地鐵盾構穿越股道群沉降控制技術的探討

黃偉+孫旭

摘 要：在地鐵盾構下穿股道群施工時，需要重點做好沉降控制工作。本文以實際工程為例，對區間隧道和鐵路股道群之間的關系進行了分析，然后重點從盾構參數控制、監測措施、注漿控制幾個方面出發，對地鐵盾構穿越股道群沉降控制技術進行了探討。

關鍵詞：地鐵盾構 穿越股道群 沉降控制

1.工程概況

唐家墩站～石橋路站區間總體上呈南北走向，區間線路出唐家墩站后，沿姑嫂樹橋下向北前行，在唐家墩中百倉儲西北側偏向東前行，下穿京廣鐵路股道群后沿規劃道路向北到達石橋路站。區間隧道右線長鏈1.299m，右線長1262.633m；左線長鏈2.922m，左線長1258.412m；雙線總長為2521.045m。隧道埋深10.9～23.1m之間，區間線路間距為10.4m～16.8m，區間縱坡呈“V”型，最大坡度為19.538‰，最小坡度2‰。區間左右線各有2段曲線，最小曲線半徑均為350m。

2.區間隧道與鐵路股道群相互關系

區間于K25+495～K25+595范圍內下穿京廣鐵路等股道群，12股道（其中漢孝城際高架2股道在建、城際場京廣上行聯絡線1股道在建）。現狀股道均采用鋼筋混凝土軌枕、碎石道床。區間與鐵路交角約77°，下穿長度100m，區段線間距約10.2m～10.7m，隧道頂覆土厚度約21.5～22.5m，下穿縱斷面區段圖如圖1。

京廣漢口聯絡線上下行線為國家I級重型鐵路，設計時速上行線為100km/h、下行線為80km/h，上行線及下行線區間穿越地段均為路基，有碴道床。合武動車線為客運專線，緊鄰京廣鐵路，線間距5m，設計時速250km/h，區間穿越地段上行線及下行線均為填方路基，有碴道床，地基采用攪拌樁加固，加固深度4～6m。京廣上下行線，設計時速為100km/h，區間穿越地段上下行線兩股道均為填方路基，有碴道床。動車所及維修基地出入線，區間穿越地段均為填方路基，有碴道床。由于周圍環境復雜，為了避免在盾構施工過程中鐵路出現沉降變形而對鐵路的正常運營造成影響，需要結合施工現場情況采取相應的保護措施。

3.穿越前的技術措施

對軌道范圍內地質情況進行補勘。盾構開始施工之前，提前組織工作人員對車站地質情況進行了補勘，并安排技術人員了解車站內的具體情況，保證盾構機可以順利通過車站。對地基和軌道進行預加固。盾構通過之前使用軌距桿提升扣件壓力，并在通過之前進行一次徹底圍護。

道床軌道加固處理。設計使用袖閥管對從鐵路路基底部的土體進行加固。對于碎石道床結構則使用增加道床底部道碴的方法來對軌道的高程進行調整，確保其可以達到線路施工標準。

鐵路運行股道的限速。盾構穿越之前要和鐵路部門進行積極地溝通，盡量停運盾構正穿越上方列車運營，如果無法停運，需要積極進行檢測，并根據監測結果對運營列車進行限速。假設兩根軌道差異沉降值為b，火車股道單軌沉降值為a。當a和b均≥4mm時，列車必須停運，當3mm≤b<4mm，3mm≤a≤4，列車運行速度需要控制在20km/h，當2mm≤a<3mm，且2mm≤b<3mm時，將列車速度保持在40km/h內。盾構機順利穿越并軌道逐步穩定后才可以逐漸恢復列車的運行。

4.穿越階段沉降控制措施

4.1將盾構正面土壓力控制好

當盾構刀盤遷方土壓力產生變化后，會導致刀盤前方土體應力進行重新分布，使地表出現變形，進而出現下沉或隆起。根據本工程的具體情況，將土倉中心壓力值確定為0.15～0.17Mpa，壓力波動值保持在0～0.02Mpa之間，禁止土壓產生拉風箱式波動。實時監控盾構穿越鐵路時的具體情況，確保盾構刀盤通過時不會因為土壓力過大而使鐵路地表產生過大的沉降。

4.2控制推進速度

盾構推進過程中，為了避免推進速度過快，本工程設計使用土壓傳感器數據來進行控制，一般推進速度宜保持在2～2.5cm/min。此外，在推進過程中要保持注漿量、出土速度和推進速度可以匹配。

4.3控制出土量

土壓力值和出土量一樣，都是對地面沉降造成影響的主要因素。一般來說，出土量要保持在理論值的98%，即盾構切口上方隆起土方要控制在1mm以內。以便可以將土體后期沉降量抵消掉一部分，使鐵路沉降值可以保持在最小范圍值內，提高鐵路線路的安全性。

4.4同步注漿

由于管片的外徑小于盾構的外徑，當盾構通過后，土體和管片之間會出現空隙，對于這部分空隙需要采用同步注漿的方法來進行充填。為了降低地面沉降量，本工程使用可硬性漿液進行注漿，設計配合比如表1所示。同步注漿施工過程總，將注漿壓力保持在0.3～0.5Mpa，注漿量保持在建筑空隙的180%～200%。

4.5二次注漿處理

在盾構推進過程中，建筑空隙使用同步注漿漿液進行填補時，可能會順著土層裂隙滲透依然有空隙存在，并且漿液收縮變形也會使土體出現側向位移以及地面變形的情況。所以根據實際情況，當管片從盾尾脫出5環后，立即使用二次注漿的方法對建筑空隙進行處理。二次注漿使用水玻璃雙液漿、水泥作制成漿液，注漿壓力控制在0.4Mpa～0.6Mpa。壁后二次注漿需要根據地面的監測情況實時進行調整，使地層變形量降至最低。

5.控制措施

5.1引起地表長期沉降的原因

地表長期沉降的原因比較復雜，一般來說隧道四周土性特征、列車運行產生的循環動荷載、隧道滲流特性等都會影響軟土隧道地表長期沉降。主要可以分為隧道周圍擾動土體的時效變形引起的地表長期沉降和隧道四周孔隙水壓力消散造成的固結沉降。根據地表長期沉降的基本規律來看，隧道區間如果漏水情況嚴重，那么產生的地表長期沉降也越大。

5.2盾構穿越后地表長期沉降的控制措施

（1）洞內注漿。使用雙液漿每間隔5環設置止水箍，使隧道縱向形成間斷的止水隔離帶，然后在各個環箍之間進行全斷面注漿加固，注漿過程中要做好管片姿態的監測工作。

（2）地面注漿。借鑒上海和南京等城市在軟土地層條件下，地鐵區間隧道下穿國鐵的成功經驗，唐石區間擬采用地面袖閥管+注漿加固方案。合武線上行線鐵路施工時已采取攪拌樁加固，由于目前合武線已存在沉降現象，為避免地鐵區間隧道下穿后引起進一步沉降，故在攪拌樁加固區域補充注漿加固，注漿范圍為攪拌樁加固下緣至地鐵區間隧道頂部。

6.結束語

綜上所述，在地鐵盾構穿越股道群時，為了控制好沉降，要保持勻速通過，并做好監測工作。遇到惡劣天氣時，一些監測點監測值會出現比較大的誤差，需要根據具體的情況進行排除。本工程在施工過程中，通過結合股道群的具體情況，制定了相應的沉降控制措施，保證了盾構掘進施工的順利開展，提高了盾構隧道施工的安全性。

參考文獻：

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