地鐵盾構(gòu)穿越股道群沉降控制技術(shù)的探討

黃偉+孫旭

摘 要：在地鐵盾構(gòu)下穿股道群施工時(shí)，需要重點(diǎn)做好沉降控制工作。本文以實(shí)際工程為例，對(duì)區(qū)間隧道和鐵路股道群之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，然后重點(diǎn)從盾構(gòu)參數(shù)控制、監(jiān)測(cè)措施、注漿控制幾個(gè)方面出發(fā)，對(duì)地鐵盾構(gòu)穿越股道群沉降控制技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：地鐵盾構(gòu) 穿越股道群 沉降控制

1.工程概況

唐家墩站～石橋路站區(qū)間總體上呈南北走向，區(qū)間線路出唐家墩站后，沿姑嫂樹橋下向北前行，在唐家墩中百倉(cāng)儲(chǔ)西北側(cè)偏向東前行，下穿京廣鐵路股道群后沿規(guī)劃道路向北到達(dá)石橋路站。區(qū)間隧道右線長(zhǎng)鏈1.299m，右線長(zhǎng)1262.633m；左線長(zhǎng)鏈2.922m，左線長(zhǎng)1258.412m；雙線總長(zhǎng)為2521.045m。隧道埋深10.9～23.1m之間，區(qū)間線路間距為10.4m～16.8m，區(qū)間縱坡呈“V”型，最大坡度為19.538‰，最小坡度2‰。區(qū)間左右線各有2段曲線，最小曲線半徑均為350m。

2.區(qū)間隧道與鐵路股道群相互關(guān)系

區(qū)間于K25+495～K25+595范圍內(nèi)下穿京廣鐵路等股道群，12股道（其中漢孝城際高架2股道在建、城際場(chǎng)京廣上行聯(lián)絡(luò)線1股道在建）?，F(xiàn)狀股道均采用鋼筋混凝土軌枕、碎石道床。區(qū)間與鐵路交角約77°，下穿長(zhǎng)度100m，區(qū)段線間距約10.2m～10.7m，隧道頂覆土厚度約21.5～22.5m，下穿縱斷面區(qū)段圖如圖1。

京廣漢口聯(lián)絡(luò)線上下行線為國(guó)家I級(jí)重型鐵路，設(shè)計(jì)時(shí)速上行線為100km/h、下行線為80km/h，上行線及下行線區(qū)間穿越地段均為路基，有碴道床。合武動(dòng)車線為客運(yùn)專線，緊鄰京廣鐵路，線間距5m，設(shè)計(jì)時(shí)速250km/h，區(qū)間穿越地段上行線及下行線均為填方路基，有碴道床，地基采用攪拌樁加固，加固深度4～6m。京廣上下行線，設(shè)計(jì)時(shí)速為100km/h，區(qū)間穿越地段上下行線兩股道均為填方路基，有碴道床。動(dòng)車所及維修基地出入線，區(qū)間穿越地段均為填方路基，有碴道床。由于周圍環(huán)境復(fù)雜，為了避免在盾構(gòu)施工過程中鐵路出現(xiàn)沉降變形而對(duì)鐵路的正常運(yùn)營(yíng)造成影響，需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

3.穿越前的技術(shù)措施

對(duì)軌道范圍內(nèi)地質(zhì)情況進(jìn)行補(bǔ)勘。盾構(gòu)開始施工之前，提前組織工作人員對(duì)車站地質(zhì)情況進(jìn)行了補(bǔ)勘，并安排技術(shù)人員了解車站內(nèi)的具體情況，保證盾構(gòu)機(jī)可以順利通過車站。對(duì)地基和軌道進(jìn)行預(yù)加固。盾構(gòu)通過之前使用軌距桿提升扣件壓力，并在通過之前進(jìn)行一次徹底圍護(hù)。

道床軌道加固處理。設(shè)計(jì)使用袖閥管對(duì)從鐵路路基底部的土體進(jìn)行加固。對(duì)于碎石道床結(jié)構(gòu)則使用增加道床底部道碴的方法來對(duì)軌道的高程進(jìn)行調(diào)整，確保其可以達(dá)到線路施工標(biāo)準(zhǔn)。

鐵路運(yùn)行股道的限速。盾構(gòu)穿越之前要和鐵路部門進(jìn)行積極地溝通，盡量停運(yùn)盾構(gòu)正穿越上方列車運(yùn)營(yíng)，如果無法停運(yùn)，需要積極進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)運(yùn)營(yíng)列車進(jìn)行限速。假設(shè)兩根軌道差異沉降值為b，火車股道單軌沉降值為a。當(dāng)a和b均≥4mm時(shí)，列車必須停運(yùn)，當(dāng)3mm≤b<4mm，3mm≤a≤4，列車運(yùn)行速度需要控制在20km/h，當(dāng)2mm≤a<3mm，且2mm≤b<3mm時(shí)，將列車速度保持在40km/h內(nèi)。盾構(gòu)機(jī)順利穿越并軌道逐步穩(wěn)定后才可以逐漸恢復(fù)列車的運(yùn)行。

4.穿越階段沉降控制措施

4.1將盾構(gòu)正面土壓力控制好

當(dāng)盾構(gòu)刀盤遷方土壓力產(chǎn)生變化后，會(huì)導(dǎo)致刀盤前方土體應(yīng)力進(jìn)行重新分布，使地表出現(xiàn)變形，進(jìn)而出現(xiàn)下沉或隆起。根據(jù)本工程的具體情況，將土倉(cāng)中心壓力值確定為0.15～0.17Mpa，壓力波動(dòng)值保持在0～0.02Mpa之間，禁止土壓產(chǎn)生拉風(fēng)箱式波動(dòng)。實(shí)時(shí)監(jiān)控盾構(gòu)穿越鐵路時(shí)的具體情況，確保盾構(gòu)刀盤通過時(shí)不會(huì)因?yàn)橥翂毫^大而使鐵路地表產(chǎn)生過大的沉降。

4.2控制推進(jìn)速度

盾構(gòu)推進(jìn)過程中，為了避免推進(jìn)速度過快，本工程設(shè)計(jì)使用土壓傳感器數(shù)據(jù)來進(jìn)行控制，一般推進(jìn)速度宜保持在2～2.5cm/min。此外，在推進(jìn)過程中要保持注漿量、出土速度和推進(jìn)速度可以匹配。

4.3控制出土量

土壓力值和出土量一樣，都是對(duì)地面沉降造成影響的主要因素。一般來說，出土量要保持在理論值的98%，即盾構(gòu)切口上方隆起土方要控制在1mm以內(nèi)。以便可以將土體后期沉降量抵消掉一部分，使鐵路沉降值可以保持在最小范圍值內(nèi)，提高鐵路線路的安全性。

4.4同步注漿

由于管片的外徑小于盾構(gòu)的外徑，當(dāng)盾構(gòu)通過后，土體和管片之間會(huì)出現(xiàn)空隙，對(duì)于這部分空隙需要采用同步注漿的方法來進(jìn)行充填。為了降低地面沉降量，本工程使用可硬性漿液進(jìn)行注漿，設(shè)計(jì)配合比如表1所示。同步注漿施工過程總，將注漿壓力保持在0.3～0.5Mpa，注漿量保持在建筑空隙的180%～200%。

4.5二次注漿處理

在盾構(gòu)推進(jìn)過程中，建筑空隙使用同步注漿漿液進(jìn)行填補(bǔ)時(shí)，可能會(huì)順著土層裂隙滲透依然有空隙存在，并且漿液收縮變形也會(huì)使土體出現(xiàn)側(cè)向位移以及地面變形的情況。所以根據(jù)實(shí)際情況，當(dāng)管片從盾尾脫出5環(huán)后，立即使用二次注漿的方法對(duì)建筑空隙進(jìn)行處理。二次注漿使用水玻璃雙液漿、水泥作制成漿液，注漿壓力控制在0.4Mpa～0.6Mpa。壁后二次注漿需要根據(jù)地面的監(jiān)測(cè)情況實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使地層變形量降至最低。

5.控制措施

5.1引起地表長(zhǎng)期沉降的原因

地表長(zhǎng)期沉降的原因比較復(fù)雜，一般來說隧道四周土性特征、列車運(yùn)行產(chǎn)生的循環(huán)動(dòng)荷載、隧道滲流特性等都會(huì)影響軟土隧道地表長(zhǎng)期沉降。主要可以分為隧道周圍擾動(dòng)土體的時(shí)效變形引起的地表長(zhǎng)期沉降和隧道四周孔隙水壓力消散造成的固結(jié)沉降。根據(jù)地表長(zhǎng)期沉降的基本規(guī)律來看，隧道區(qū)間如果漏水情況嚴(yán)重，那么產(chǎn)生的地表長(zhǎng)期沉降也越大。

5.2盾構(gòu)穿越后地表長(zhǎng)期沉降的控制措施

（1）洞內(nèi)注漿。使用雙液漿每間隔5環(huán)設(shè)置止水箍，使隧道縱向形成間斷的止水隔離帶，然后在各個(gè)環(huán)箍之間進(jìn)行全斷面注漿加固，注漿過程中要做好管片姿態(tài)的監(jiān)測(cè)工作。

（2）地面注漿。借鑒上海和南京等城市在軟土地層條件下，地鐵區(qū)間隧道下穿國(guó)鐵的成功經(jīng)驗(yàn)，唐石區(qū)間擬采用地面袖閥管+注漿加固方案。合武線上行線鐵路施工時(shí)已采取攪拌樁加固，由于目前合武線已存在沉降現(xiàn)象，為避免地鐵區(qū)間隧道下穿后引起進(jìn)一步沉降，故在攪拌樁加固區(qū)域補(bǔ)充注漿加固，注漿范圍為攪拌樁加固下緣至地鐵區(qū)間隧道頂部。

6.結(jié)束語

綜上所述，在地鐵盾構(gòu)穿越股道群時(shí)，為了控制好沉降，要保持勻速通過，并做好監(jiān)測(cè)工作。遇到惡劣天氣時(shí)，一些監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)值會(huì)出現(xiàn)比較大的誤差，需要根據(jù)具體的情況進(jìn)行排除。本工程在施工過程中，通過結(jié)合股道群的具體情況，制定了相應(yīng)的沉降控制措施，保證了盾構(gòu)掘進(jìn)施工的順利開展，提高了盾構(gòu)隧道施工的安全性。

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