地鐵盾構施工下穿高速鐵路隔離保護技術

郭九慶

摘 要：在地鐵盾構施工過程中經常會遇到下穿高鐵高架橋的情況，而為了能夠更好的保證施工安全和保護高鐵高架橋的結構安全，施工單位必須采用隔離保護技術來確保施工安全，并對高鐵高架橋基本結構進行保護，這是目前地鐵盾構施工的一個難點。本文通過有限元軟件ANSYS來對隧道施工進行建模分析，對高速鐵路隔離保護的一些關鍵技術進行分析和論述，提出幾點隔離保護技術的應用策略，確保在施工過程中高鐵高架橋的結構可以保持穩定，并保證施工安全。

關鍵詞：盾構施工;下穿;高鐵;隔離保護技術

中圖分類號：U455.43 文獻標識碼：A

0 前言

為了確保在地鐵盾構施工過程中，高速鐵路和高架橋的結構能夠保持穩定，確保施工的安全，需要采取相應的隔離保護技術，通過設置隔離保護結構將施工隧道與高鐵高架橋的基本結構相隔開，通過保護結構的隔離效果來防止土體變形。目前，在地鐵盾構施工隔離保護技術中常常會用到隔離墻、隔離樁等隔離結構，本文即以此為核心來探討地鐵盾構施工隔離保護技術的主要應用策略。

1 隔離保護作用分析

1.1 有限元模型

本文采用有限元軟件ANSYS來對隔離保護結構進行建模和分析。在建模過程中，施工單位需要設定一系列的理想條件，設定隧道區域的圍巖是連續的介質，通過實體單元模擬，同時設定地表是自由表面，模型四周的約束就是各個表面的法向位移約束，而模型的底部則為豎向約束。其次，施工單位需要明確到盾構區間和高鐵高架橋結構的位置關系，要考慮到數值模型中邊界條件帶來的不利因素，防止其影響到計算結果。最后，施工單位應該要選取合適的模型坐標原點，根據橋梁的水平方向、橋梁的垂直方向來分別設置X、Y、Z軸。為了更好的提高計算效率和精度，便于劃分有限元網格，施工單位可以通過剛度等效的方法來劃分方樁，簡化承臺[1]。

1.2 地層參數

通過地質勘察來獲取地層參數，并給出相應的地質報告。地質報告需要包括該地區的圍巖結構、地質結構等基本數據和資料?？紤]到施工的安全，需要對施工范圍內結構相近的土體進行合并和取值。

1.3 設置隔離樁前后的沉降分析

在盾構施工通過橋樁基礎后，施工單位需要針對于橋樁承臺的沉降現象進行計算，獲得順橋向水平位移并分析。另外，在地鐵盾構穿過樁基時，不同部位的樁其位移方向也不同，在樁的中部位置，其位移方向表現為遠離隧道的方向。在樁頂位置，其位移方向表現為靠近隧道方向。因為中樁基承臺的施工為左右線隧道分別掘進，其一般會出現先向左線隧道靠近的水平位移，然后出現向右線隧道靠近的水平位移。因為中間承臺受到了隧道兩次掘進通過的影響，所以會有較大的豎向沉降量，并且最大的沉降量靠近后掘進的隧道。根據國家對高速鐵路的相關設計規范，為了防止盾構下穿高架橋高鐵引起的沉降超過設計值，需要加強對隔離樁的設置。通過設置隔離樁，來有效制止沉降現象。特別是對于豎向沉降現象，可以通過設置通過密排隔離樁來有效的解決，防止地層缺失的情況，保護了橋梁結構。

1.4 技術措施

根據上述的模擬分析，為了能夠保證地鐵盾構施工過程能夠更好的保護高架橋和高鐵的結構，需要采取以下幾點措施。第一點，在盾構下穿橋梁之前就需要做好隔離防護樁的施工，避免在盾構施工過程中對橋梁造成影響后導致損失。第二點則是需要在列車停運期間進行隔離防護樁的施工，在隔離樁施工的過程中對承臺的變形情況進行嚴格的監測。第三點在下穿橋梁之前就需要加強對盾構推進的試驗，并優化掘進方案，做好二次注漿的工作。第四點則是對高架橋的沉降和傾斜進行監測，對高架橋的沉降情況進行掌握，做好核對工作。第五點則是在施工完成之后，應該要加強對軌道和橋梁結構的檢查，盡早發現在橋梁和軌道中的一些缺陷[2]。

2 施工關鍵技術概述

2.1 隔離樁的施工

隔離樁的施工分為機械施工和人力施工。機械施工就是指通過機械設備來鉆孔，而人工鉆孔則具有較為繁瑣的勞動過程，危險性較大。在鉆機施工過程中，由于振動較大，地層的擾動較大，這樣將影響到樁基，使得樁基發生沉降并變形。施工單位需要對橋下的凈空進行測量，確保其能夠滿足成孔的施工要求。而一旦橋下凈空不滿足成孔施工要求，就需要選用人力施工方式來減少對高架橋和高鐵的橋墩、樁基的影響，降低沉降現象。為了能夠保證施工精度，滿足國家對于隧道工程的相關規定，施工單位需要采用間隔開挖的一系列方式，同時確保相鄰的樁孔不能夠進行連續施工。

2.2 樁頂冠梁和支撐梁施工

為了能夠加強隔離樁的隔離效果，施工單位需要在兩排樁的頂端各設置一條冠梁，通過合適尺寸的冠梁來加強隔離樁的穩定性和整體性。在冠梁之中，在混凝土上設置支撐梁，該支撐梁的尺寸需要施工單位能夠根據實際工程規模來嚴格進行設計，沿著隧道的縱向方向，設置合適的間距。在每條隧道上方都需要布置多條支撐梁。當然，對于冠梁、混凝土支撐梁等結構，施工單位都需要采用合適型號的現澆鋼筋混凝土，同時施工單位還需要保證冠梁和混凝土支撐梁的主筋凈保護層的厚度[3]。

2.3 盾構掘進參數控制

針對盾構掘進參數進行嚴格的控制，確定盾構穿越高鐵和高架橋隧道的埋深，并明確穿越地層的結構。首先，必須加強對于上土壓力的控制，設置好盾構機千斤頂的總推力并控制好刀盤馬達扭矩、盾構機的掘進速度和刀盤轉速，保證日推進量，進而保障盾構機能夠更好的通過。其次則是要對盾構機在掘進過程中的各項參數進行設置，要嚴格控制土倉壓力，確保土倉壓力在標準范圍內進行波動，而出土量則需要根據開挖量進行控制。最后，盾構機的同步注漿壓力需要隨著掘進的速度和地質的情況進行變化，所以施工單位應該要針對此情況進行不斷的調整和控制，盡量避免擊穿尾刷，注漿量和壓力應該要控制在一定范圍內。盾構機在穿越的過程中，每環都必須添加一定量的膨潤土漿，保證膨潤土漿液的相對密度，從而更好的對卵礫石來進行改良。而二次注漿工作十分重要，施工單位必須控制好盾尾一定距離的管片范圍，并根據掘進的速度來控制好注漿的進度和凝結的時間。在現場試驗之后，施工單位需要做好漿液配比工作，調整合適的漿液比。最后則是要通過試驗工作來確定好泡沫的注入量。

2.4 監測控制目標

首先，施工單位應該要明確國家相關標準，并加強對本工程各項指標的控制，制定地鐵在施工之間的變形控制指標，確保地面沉降的控制標準能夠正確施行，保證施工規范。因為工程量較大，所以在施工過程中必須加強監測力度，對沉降量等一系列參數進行嚴格的檢測。施工單位必須完善施工計劃，加強施工的力度。當然，為了能夠提高施工效率，還需要引入一定的管理設備和檢測技術，進而提高檢測的進度。一方面，施工單位需要加強自動化監測的建設，對變形量、沉降量、沉降點等進行檢測。另一方面，施工單位可以加入線上管理平臺的建設，加強人員管理，提供打卡、論壇等功能，促進團隊內部的技術交流，減少因人員問題導致的施工阻礙。對于隔離保護結構，施工單位必須加強對隔離保護結構的檢查，確保在隔離保護結構穩定[4]。

3 結束語

綜上所述，本文探討在地鐵盾構施工下穿高速鐵路隔離保護技術的應用要點，并且闡述在隔離保護技術施工過程中需要采用的技術和項目。地鐵工程在盾構施工過程經常會誤觸到高架橋或者高鐵，影響到橋梁和基站的穩定性，所以施工單位必須做好隔離保護工作，加強隔離保護技術的應用，對相關參數進行嚴格的檢測，進而保證線路和行車安全。

參考文獻：

[1]賈大鵬，夏柏如，張影，等.地鐵盾構施工下穿高速鐵路隔離保護技術[J].鐵道建筑，2015（03）：73-75.

[2]王洪濤，熊朝暉，吳賢國.盾構隧道穿越城際高速鐵路橋梁變形安全控制研究[J].建筑技術，2019（05）：524-526.

[3]劉軍偉，曹勝利.城際鐵路暗挖隧道下穿地表建筑物非爆破施工技術[J].隧道建設，2015（S2）：91-96.

[4]薛春瑞.地鐵盾構隧道穿越高速鐵路的工程風險評價及防控措施研究[D].長安大學，2017.