盾構(gòu)下穿運營高鐵隧道應急保障措施研究＊

周吉濤，張舵，費瑞振

盾構(gòu)下穿運營高鐵隧道應急保障措施研究＊

周吉濤，張舵，費瑞振

（中國鐵路設(shè)計集團有限公司，天津 300251）

在盾構(gòu)下穿運營高鐵隧道的施工過程中，可能出現(xiàn)各種突發(fā)情況，一旦發(fā)生突發(fā)情況需要立即采取應急措施，確保列車運行和盾構(gòu)施工處于安全狀態(tài)。在深入研究既有高鐵隧道和新建盾構(gòu)隧道可能出現(xiàn)的突發(fā)情況基礎(chǔ)上，對盾構(gòu)下穿運營高鐵隧道應急保障措施進行了探討，可為類似工程提供技術(shù)參考。

盾構(gòu)；盾構(gòu)下穿；高鐵隧道；應急保障措施

1 工程概況

京廣高速鐵路武漢至廣州段于2009-12-26開通運營，設(shè)計速度350 km/h。瀏陽河隧道內(nèi)鋪設(shè)無砟軌道，采用CRTS-I型雙塊式整體道床，扣件采用300-1型。瀏陽河隧道寬 14.9 m，高12.78 m，采用C35防水鋼筋混凝土襯砌，拱部厚度0.8 m，仰拱厚度0.9 m。

長沙市軌道交通3號線的湘龍站—星沙站區(qū)間，沿開元西路向東掘進，在右DK34+856處下穿京廣高鐵瀏陽河隧道（國鐵里程K1566+828），地鐵區(qū)間線間距20 m，相交位置位于京珠高速與開元西路交口西側(cè)、星沙湘繡城南側(cè)。地鐵區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，內(nèi)徑5.4 m，外徑6.0 m，襯砌采用0.3 m厚的C50鋼筋混凝土。盾構(gòu)區(qū)間與瀏陽河隧道的豎向間距約11.9 m，下穿地層為中風化泥質(zhì)粉砂巖及礫巖，地下水主要為基巖裂隙水，穩(wěn)定地下水位埋深1.80～7.40 m。

湘龍站—星沙站區(qū)間采用土壓平衡盾構(gòu)直接下穿京廣高鐵瀏陽河隧道，為全國首例，且無洞外工程保護措施，具有極大的施工風險。

2 既有高鐵隧道應急保障措施

盾構(gòu)下穿運營高鐵隧道期間，應采取綜合預警預控措施。本次穿越鐵路隧道施工采取實時監(jiān)測數(shù)據(jù)與盾構(gòu)推進操作平臺進行聯(lián)網(wǎng)的措施，確保實時傳遞數(shù)據(jù)到地上，施工中發(fā)現(xiàn)問題時及時采取措施，避免盾構(gòu)穿越過程中出現(xiàn)的突然變化對鐵路線路造成影響。

盾構(gòu)下穿運營高鐵隧道期間，不同部位出現(xiàn)異常狀況可采取如下應急保障措施。

2.1 既有高鐵隧道漏水過多的處理措施

根據(jù)既有高鐵隧道漏水部位，可分為隧道邊墻漏水、隧道拱頂漏水，邊墻漏水不影響列車運營，由工務(wù)部門按照計劃進行維修。按照隧道拱頂漏水造成的影響程度，可分為兩類：①一類漏水。隧道拱頂突發(fā)性滲漏水，暫不影響接觸網(wǎng)供電。②二類漏水。隧道拱頂突發(fā)性滲漏水，導致接觸網(wǎng)無法正常供電。

發(fā)生一類漏水事件時，及時上報現(xiàn)場施工指揮部，現(xiàn)場暫不處理，工務(wù)部門及其相應的配合部門須做好處理的準備工作，準備好相應的搶險工具和物資，以防事態(tài)的進一步發(fā)展，隨時準備組織搶修。利用天窗期觀察漏水情況，決定是否進行搶修處理。

發(fā)生二類漏水事件時，應及時上報，現(xiàn)場施工指揮部工務(wù)配合人員應立即用GSM-R電話通知行車調(diào)度封鎖上下線，工務(wù)段立即組織人員趕赴現(xiàn)場檢查搶修，搶修后視現(xiàn)場情況并報工務(wù)處批準后列車恢復運行。

2.2 既有高鐵軌道變形過大的處理措施

盾構(gòu)下穿武廣客專瀏陽河隧道施工前，編制并審核專項監(jiān)測方案，明確監(jiān)測內(nèi)容及要求，盾構(gòu)下穿施工期間對鐵路范圍內(nèi)主要設(shè)施進行全方位、自動化實時監(jiān)測。盾構(gòu)在下穿武廣高鐵瀏陽河隧道施工工程中，瀏陽河隧道不封閉交通，但施工影響段需要采取一定的限速措施。

2.2.1 沉降超過監(jiān)測項目報警值的應對措施

如果軌道結(jié)構(gòu)累計沉降超過監(jiān)測項目報警值（1.5 mm），應及時上報，由工務(wù)段利用當天天窗安排調(diào)查、處理，對軌道進行臨時補修，臨時補修后軌道幾何尺寸偏差應滿足作業(yè)驗收標準。

應保持盾構(gòu)機掘進速度均衡穩(wěn)定，同時向土倉內(nèi)注入泡沫劑，并進行續(xù)土保壓，避免沉降的進一步惡化。加大盾構(gòu)機同步注漿量，同時通過隧道內(nèi)管片注漿孔進行二次注漿，彌補土體損失，以減緩繼續(xù)下沉的速率，避免軌面進一步沉降。增加沉降區(qū)域施工監(jiān)測頻率，及時反饋沉降速率與沉降值，建立沉降時程曲線以便對比分析，并將沉降變化情況反饋到盾構(gòu)操作室，同時通報鐵路工務(wù)部門，必要時進行軌道調(diào)整。

2.2.2 沉降超過監(jiān)測項目控制值的應對措施

如果軌道結(jié)構(gòu)累計沉降超過監(jiān)測項目控制值（2.0 mm），應及時上報，由現(xiàn)場施工指揮部工務(wù)（電務(wù)、供電、車務(wù)等）配合人員立即用GSM-R電話通知行車調(diào)度對本區(qū)段列車降速運行；由工務(wù)段利用當天天窗安排調(diào)查、處理，對軌道進行臨時補修，臨時補修后軌道幾何尺寸偏差應滿足作業(yè)驗收標準。

應保持盾構(gòu)機掘進速度均衡穩(wěn)定，同時向土倉內(nèi)注入泡沫劑，并進行續(xù)土保壓，避免進一步沉降。加大盾構(gòu)機同步注漿量，同時通過隧道內(nèi)管片注漿孔進行二次注漿，彌補土體損失，以減緩繼續(xù)下沉的速率，避免軌面進一步沉降。提升沉降區(qū)域施工監(jiān)測頻率與增加觀測期，及時反饋沉降速率與沉降值，建立沉降時程曲線以便對比分析，并將沉降變化情況反饋到盾構(gòu)操作室，同時通報鐵路工務(wù)部門，必要時進行軌道調(diào)整。

2.2.3 地層、隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生非正常沉降的應對措施

如果地層、隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生非正常沉降（短時大沉降），立即上報應急領(lǐng)導小組，通過與高鐵各部門的應急聯(lián)動，第一時間聯(lián)系高鐵行車指揮系統(tǒng)，由現(xiàn)場施工指揮部工務(wù)（電務(wù)、供電、車務(wù)等）配合人員立即用GSM-R電話通知行車調(diào)度封鎖上下行線，同時現(xiàn)場施工指揮部立即組織人員查明原因，進行處理。處理后視現(xiàn)場情況并報工務(wù)處批準后恢復列車運行。

列車攔停后，應急小組迅速組織高鐵工務(wù)、電務(wù)、供電、施工、監(jiān)測等單位利用天窗時間緊急進入隧道沉降段現(xiàn)場勘測，詳細了解此段突發(fā)事故情況，并第一時間組織專家對此段影響進行分析評估，制訂出有效的解決方案。

2.3 既有高鐵軌道精測精調(diào)保障措施

盾構(gòu)在下穿武廣高鐵瀏陽河隧道施工工程中瀏陽河隧道不封閉交通，但施工影響段需要采取一定的限速措施。如果在盾構(gòu)施工過程前后監(jiān)測到盾構(gòu)下穿瀏陽河隧道施工影響段發(fā)生軌道病害等突發(fā)狀況，如影響高鐵行車安全，應立即上報應急領(lǐng)導小組，并根據(jù)聯(lián)動應急預案啟動工務(wù)部門的軌道精測精預案。另外，高鐵結(jié)束限速恢復常速前，應由工務(wù)部門進行一次精測精調(diào)作業(yè)。

通過精測精調(diào)作業(yè)，對軌道平順性進行量化評價，其評價指標包括軌距、超高、扭曲、平面及高程位置、長短波平順性等，并對軌道不平順的部位給出調(diào)整方案。

精測精調(diào)基本步驟為：精測準備工作（準備調(diào)整件、軌道檢查、CPIII坐標成果表、線路設(shè)計參數(shù)等）；軌道數(shù)據(jù)采集，調(diào)整量計算；軌道精測數(shù)據(jù)處理；現(xiàn)場軌道調(diào)整；軌道復測。

鋼軌精調(diào)整基本原則包括：先軌向，后軌距；先高低，后水平。

3 新建盾構(gòu)隧道應急保障措施

3.1 新建地鐵管片上浮過大的處理措施

隧道通過巖質(zhì)地層，存在管片上浮過大風險，擬采取以下措施控制：施工期間嚴格控制隧道軸線，使盾構(gòu)盡量沿著設(shè)計軸線推進，每環(huán)均勻糾偏，減少對土體的擾動；提高同步注漿質(zhì)量，要求漿液有較短的初凝時間，使其遇泥水后不產(chǎn)生裂化，并要求漿液具有一定的流動性，能均勻地布滿隧道一周，及時充填建筑空隙；當發(fā)現(xiàn)隧道上浮量較大，且波及范圍較遠時應立即對已建隧道采取補壓漿措施，以割斷泥水繼續(xù)流失路徑；在同步注漿的基礎(chǔ)上，結(jié)合聚氨脂注漿在隧道周圍形成環(huán)箍，每隔10～20 m打一道環(huán)箍，使隧道縱向形成間斷的止水隔離帶，以減緩、制約隧道上浮，從而控制隧道變形；加強隧道縱向變形的監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果進行針對性注漿糾正，如調(diào)整注漿部位及注漿量，配制快凝及提高早期強度的漿液；加強地面沉降監(jiān)測。

3.2 盾構(gòu)掘進盾尾漏漿漏水的處理措施

盾尾漏漿漏水是盾構(gòu)推進施工過程中主要的風險源，需采取以下措施進行控制。

3.2.1 盾尾密封油脂的注入

盾尾密封油脂是防止漏漿的關(guān)鍵因素，因此，在通過該區(qū)域時，選用優(yōu)質(zhì)的密封油脂，并且要控制好油脂的注入時間與注入壓力。穿越期間盾尾密封油脂應連續(xù)不間斷注入。如果發(fā)生漏漿現(xiàn)象，應暫停掘進，連續(xù)泵送盾尾密封油脂直到不再漏漿后方可繼續(xù)掘進。

3.2.2 防漏漿海綿條的嵌入

發(fā)生漏漿現(xiàn)象后，在連續(xù)泵送盾尾密封油脂密封盾尾的同時，立即由專人將現(xiàn)場配備的海綿條實施應急封堵，即將海綿條沿環(huán)向全周圍嵌入盾尾殼體與管片間的縫隙，防止繼續(xù)漏漿而造成地面沉降。海綿條搭接長度為100 cm，尺寸為300 mm×300 mm，以往施工中，海綿條對盾尾跑漏漿具備很好的封堵效果。

3.2.3 隧道內(nèi)二次處理

盾尾跑漏漿后，在封堵的同時，應立即進行隧道內(nèi)二次注漿彌補跑漏漿引起的注入不足，并加強盾尾封堵效果。

注漿施工時，應注意以下方面：嚴格控制注漿壓力，防止注入壓力過大時進一步惡化盾尾漏漿情況，將注漿壓力控制在0.8 MPa以內(nèi)。視盾尾漏漿量控制漿液注入量，防止超量注入造成地面的隆起。與地面領(lǐng)導小組及監(jiān)測組取得聯(lián)系，要求加大監(jiān)測頻率，并連續(xù)觀察沉降情況24 h，隨時觀察地面情況（地面的沉降速率是否得到控制、注漿是否引起地面隆起等）并及時反饋信息至應急領(lǐng)導小組與施工班組。

4 結(jié)論

2018-12—2019-04，長沙地鐵3號線盾構(gòu)成功，下穿瀏陽河隧道，下穿期間運轉(zhuǎn)正常，驗證了盾構(gòu)下穿運營高鐵隧道應急保障措施的適用性，為后續(xù)類似工程提供技術(shù)參考。

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周吉濤（1985—），男，工程師，從事隧道及地下工程研究。

中國鐵路設(shè)計集團有限公司科技開發(fā)課題（編號：721239）

U455

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.24.004

2095－6835（2019）24－0011－02

〔編輯：嚴麗琴〕