，100m 后 1 次/周，基本稳定后 1 次/月。结束语 实践证明，地铁区间穿越既有铁路站场时，只要各种影响因素分析透彻、设计方案正确、施工措施得当，同时加强监测并及时反馈指导设计与施工，做好以上各个环节的工作是能够满足沉降控制要求的。 参考文献 1 赵承志，苏华友. 深圳地铁 5 号线区间隧道盾构穿越铁路施工技术J. 中国市政工程. 2011(01) 2 佘才高. 地铁盾构隧道下穿铁路的安全措施J. 城市轨道交通研究. 2009(04) 3 肖立，张庆贺. 盾构长距离下穿铁路股道引起的地表沉降分析J. 上海交通大学学报. 2011(05)