区间盾构下穿铁路施工方案.docx

1、 1区间下穿铁路桥专项施工方案一、工程概况1.1 工程概述区间线路起止里程分别为右（左）DK12+476.177 和右（左）DK13+318.200，左线长：845.997m（其中长链 3.974m） ，拼装管片564 环；右线长 841.831m（其中短链 0.192m） ，拼装管片 561 环，共计拼装管片 1125 环。区间采用盾构法施工。铁路路基顶宽度约为 15.5m，路基高度为 4.5m，双线铁路，风险等级为级，下穿京广铁路里程为左线 DK13+105DK13+129，长度约为 24m；右 DK13+097DK13+123，长度约为 25m，左、右线区间隧道埋深大约为 14.3m。隧

2、道与铁路夹角约为 71，隧道拱顶为粉细砂层。区间线间距 15m。区间隧道与京广线铁路的平面位置关系图京 广 铁 路区 间 隧 道线 间 距15m左 线 下 穿 长右 线 下 穿 长铁 路 桥 台间 距5.3m间 距8.7m2京广线现状照片1.2 工程地质及水文情况盾构主要穿越地层上部为（3-5）粉质粘土夹砂，下部（4-1）粉细砂、 （4-2）粉细砂。铁路路基范围内地质情况见下图。14.3m3-2粉质粘土杂填土4-1粉细砂4-2粉细砂3-5粉质粘土夹砂隧道与京广铁路路基相对位置关系图本区间孔隙水含水层主要为粉细砂层，与长江、汉江水位存在水力联系。有较好的互补关系，水量丰富。长江、汉江水位受洪水季

3、节影响年变幅可达 1020m，除枯水期水位低于+10m，一年中多3数时段高于+10m，而汉口砂质含水层顶面埋深一般在+10+14m 以下，由于江水高水位压力传导而具有承压性，承压水头距离汉江越远相对稳定。承压水测压水位标高一般在 18.520.0 米，年变幅34 米。二、下穿铁路桥设计保护措施及沉降控制参数值2.1 下穿铁路桥设计保护措施铁路桥盾构下穿施工风险等级为级，针对铁路桥现状，经过模拟分析，主要采取以下保护措施加固土体，确保下穿安全。（1）路基加固路基上埋设袖阀管进行注浆，加固基底土层。加固宽度为隧道外 4m，加固深度处隧道结构范围内加固至隧道结构顶外，其余范围加固深度至隧道结构底板以

4、下 1m。袖阀管注浆质量要求如下：注浆加固剖面图1）水泥采用 42.5MPa 及普通硅酸盐水泥；2）浆液扩散半径不小于 0.8m；3）注浆加固量不小于加固土体的 20%25%；44）注浆压力控制在 0.30.5Mpa，临近地面附近注浆压力0.2Mpa 防止地面隆起；5）加固体 28 天无侧限抗压强度不小于 0.8Mpa。（2）铁路桥加固在桥台基础和区间隧道间设置 3m 宽注浆加固体进行隔离；加固深度至隧道结构底以下 3m。同时，根据桥台的监测情况，对其基础进行动态的跟踪注浆。汉西铁路桥桥台注浆加固剖面图（3）接触网立柱保护待路基及桥台加固完成后，还应对既有接触网立柱附近埋设立柱基础对其进行更换

5、，施工中应加强对接触网立柱变形的监测。（4）行车限速在盾构机掘进通过铁路前，充分了解铁路行车计划及间隔，调整盾构推进速度，盾构机下穿时，列车在该路段减速至 45km/h 以下，缓慢行驶。（5）后期沉降控制5为防止盾构在穿越后因同步浆液体积收缩所带来的沉降变化，在下穿段的管片上均预留注浆孔，以便在施工过程中及后期运营时根据动态监测数据情况补充浆液 。2.2 下穿铁路桥设计沉降控制参数值参考铁道部颁发的铁路线路修理规则(2006 年 10 月 1 日起施行)，设计要求本区间穿越国铁轨道控制标准为:（1）轨面沉降值不超过 10mm；（2）轨面高低差不超过 6mm，道岔区不超过 5mm；（3）相邻两股

6、钢轨水平高差不得超过 6mm，道岔区不超过 5mm；（4）相邻两股钢轨三角坑不得超过 4mm；（5）接触网立柱相邻悬挂点等高相对差不得大于 10mm；立柱顺、横线路方向倾斜允许偏差不超过 0.5%；（6）桥梁墩台沉降值不超过 15mm，相邻桥墩、桥台沉降差不超过 5mm。三、下穿铁路桥施工控制重点、难点及工期安排3.1 施工控制重点施工控制重点：序号 重点项目 控制措施1 下穿铁路桥的安全 风险控制（1）在下穿前应与设计、铁路部门积极沟通，制定合理加固保护方案，以减少盾构下穿时铁路桥台及铁路路基的沉降变形。（2）为确保列车运营安全，应加强监测及时与业主沟通并上报铁道部门。保证列车在盾构穿越期间

7、采取限速、轨道加固等应急措施。3.2 施工控制难点6施工控制难点序号 难点项目 控制措施1 下穿时及下穿后的 沉降控制（1）下穿时根据前期试验段掘进数据确定合理掘进参数（姿态、土压、速度、推力） ，以降低盾构开挖对土体的影响。（2）盾构掘进期间采取适宜砂层的泡沫降低刀盘扭矩；并用高效钠基膨润土进行土体改良，利用膨润土吸湿膨胀、高膨胀性、低渗透性特点。在开挖掌子面形成滤膜，在水和砂土混合下形成有效张力，保证开挖期间掌子面土体稳定。（3）根据富水砂层流动性强、孔隙率大的特点，浆液填充采用外掺剂 HPMC 配制抗水分散性强早强性能浆液，确保浆液填充效果。 （4）采取每 3-5 环用双液浆打环箍，有效

8、阻隔地下水对浆液的稀释，并采取二次、多次跟踪注浆，确保壁厚注浆效果。 （5）盾构机穿越期间加密监测，根据监测结果及时调整掘进参数，以降低盾构施工带来的沉降。3.3 下穿工期安排下穿京广铁路里程为左线 DK13+105DK13+129，长度约为24m，拼装管片为 16 环；为右 DK13+097DK13+123，长度约为25m，拼装管片为 17 环。下穿工期应涵盖前期加固、盾构机下穿及后期补注浆措施时间，具体工期安排见后附图 2四、试掘进段数据分析（1）建立掘进试验段：盾构掘进至 DK13+129 时进入下穿铁路桥段掘进范围内，在下穿前建立试掘进段取得正确的土压值、注浆量等推进参数，是保证安7全

9、下穿京广线铁路的前提。取 3685 环每次地面监测数据作为试掘进段，并进行数据分析随时调整推进参数，项目部根据 3685 环的推进数据作为参照，经过试验段的数据分析参照监测数据逐步调整，找出了正确的推进参数及注浆量，将地面沉降波动控制在 5mm 以内，为下穿京广线铁路桥提供了有利的数据支持。（2） 参数分析 1）盾构机推进参数分析 试掘进但掘进参数分析环号 总推力（KN）刀盘转速（rpm）推进速度（mm/min）出土量（m3）同步注浆量（m3）二次注浆量（m3）盾尾切口地面沉降单次变化量（mm）3645 1700017600 1 2527 45 6 1.5 -2.5-1.44655 16800

10、17300 1 2225 45 6 1.5 1.7-0.95665 1660017500 1 2022 45 6.5 2 1.3-0.76675 1640016900 0.8 2023 45 6.5 2 -0.60.37685 1530016300 1 1720 45 6.5 2 1.00.4从上表分析中可以看出，推进速度保持在 20mm/min 以内，同步注浆量控制在 6.5m3左右盾尾切口地面沉降变化量数值良好，盾构推力也会相应减小。2）土压参数分析试掘进段土压参数分析表时间 环数 刀盘切口沉降值单次变化量(mm) 主要穿越土层 理论土压值 (bar) 当天调整指 令(bar) 2015

11、年 2 月12 日 55 -2.05 4-1 粉细砂 1.63 1.71 2015 年 2 月13 日 57 -1.3 4-1 粉细砂 1.63 1.75 2015 年 2 月15 日 58 -0.5 4-1 粉细砂 1.63 1.882015 年 2 月16 日 61 -0.3 4-1 粉细砂 1.66 1.85 2015 年 2 月17 日 65 +0.5 4-1 粉细砂 1.66 1.87 从上表分析中可以看出，在实际推进过程中将土压值调整到大于理论值 0.2bar 时可将下穿沉降值控制到最佳。五、下穿铁路桥施工控制5.1 下穿前的施工准备工作（1）路基、轨道加固主要措施：注浆加固在路基

12、上埋设袖阀管进行注浆，加固基底土层。加固宽度为隧道外 4m。浆液以水泥浆为主，浓度水灰比为 0.61.0。注浆初压0.31.0Mpa，稳压 1.02.0Mpa；加固体强度不小于 0.6MPa。注浆压力根据现场监测情况调整。地基加固平面图如下： （2）土压设定隧道结构范围外加固深度为路基底至隧道底下 1m，加固剖面图如下；注浆加固区间隧道铁路沿线管线注浆管，每组9 根，错开布置9隧道结构范围内加固深度为路基底至隧道顶，加固剖面图如下：（2）汉西铁路桥桥台加固： 在桥台基础和区间隧道间设置 3m 宽注浆加固体进行隔离；同时，根据桥台的监测情况，对其基础进行动态的跟踪注浆。 注浆管，每组7 根，共4

13、 组 注浆隔离加固沿线管线10汉西铁路桥桥台加固平面图汉西铁路桥桥台加固剖面图： 汉西铁路桥桥台注浆加固剖面图（3）袖阀管注浆工艺1）清理平整场地，清除地下障碍物，测定桩位。2）钻孔。钻孔采用回转钻机、树脂护壁，钻孔至孔底设计高程以下 0.3 米处，成孔检验合格后钻机移至下一桩位。3）插入袖阀管。袖阀管采用内径 42mm 的塑料管，每隔 30cm 钻一组射浆孔，外包橡皮套，插入钻孔，管端封闭，管内充满水下管。为使套壳料的厚度均匀，尽量使袖阀管置于钻孔的中心。4）浇注套壳料。套壳料为泥浆，要求收缩性小，脆性较高，早期强度高。套壳料的作用是封闭袖阀管与钻孔壁之间的环状空间，防止灌浆时浆液流窜。套壳在规定的灌浆段范围内受到破碎而开环，迫使浆液在一个灌浆段范围内进入地层。