盾構隧道下穿鐵路施工技術研究

陳理

（中鐵二十三局集團軌道交通工程有限公司，上海200000）

1 引言

盾構隧道施工穿越鐵路施工技術具有風險高、難度大等特點。在具體施工前需要先對路基進行注漿加固。施工人員在施工中可以通過監測調整掘進速度、盾構機姿態，從而有效保障施工的安全性，提高施工質量，滿足施工進度要求[1]。而為了確保鐵路的行車安全以及隧道施工的安全性，應該對現場的實際情況進行有效的調查，并做好施工設計，認真研究施工圖紙，從而使整個工程的施工變得更為安全，有效降低在工程施工過程當中以及隧道行車過程中的安全風險，全面提高施工質量。

2 工程概況

2.1 下穿鐵路段的概況

某鐵路專用線主要用于貨物運輸，盾構隧道下穿鐵路部分位于冶煉廠站場北端道岔岔首位置，道岔為P43 鋼軌9 號單開道岔，岔區前后軌道均為P43 鋼軌，線路軌距為1.435m，線路縱坡為2‰，鐵路基礎面寬度約12～13m。機車重量約138t、牽引重量約2 000t，每天往返列車至少16 趟。

2.2 盾構隧道段的實際情況

由于地鐵施工將下穿大量的路面、建筑、橋梁和管線等建（構）筑物，又因為地鐵與地下工程建設的特點和水文地質等多方面不確定性因素的影響，地鐵與地下工程的建設不可避免地存在許多工程建設風險。為減少對已有城市建筑物、構筑物的干擾，保護已有建（構）筑物的安全，降低工程建設風險是迫切需要解決的重要課題。本文重點研究地鐵盾構區間下穿既有城市鐵路車站在施工期間可能導致的各種潛在風險因素，對盾構法隧道下穿既有城市鐵路施工風險及地面沉降控制技術進行分析，并在此基礎上總結類似工程的共同規律。

3 盾構穿越鐵路施工技術

根據地質、水文和埋深等因素判別，列車運行通過時的動載對盾構隧道施工安全有較大的影響。為保證行車安全及盾構推進正常施工，施工采取“先加固，后過軌”方案，施工分為2 個主要階段：第一階段：盾構推進前，采用軌束梁加固鐵路線路，對鐵路路基注漿加固；第二階段：盾構推進和監控量測，盾構施工堅持“保頭護尾”的原則[2]。

3.1 路基加固處理

盾構穿越鐵路前需對鐵路路基進行預加固，地面預加固采用袖閥管注漿加固工藝。加固范圍為鐵路線路外垂直距離6m 及隧道外結構邊垂直距離6m 組成的不規則矩形，加固深度為鐵路地基下12m，即成孔深度12m。

3.2 線路加固處理

在盾構施工處理前，應該確保軌道的部分位置使用P43 鋼軌材料，之后按順序進行加固，而且要將原有的道岔進行拆除，并將部分鋼軌也進行安裝拆除。經過檢查人員審核后，確保該軌道符合相關的列車放行條件，再開通線路。而根據相關規定，對于進行加固處理的線路，要確保列車的通過速度不應該超過45km/h[3]。而且當列車通過之后，相關人員還應對該區域加固部分的構件進行檢查，判斷其是否有發生松動的現象，這樣可以有效地保證鐵路線路的剛性，并確保其穩定性，從而確保線路在具體的使用過程中不會出現變形問題，為行車安全提供保障。

3.3 盾構施工

在盾構施工之前對鐵路設施的周邊環境開展相關的調查工作，使用紅線來將隧道穿越地表面的中心線進行標識，監測人員則應在施工現場的周圍布置相關的監測點，在進行穿越時，每天要定期進行監測，而且主要監測鐵路路基的沉降情況，并檢查軌道的幾何尺寸。通過具體的檢測可以得到相關數據，并有效地調整盾構掘進過程中的相關參數，使其姿態能夠得到矯正，使其按照原有的設計軸線進行推進。

3.3.1 調整隧道管片

鐵路線路可能會影響盾構隧道起頂部的荷載壓力，所以在施工過程中，可以通過對管片的內力和抗裂進行檢測，從而適當地增加鋼筋配筋，并將其注漿孔進行增加。

3.3.2 監控量測

盾構隧道下穿鐵路施工過程中對盾構隧道兩側各30m 范圍內地表進行系統全面的監控量測。監控量測項目主要包括洞外地表沉降、周圍構筑物、管線的變形位移和鐵路線路幾何尺寸，洞內隧道結構的豎向、水平位移和凈空收斂。將監測點盡量安置在對沉降較為敏感的地方，當出現沉降超標現象時，可以對線路的幾何尺寸進行及時的檢查，并采取相關的養護措施，而如果其所出現的問題無法進行整改，則應該向行車部門進行匯報，然后再采取應急措施。一般情況下，在施工過程中每天需要監測2 次，如果出現異常則應該增加監測次數，并對其進行跟蹤監測，當與線路相脫離后，那么應該對路基的變形進行監測一直到數據達到穩定狀態。

3.3.3 推進速度

需要對盾構的正面變形進行控制，并確保其勻速推進，減少整個施工過程對鐵路所帶來的影響，并選擇適宜的推進速度。

3.3.4 同步注漿

在把管片安裝完成后，相關施工人員應該進行同步注漿，并對注漿壓力進行控制，做好理論用量和實際用量的對比。

3.3.5 二次注漿

在二次筑漿的過程當中，需要遵循相應的原則，具體包括低壓、多孔、多次、少量以及均勻。

3.3.6 管片拼裝

將6 塊預制鋼筋管片拼裝完成后，寬度可以達到1.2m。在拼裝過程中，主要采用的是通縫拼裝的方式。在拼裝過程中應對襯砌環面的平整度進行嚴格控制。

3.3.7 優化掘進參數

在掘進過程當中，需要對千斤頂的推進速度進行調整，并且相應調整刀盤的轉速和排土量，從而確保其推進速度能夠符合出土速度。

4 盾構下穿鐵路施工過程中的注意事項

盾構下穿鐵路施工過程中的注意事項包括：

1）施工前，應該明確線路的曲線、半徑、縱向坡度、中線坐標等相關的參數，并做好對參數監測，從而對其推進速度、注漿量等參數進行確定。

2）在對盾構推進過程進行質量控制時，所采取的施工方法應該是信息反饋。通過布置監測點，獲得在穿越過程當中地面、鐵路等出現的沉降情況。

3）盾構操作人員、監控人員以及養護人員之間應該加強溝通和交流，從而有效地控制施工偏差，降低地層的損失率，有效地保證鐵路的運輸安全。

5 結語

綜上所述，盾構隧道施工穿越具有著風險高、難度大等特點。因此，在具體施工前應該先進行線路加固、路基注漿加固，并通過對施工實際情況的監測來對掘進速度進行調整，從而確保施工安全，提升施工質量。