地鐵盾構隧道下穿運營鐵路的設計思路

郭 嘉

（廣東省重工建筑設計院有限公司，廣東廣州 510700）

1 工程概況

大沙東站—姬堂站區間線路出大沙東站后沿鎮東路向北敷設，側穿沿線兩側房屋后，以600 m半徑右轉后沿東北方向繼續敷設，下穿黃埔體育中心公交樞紐站后，以600 m半徑左轉至鎮東路附近。在鎮東路旁側穿橫沙立交橋繼續沿鎮東路敷設至石化路附近時下穿河溝、廣深Ⅳ線、烏涌、廣園快速、烏涌，之后下穿橫沙立交橋北端橋頭位置及停車場板房群，以450 m半徑左轉進入中間風井，出中間風井后繼續沿西北方向敷設，期間下穿富田—日捆儲運（廣州）有限公司后以1 050 m半徑右轉，下穿萬綠榕苑山莊（已拆除）后進入豐樂北路，沿豐樂北路向北敷設進入姬堂站。

區間隧道右線設計起訖里程YDK31+501.000～YDK34+194.500，YDK32+501.300=YDK32+500.000，長鏈1.300 m，全長2 694.8 m。左線設計起訖里程ZDK31+501.000～ZDK34+194.500，ZDK32+503.179=ZDK32+500.000，長鏈3.179 m，全長2 696.679 m。

盾構于中間風井小里程及大里程端始發，在大沙東站大里程端及姬堂站小里程端吊出，盾構隧道結構內徑5.4 m、外徑6.0 m，采用土壓盾構。

暗挖工程施工注意事項如表1所示。

表1 暗挖工程施工注意事項

2 地鐵盾構隧道下穿運營鐵路構思

2.1 盾構隧道規劃

圓形盾構隧道外直徑6 000 mm，管片厚度300 mm，管片寬度1 500 mm。采用結構荷載模型籌算盾構隧道管片涂層結構的內力和形變，考慮永久荷載、可變荷載和偶然荷載等最無用荷載組合下的結構承載力，實施管片配筋操作，鋼含量提至205.48 kg/m3，管片混凝土選擇形變和輕度均符合的高強C50砼。

2.2 精準管控盾構掘進參數

完美設置正面土壓力、推進壓力，管控開挖速度和開挖量，有效管控注漿量、注漿時間以及注漿壓力，保障注漿質量，嚴格管控軸線偏向量。盾構穿過鐵路后，參照后續的沉降凝結速度，適時實行二次注漿作業，確保管片壁后與圍巖之間的縫隙連接平滑牢固，保證地層可靠，預防后續發生形變和凹陷，達到鐵路部門倡導管理地表沉降的規劃細則。該段隧道盾構動工從中間風井開始后，必須開挖約300 m才能抵達斷裂帶和鐵路。該區域段落盾構作業劃分為試驗段，設立地面沉降量與盾構掘進參數間的關系，為盾構下穿斷裂及廣深鐵路時盾構掘進參數的確切擬定提供有效的參考。

2.3 信息化監測

盾構穿越廣深鐵路及斷裂帶進程和后期，需要合理監測地表和鐵路路基沉降實況，利用監測數據指引盾構掘進參數的擬定，把信息化施工納入現有作業方式中，提升工程的可靠性。信息化施工是盾構動工安全通行的有效防護，承接單位應聯合鐵路等有關部門協議專項監測措施，有效管理鐵路形變。

2.4 防止偏磨出現

刀盤刀具焊接耐磨設備，選用硬度大、抗切割性強的切割頭，聯合重型刀盤一起應用；經過對復合式盾構機滾刀，齒刀調換，配合不同的刀具搭配方式，達到此地層的開挖條件。選用重型滾刀或耐磨滾刀，把雙刃滾刀調換為單刃滾刀，單刃滾刀的接觸面積相對雙刃滾刀較小，破壞速度更快。按期或不定時校驗刀具，防止過度損耗，縮短使用期；有規劃更新工具，管控刀具的損耗速率。在穿越結構破壞區域前，應選取恰當的保壓位點停放機器，對盾構機等器械徹底檢驗修整。

2.5 預防螺旋機噴涌

節制螺旋輸送機的卸土量，必要時調節排土量，以取得緩沖效果，避免達到噴涌現象。減緩螺旋機挖土速率，維持土倉的土不少于總容積的1/2，利用加入的土體壓力排出土倉的多余水分。同步注漿效果需要完美鎖死襯砌空隙，將水堵住，以預防土倉和管片后面形成水力通道。

2.6 管控盾構機運行方式

在開挖進程中注入泡沫，降低刀盤扭矩，排除讓盾構機產生滾動的外部因子；按時注漿，保證注漿量，選取活性漿液等方法加大盾構周圍的摩擦力，有效管理盾構滾動；利用扭轉刀盤旋轉方向更正盾構滾動；減緩推進速率，檢查盾構機前后通過切割頭的滾動情況。

2.7 預防螺旋機卡死

及時調節開挖參數，避免方向偏差過大，可以完全切割巖石，防止大塊巖石卡死螺絲機；在開挖進程中，將泥漿水或泡沫倒入土倉，預防堵塞螺旋機、水進入隧道。

2.8 預防刀盤結污

開挖時，在切割頭前加水，注入適量發泡劑，用于冷卻儀器、改善渣土，使其具有良好的流動性，成為可利用土。

2.9 預防盾尾漏漿

把控運行方式，避免盾尾刷損耗過大，增加盾尾刷數量。盾尾發生漏漿現象，應提升同步注漿量、加大盾尾油脂注入量，漏漿現象嚴重，需要準備初凝時間較短的雙液漿施展襯砌壁后注漿。

2.10 加強盾構密封止水效果

（1）高水壓作業危險管理方式。

①盾構殼體應滿足要求的硬度和承載力，可以經受高的水土壓力，不產生形變，保證動工和實操人員的安全以及盾構設施（隧道開挖、管片拼裝等）的正常運行。

②提升盾尾的密封性能，標準規定最低限度是可以經受1.0MPa的水壓，不發生滲漏。

③努力維持動工過渡環節的連續性和勻速性，以防止長期停工。

（2）刀具的查驗。

此盾構段長約270 m，下穿前實行開倉查驗或調換刀具，防止發生下穿階段換刀操作。若因其他原子發生停機，需要采取手段首先確保工作面和盾構周邊土體結構的穩固性，固定工作面的氣壓要求不能過大，避免工作人員出入受阻。

（3）突水、泥風險管控。

控制水和泥漿泛濫的風險、隧道管片全環雙液漿注漿、切割頭開口的自動閉合設計。

3 結語

目前，我國正位于基礎設施全力發展時期，尤其是城市軌道交通，面臨的動工條件和整體環境日趨復雜，相似的建設項目普遍涌現。本文以大沙東站—姬堂站區間隧道下穿廣深鐵路工程為例，論述有線隧道盾構作業時的實際操控不足點，為類似工程提供參照。