分析盾構(gòu)隧道下穿既有線施工控制技術(shù)

劉勇

摘 要：目前，我國城市交通系統(tǒng)日益完善，盾構(gòu)法在城市地鐵施工中得到廣泛應(yīng)用。在施工中其掘進速度快，勞動強度相對較低，不對周圍環(huán)境產(chǎn)生大的影響等優(yōu)點。但是盾構(gòu)施工也有很大的弊端，那就是會引起地面沉降以及對既有結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生影響，這是在進行盾構(gòu)隧道設(shè)計以及施工中必須關(guān)注的問題。所以在進行盾構(gòu)隧道下穿既有線施工設(shè)計以及施工時，一定要控制好主要參數(shù)，制定完善的施工方案，保護既有建筑以及周邊土工環(huán)境不被損壞，確保施工安全進行。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道；既有線；施工技術(shù)；施工控制

1 引言

所謂的盾構(gòu)法是一種全機械化施工方法，這一方法之所以得到了廣泛的應(yīng)用，是因它施工速度快，并且對對環(huán)境影響較小。盾構(gòu)法施工過程也會造成周圍巖土體的變形和位移，進而造成工程的沉降變形，既有工程和周圍環(huán)境或多或少的會產(chǎn)生不利的影響。以下文章結(jié)合自身施工經(jīng)驗，通過對實際工程的探索，進一步探討盾構(gòu)斜穿既有地鐵線路施工技術(shù)應(yīng)用。在城市地鐵隧道施工過程中，往往會遇到需要穿越既有隧道的工程難點。由于新線施工會不可避免地引起既有線的沉降，而地鐵運營又對既有線的軌道變形有非常嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)，因此這類下穿問題對既有線路的安全提出了嚴(yán)峻的考驗，成為地鐵建設(shè)中等級最高的風(fēng)險工程。

2 鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工產(chǎn)生的影響

2.1 對既有公路的影響

鐵路隧道施工對既有的公路的影響主要表現(xiàn)在對公路路基和路面的破壞。公路的路基和路面唇齒相依，在施工過程中，由于路基受到施工影響，導(dǎo)致路基上方的土層產(chǎn)生變形，路面自然不能免災(zāi)。其中較典型的例子就是導(dǎo)致既有瀝青公路的路面變形、破碎。

2.2 對既有鐵路的影響

隧道施工對既有鐵路的影響具體體現(xiàn)在對列車的運行、鐵路路線以及鐵路路基的影響，其中對路基的影響是最嚴(yán)重的。隧道施工過程中，如果沒有采用科學(xué)、合理的施工方案，可能造成路基下沉，并破壞鐵路的排水系統(tǒng)。鐵路隧道開挖過程中，可能引起地面下沉，地表覆蓋土層密實度下降，從而導(dǎo)致鐵路路基發(fā)生不均勻沉降。

3 盾構(gòu)隧道下穿既有線施工控制技術(shù)分析

3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

為了確保施工安全，避免交叉施工造成的影響，在施工前一定要做好相關(guān)的評估工作?？辈焓┕がF(xiàn)場的環(huán)境、地質(zhì)條件、氣候條件、水文條件等，以及施工過程中可能遇到的問題，對既有隧道可能造成哪些影響，然后根據(jù)這些條件綜合評估整個隧道施工的方案。對既有隧道結(jié)構(gòu)分析包括以下幾個方面：第一，路基發(fā)生變形、塌陷會對公路運行產(chǎn)生什么樣的影響。第二，襯砌出現(xiàn)裂縫、裂紋等現(xiàn)象，是否會對路基的混凝土結(jié)構(gòu)造成影響，影響混凝土的荷載能力。第三，路基出現(xiàn)變形，但是變形沒有影響公路的形勢安全。除了對既有隧道的整體結(jié)構(gòu)進行評估以外，還要對隧道交叉路段結(jié)構(gòu)外力因素進行分析，比如結(jié)構(gòu)襯砌是否出現(xiàn)異動、變形、下沉、開裂等現(xiàn)象，并分析結(jié)構(gòu)變化的原因，根據(jù)這些因素綜合考慮結(jié)構(gòu)特性、地質(zhì)條件以及結(jié)構(gòu)變形程度等因素，在這個基礎(chǔ)上做出有效的判斷。在隧道施工前，施工方對既有隧道的交叉結(jié)構(gòu)段進行評估，并檢查隧道襯砌結(jié)構(gòu)的厚度，襯砌微回填的區(qū)域，襯砌混凝土外觀變化、裂縫程度、強度，混凝土碳化情況，鋼筋保護膜的厚度以及腐朽程度等因素，經(jīng)過勘察、鑒定，評估既有隧道交叉段結(jié)構(gòu)是否完好，是否施工。

3.2 地基加固措施

保護地面建筑以及地下管線最為有效的措施，就是進行地基的加固，而要想減少地層的松動，就必須選擇正確的地基加固方式。這樣才能使大顆粒土壤有效的粘結(jié)，土體中出現(xiàn)的空隙被有效填充，土體的穩(wěn)定性也會很大程度上的增強，從根本上降低地表沉降的可能性。當(dāng)前我國在進行盾構(gòu)隧道下穿既有結(jié)構(gòu)物時主要應(yīng)用兩種方法：①基礎(chǔ)托換法；②注漿加固地層法。這兩種方法都有相應(yīng)的施工實例，但是相比而言基礎(chǔ)托換法施工規(guī)模大、施工不方便，而注漿加固地層法實施起來簡單易行，對于提高地層的強度以及加強防滲性能也有著很好的表現(xiàn)，所以在應(yīng)對盾構(gòu)機穿越既有結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的土體松動以及地層沉降時，主要應(yīng)用該方法。在具體施工過程中通常還會應(yīng)用數(shù)值模擬，以便找出那個區(qū)域沉降程度大，發(fā)生松動的可能性高，進而重點加固該區(qū)域，一般情況注漿深度為地面到隧道下方3m為宜，同時考慮到結(jié)構(gòu)底板下方及其附近還會有2m～3m的松散填土，為了能夠達到預(yù)期的注漿效果，還需在結(jié)構(gòu)物兩側(cè)構(gòu)建止?jié){墻。

3.3 盾構(gòu)掘進中的措施

當(dāng)我們在盾構(gòu)掘進時，一定要嚴(yán)格控制出土量，把實際出土量控制在理論值的95%，這樣一來，就可以確保地層損失降至最小。我們還可以采取措施提高漿液的質(zhì)量。為了達到現(xiàn)場試驗加入促凝劑及變更配比來縮短膠凝時間。我們要保證漿液的和易性、流動性和初凝強度。根據(jù)地層條件和掘進速度，通過現(xiàn)場試驗加入促凝劑及變更配比來縮短膠凝時間。改善土體的流塑性、保持進出土順暢并有效控制出土量，確保盾構(gòu)掘進過程中地層不失水沉降。這是我們采取的合適的地層改良措施，工程采用的漿液及其注入的效果直接關(guān)系到車站結(jié)構(gòu)及軌道沉降，依據(jù)線路埋深及地質(zhì)情況，合理控制注漿壓力、注漿應(yīng)均勻、壓力適中，如果注漿壓力過小，可適當(dāng)加大注漿量以使注漿壓力滿足要求，保證管環(huán)背后填充密實，必要時可多次重復(fù)注漿，注漿量與掘進速度匹配，保證整個注漿過程連續(xù)，穿既有線期間應(yīng)保證盾尾密封有效，避免發(fā)生因盾尾漏漿而導(dǎo)致實際注漿量減小的情況

3.4 做好后期實時監(jiān)測以及維修養(yǎng)護工作

工程在驗收之后，有關(guān)部門應(yīng)該對鐵路隧道下穿既有高速公路隧道工程進行實時監(jiān)測，時刻關(guān)注其運行狀態(tài)以及地層是否穩(wěn)定，一旦發(fā)現(xiàn)問題立即聯(lián)系施工人員進行維修。

4 結(jié)語

由于鐵路隧道下穿既有高速公路隧道工程的施工技術(shù)專業(yè)性強、技術(shù)性強、綜合性強，具有一定的施工難度，因此在施工前，施工單位一定要做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，不斷優(yōu)化設(shè)計防范，選擇質(zhì)量好的施工材料，控制施工技術(shù)，盡量降低鐵路隧道工程對既有高速公路隧道造成的影響。尤其在交叉地段，兩個工程距離非常近，施工的時候要采取有效措施，避免新建工程的施工影響既有工程，從而造成重大的公路安全事故。

參考文獻：

[1] 張飛進.盾構(gòu)施工穿越既有線地表沉降規(guī)律與施工參數(shù)優(yōu)化[D].北京工業(yè)大學(xué)，2006.

[2] 張風(fēng)祥，傅德明，楊國祥，等.盾構(gòu)隧道施工手冊[M].北京：人民交通出版社，2005.