盾構隧道下穿高速公路路基施工安全控制技術研究

張金冰

摘要：隨著我國經濟的快速發展，城市交通壓力的日益加大，由于受地形地質條件的制約，出現了大量的地鐵隧道下穿高速公路的現象，隧道下穿既有高速公路成為近年來的一種常見形式，而隧道頂部覆蓋層較薄，路基填筑材料穩定性差，極易產生較大的變形，甚至失穩，將對隧道施工與高速公路運營造成安全影響，需要采取有效的工程措施，以減小隧道施工對路基的擾動。如何安全有效地控制或者減小隧道施工對高速公路路基的擾動，將路基沉降變形控制在安全范圍以內，具有十分重要的意義，因此急需合理地研究下穿隧道施工對高速公路路基變形控制措施。

關鍵詞：盾構隧道;高速路基;注漿加固;穩定性

隨著經濟和社會的快速發展，我國的高速公路建設也獲得了快速的發展。公路的存在不僅使得全國各地的交通更加方便，促進了運輸業的發展，也推動了我國經濟的發展。所以高速公路的建設質量很重要，這關乎著交通運輸業和國家經濟的發展。但對高速公路來說，施工不當便會出現路基沉降現象。路基沉降的出現不僅會造成經濟損失，還會影響到人身安全。因此在高速公路施工過程中，務必要做好相關的控制技術，才能盡量避免路基沉降現象的發生。

一、地鐵隧道盾構法施工的特點

（一）安全性較高

隨著科學技術的不斷提高，地鐵盾構施工的安全系數較高，因為施工地點大多數都是在地下，很容易受到地質及季節變化的影響，而地鐵盾構施工，能夠隨時隨地的進行盾構施工，因此不會受到各種因素的影響，其安全系數非常高。此外，地鐵盾構施工還能夠避免對現有城市道路的開挖，從而保證了施工的速度。

（二）工作效率較高

隨著我國在地鐵盾構技術方面的不斷發展，目前地鐵盾構技術的應用設備也在不斷的發展，其科學先進程度不斷提高，使得在盾構施工過程中，能夠一次性的進行隧道開挖、支護、出土、襯砌等工作，從而提高了地鐵隧道施工的速度。

（三）產生危害較小

地鐵隧道施工的工作面非常有限，并且施工地點還是在離地面有一定距離的地下進行，傳統的施工方法對城市發展影響較大。而盾構施工方法因為其機械設備能夠在地下組裝，從而對地面建筑的影響非常小，因此其施工的危害性非常小。

（四）經濟性更佳

因為我國城市區域分布較廣，因此每一個城市的地質條件都存在一定的差異，而盾構施工無論是針對哪種地質條件，其都能夠很好的適應，因此其在所有的地鐵隧道施工中的經濟性最佳，隨著其技術的不斷完善，值得我們在地鐵建設中進行推廣。

二、下穿高速橋風險防控措施

（一）施工組織要求

1、盾構下穿高速公路橋前，應對既有橋梁做全面評估，并提出橋梁允許變形值及警戒值，施工中應建立嚴密的施工監測體系。

2、穿越施工前應做好施工組織方案，建立盾構試驗段，結合試驗段掘進相關數據，分析制訂合理的掘進參數，包括掘進速度、土倉壓力、盾構姿態、同步注漿量、出土量等。

3、合理安排盾構推進順序，采用2臺土壓平衡盾構機相繼從任家莊站始發，向王府莊站掘進。左、右線盾構始發時間間隔1個月或間距達到100m以上，以減少對地層的疊加擾動。

4、穿越前進行以下準備工作。

（1）在盾構到達橋30m界限前，檢查刀具磨損量，有磨損立即更換滾刀。

（2）確保管片防水和拼裝質量。

（3）選用質量優良的盾尾油脂。

（4）合理安排施工工序，安排專人負責掘進出土與管片拼裝等主要工序，盡量縮短測量、管片、渣土車等待時間，從而提高運輸效率，維持作業面連續施工，加快管片拼裝作業。

（二） 盾構掘進控制

1、盾構下穿高速公路橋前100 m作為試驗段，總結分析掘進參數，制訂合理的掘進參數控制范圍，一般將推進速度降低至10～30 mm/min，并保證推進速度的勻速性，出土量控制在45～50 m3/環，土倉壓力設定為0.2 MPa，浮動量控制在±0.05MPa。

2、同步注漿采用注漿量和注漿壓力雙控，一般控制注漿填充率為150%～250%，注漿壓力為0.2～0.3 MPa，以確保同步注漿填充飽滿管片建筑空隙。管片脫離盾尾5～10環時對管片進行二次補強注漿，注漿量可根據現場沉降監測資料動態調整，加固長度為穿越段影響范圍45m，加固范圍為管片外2m。

3、盾構穿越樁基過程中，應加大開挖面泡沫注入量，改

善開挖面土體和易性，防止泥餅，減少對前方土體的擠壓作用;

同時增加刀盤轉速，控制油缸推進力，減小盾構推進過程中

對側面土體的剪切擠壓作用。

（三） 施工監測控制

1、盾構穿越施工過程中，對隧道、地表及橋梁進行系統全面的跟蹤測量，實行信息化施工。根據監測結果進行分析與反饋，及時調整盾構掘進施工參數，保持盾構開挖掌子面穩定，減少地層損失，并根據監測變形情況進行袖閥管跟蹤注漿。

2、當遇到下列情況時，應暫停施工并根據具體情況制訂控制措施。

（1）當地表沉降值超過30mm，地表隆起值超過10mm時。

（2）當橋樁單墩沉降超過20mm時。

（3）當路基沉降超過20mm或沉降變化速率超過3mm/d時。

（4）當隧道掌子面施工通過1倍洞徑，地表沉降變化速率超過3mm/d，且仍持續增加時。

（四） 應急預案

穿越施工過程中，當高速公路橋樁及路基沉降達到預警值時，應根據情況及時啟動相關應急預案。

1、隧道內應急措施。立即停止盾構掘進，并保持土倉壓力，有效控制橋樁沉降，同時進行洞內多次補償注漿。

2、通過預埋在區間與橋樁間的袖閥管對地層進行補償注漿，處理完成待地表與樁基沉降穩定后，盾構機方可繼續掘進。

3、對已拼裝成形的盾構隧道，在沉降區內進行管片背后補注漿，在此期間提高監測的頻率，及時繪制變形曲線圖，加強與上級單位和公路部門的溝通，以便根據變形發展情況采取相應措施。

4、施工時還應準備好足夠的搶險物資及設備，如發泡聚氨脂、盾尾油脂等，并成立行之有效的應急機構。

三、盾構穿越路基基礎施工時注意事項

（一）橋梁樁基表型防護措施

橋梁樁基表型防護，必須要合理掌控橋梁樁基變形策略，合理應用各種手段，強化指數的改善。在施工初期，工作人員需要依據自身閱歷與工作經驗，合理挑選施工指數，正確改善工程開展情況。在施工過程中，要依據實際的變形情況，改善盾構機械設備指數，降低其對附近橋梁樁基的干擾。橋梁樁基表型防護措施主要包括：掌控挖掘面，這也是地鐵隧道施工中的核心步驟，此階段需要采取有效措施，將土壓值與工作壓力維持在一定的范圍內。不管土壓值過大還是過小，均會影響隧道施工。

（二）盾構施工現場監測工作

在地鐵盾構施工中，對鄰近橋墩的影響較大，因此必須要深入分析橋墩掘進施工得到的監測數據，計算、分析地層沉降數據。在實際工程案例基礎上，設計相應的監測案例，計算出鄰近橋梁的累計沉降量，合理安排相應的工作。就實際情況而言，在地鐵盾構施工過程中，只有強化現場監測工作，完善管理制度，更新管理理念，才可確保地鐵盾構施工工作的有序開展。

四、結語：

綜上所述，高速公路路基沉降的施工質量控制需要我們切實做好沉降觀測工作，結合沉降觀測的結果，采取針對性的方案加強對其的處理，才能更好地將不均勻的沉降降到最低，有效的確保施工質量。

參考文獻：

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