羅浩

摘? 要：隨著城市軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展，地鐵盾構(gòu)施工下穿鐵路在各城市軌道交通建設(shè)中均有出現(xiàn)，已成為一種常見(jiàn)的施工工況。北京新機(jī)場(chǎng)線某盾構(gòu)區(qū)間在曲線風(fēng)井內(nèi)始發(fā)，幾十米后就要下穿鐵路特級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)此，從盾構(gòu)選型、渣土改良、地面加固、洞內(nèi)加固等措施對(duì)其關(guān)鍵施工技術(shù)研究和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析總結(jié)施工技術(shù)，以供類似工程參考借鑒。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)施工;下穿運(yùn)營(yíng)鐵路;施工技術(shù)

分類號(hào)：U455.4

北京新機(jī)場(chǎng)線8標(biāo)施工風(fēng)井本身長(zhǎng)度為129米，大盾構(gòu)長(zhǎng)度110多米，盾構(gòu)開(kāi)挖直徑為9.13米，盾構(gòu)在曲線段3#風(fēng)井始發(fā)，盾構(gòu)始發(fā)幾十米后就下穿鐵路特級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源，曲線風(fēng)井空間狹小，大直徑盾構(gòu)始發(fā)工序復(fù)雜、沉降控制要求高、風(fēng)險(xiǎn)大。充分考慮到該風(fēng)險(xiǎn)源的的工程特點(diǎn)、重點(diǎn)及難點(diǎn)，在總結(jié)試驗(yàn)段施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇先進(jìn)、合理、成熟的施工技術(shù)和工藝，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，確保鐵路安全。本文以此對(duì)曲線風(fēng)井內(nèi)大直徑盾構(gòu)始發(fā)下穿鐵路特級(jí)風(fēng)險(xiǎn)施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

一、盾構(gòu)下穿鐵路前準(zhǔn)備措施

1、鐵路地面加固措施

以盾構(gòu)隧道施工影響范圍為基礎(chǔ)，在盾構(gòu)距離鐵路中心線30米外完成扣軌加固措施，扣軌加固采用50kg/m鋼軌3-5-3組裝方式。鋼軌接頭須錯(cuò)開(kāi)1米以上，兩端與縱梁平齊，并加設(shè)臨時(shí)梭頭。吊軌與其下面的枕木用U型螺栓和角鋼連在一起，以增強(qiáng)其整體性，并設(shè)軌距桿，U型螺栓用φ22圓鋼制成，兩端M22螺紋，螺紋長(zhǎng)度80mm，每件包括四個(gè)螺母，應(yīng)盡量減少拼接接頭數(shù)量，并使接頭遠(yuǎn)離線路。

2、盾構(gòu)機(jī)優(yōu)化選型

針對(duì)砂卵石地層施工難點(diǎn)和下穿風(fēng)險(xiǎn)源施工難點(diǎn)，施工前在盾構(gòu)機(jī)選型設(shè)計(jì)時(shí)，即邀請(qǐng)專家根據(jù)新機(jī)場(chǎng)線下穿風(fēng)險(xiǎn)源特殊要求進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的加強(qiáng)配置。區(qū)間采用兩臺(tái)加泥式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工，盾構(gòu)機(jī)分為主機(jī)和后配套設(shè)備，由PLC程序自動(dòng)控制，整機(jī)包含地層開(kāi)挖系統(tǒng)，地層支護(hù)系統(tǒng)，自動(dòng)導(dǎo)向監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，地層同步注漿填充系統(tǒng)，地層二次注漿加固系統(tǒng)、渣土改良系統(tǒng)和土倉(cāng)壓力控制系統(tǒng)等。

3、管片加強(qiáng)措施

考慮鐵路運(yùn)行載荷傳遞以及地層承重等影響，項(xiàng)目部提出經(jīng)鐵路工務(wù)段、建設(shè)方、鐵路監(jiān)理、地鐵監(jiān)理、設(shè)計(jì)院以及組織專家充分論證，允許在盾構(gòu)下穿鐵路范圍設(shè)置加強(qiáng)型管片。盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭進(jìn)鐵路區(qū)至盾構(gòu)機(jī)尾部出鐵路區(qū)的刀盤(pán)里程為加強(qiáng)型管片的安裝區(qū)域，以保證地鐵盾構(gòu)隧道在下穿鐵路段的支護(hù)強(qiáng)度，在施工中左右線各需要準(zhǔn)備45環(huán)加強(qiáng)型管片。

二、盾構(gòu)下穿鐵路施工保障措施

1、下穿鐵路前試驗(yàn)段掘進(jìn)

以右線盾構(gòu)機(jī)始發(fā)到下穿鐵路影響區(qū)外15米處作為試驗(yàn)段范圍，即右線盾構(gòu)機(jī)始發(fā)后65米作為試驗(yàn)施工段。在試驗(yàn)段施工時(shí)，以控制地表沉降為目的進(jìn)行試驗(yàn)掘進(jìn)，對(duì)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度、推力、扭矩、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速、土倉(cāng)壓力、注漿量、膨潤(rùn)土泥漿和泡沫注入量與配比等參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，得出一套對(duì)地表位移和變形影響最小的施工參數(shù)。掌握相同地質(zhì)水文工況條件下盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)與地表沉降規(guī)律;調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)到最佳狀態(tài)。每班掘進(jìn)參數(shù)和地面沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，根據(jù)對(duì)照結(jié)果調(diào)整施工參數(shù)，如提高同步注漿量、增加倉(cāng)內(nèi)壓力，降低推進(jìn)速度等，并每環(huán)進(jìn)行記錄、分析和總結(jié)。盾構(gòu)下穿鐵路時(shí)，嚴(yán)格按照試驗(yàn)得出的掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。

2、盾構(gòu)姿態(tài)控制措施

推進(jìn)過(guò)程中，嚴(yán)格控制好推進(jìn)方向，并加強(qiáng)人工復(fù)測(cè)，將施工測(cè)量結(jié)果不斷地與導(dǎo)向系統(tǒng)對(duì)比校核，及時(shí)調(diào)整。盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，嚴(yán)格控制姿態(tài)突變，保持姿態(tài)變化不能超過(guò)0.5%;對(duì)初始出現(xiàn)的小偏差及時(shí)糾正，避免盾構(gòu)機(jī)走“蛇”形，盾構(gòu)機(jī)一次糾偏量不超過(guò)8mm/環(huán)（1.6米），以減少對(duì)地層的擾動(dòng)。

3、出土量與土倉(cāng)壓力控制措施

在下穿鐵路施工中，需嚴(yán)格控制盾構(gòu)出渣量，維持土倉(cāng)壓力與掌子面土壓力平衡，保持開(kāi)挖面穩(wěn)定。土倉(cāng)壓力控制方式包括掘進(jìn)速度與排土控制，自動(dòng)加排氣保壓系統(tǒng)控制。維持土倉(cāng)壓力動(dòng)態(tài)平衡和穩(wěn)定，有效控制掌子面穩(wěn)定和地層穩(wěn)定。在下穿施工中，需保持土倉(cāng)上部壓力在0.6bar～0.8bar之間，嚴(yán)格控制壓力波動(dòng)或過(guò)高過(guò)低。嚴(yán)格控制螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制排土量，每環(huán)的排土量通過(guò)皮帶機(jī)稱重器進(jìn)行測(cè)量，具體重量需要在試驗(yàn)段進(jìn)行渣土量的試驗(yàn)。

4、同步注漿措施

盾構(gòu)環(huán)形襯砌管片與土體之間環(huán)形施工空隙175mm，盾構(gòu)施工時(shí)需及時(shí)進(jìn)行同步注漿，防止周圍的土體產(chǎn)生應(yīng)變而致使上部土體下沉，同步注漿漿液由水泥、砂子、膨潤(rùn)土和部分外加劑組成。實(shí)際同步注漿量在理論注漿量的1.5～1.8倍，經(jīng)計(jì)算所以每環(huán)的實(shí)際注漿量為11m3～14m3之間;施工中應(yīng)結(jié)合注漿量情況調(diào)整注漿壓力，并控制注漿壓力不大于4.5bar，避免尾刷密封損壞及設(shè)備管路故障以及地表隆起等現(xiàn)象發(fā)生。

5、二次注漿加固措施

同步注漿漿液凝固后，體積會(huì)有一定的收縮，局部漿液與土體之間仍存在空隙，二次補(bǔ)漿采用雙液漿形式可在地層內(nèi)快速凝固能有效地進(jìn)一步充實(shí)背襯空隙和提高止水能力，提高管片周圍土體密實(shí)度，有效控制地層變形和地表沉降。在鐵路維護(hù)網(wǎng)前后15米范圍進(jìn)行二次注漿加固，在影響范圍內(nèi)采用3孔管片安裝，增加注漿孔保證地層注漿加固的密集性，采用小導(dǎo)管插入管片背面進(jìn)行壓力注漿方式固結(jié)地層，為防止地下承壓水滲漏，先將管片注漿預(yù)留口安裝球閥，再進(jìn)行注漿，每次注漿壓力不大于8bar。在施工中在尾盾后第3環(huán)（4.8米）管片上開(kāi)始二次注漿，直至盾構(gòu)機(jī)盾尾脫出鐵路范圍十環(huán)后結(jié)束下穿鐵路二次注漿。

三、結(jié)語(yǔ)

地鐵盾構(gòu)下穿既有鐵路施工務(wù)必積極尋求工務(wù)段的配合，提前進(jìn)入施工籌劃階段，同時(shí)積極開(kāi)展各項(xiàng)施工參數(shù)、施工工藝的調(diào)研工作。通過(guò)盾構(gòu)試驗(yàn)段暴露問(wèn)題解決問(wèn)題及總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)施工工藝及技術(shù)指標(biāo)，做好渣土改良及出渣量控制，跟進(jìn)同步注漿確保注漿量滿足設(shè)計(jì)要求，及時(shí)進(jìn)行二次補(bǔ)注漿，從而控制地面沉降，以確保在工務(wù)段協(xié)調(diào)的限速階段順利完成盾構(gòu)下穿既有鐵路施工任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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