盾構(gòu)穿越既有鐵路站場施工技術(shù)研究

李 原

中鐵隧道局集團(tuán)專用設(shè)備中心，河南洛陽 471000

當(dāng)前我國在城市軌道交通方面重視度越來越高，城市軌道交通建設(shè)中人力、物力、財(cái)力等資源投入力度明顯增加，國內(nèi)很多城市在城市軌道建筑規(guī)劃方面有著非常高關(guān)注度，在這種情況下，不斷有盾構(gòu)隧道穿越即有鐵路站場等類似的問題出現(xiàn)，城市軌道交通存在有明顯的向下發(fā)展趨勢。另外，當(dāng)前城市軌道交通發(fā)展過程中以火車提速等為主要發(fā)展目標(biāo)，隨著火車速度的增加，會(huì)給鐵路軌道帶來更大沖擊，軌道壓力明顯增大，尤其在穿越地層時(shí)，如果地質(zhì)條件復(fù)雜，容易出現(xiàn)地面沉降等問題，地面沉降發(fā)展至一定程度后還會(huì)威脅到周邊的建筑以及地下管線，建筑安全很難得到有效保證。因此，必須要對盾構(gòu)穿既即有鐵路站場施工技術(shù)有足夠重視，本文就此展開了研究分析。

1 盾構(gòu)穿越既有鐵路站場風(fēng)險(xiǎn)分析

盾構(gòu)隧道施工對鐵路站場的影響主要集中在施工過程中的地層位移方面，盾構(gòu)設(shè)備掘進(jìn)過程中，受到盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備形式、地基條件、掘進(jìn)施工方法等因素影響，會(huì)有不同地基變形情況出現(xiàn)，作用機(jī)理相對較為復(fù)雜，當(dāng)前尚未有綜合這些因素的分析方法，現(xiàn)行的各類分析方法更多地集中在某一個(gè)施工條件，雖然有相關(guān)文獻(xiàn)展開了綜合分析，但是具體分析仍缺乏全面性。

盾構(gòu)穿越鐵路風(fēng)險(xiǎn)分析十分關(guān)鍵，在具體分析過程中，可以與以往經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，利用有限元模型模擬分析穿越鐵路工況，為具體的穿越鐵路方案制定提供理論方面支撐。有限元模型尺寸的確定需要與經(jīng)驗(yàn)等相結(jié)合，將其優(yōu)化為有限元網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)能夠模擬土體開挖等，同時(shí)利用ADINA軟件相關(guān)技術(shù)模擬整個(gè)開挖過程。通過這種方式，提高在應(yīng)力釋放率大小方面控制有效性。

2 地基加固技術(shù)

盾構(gòu)穿越既有鐵路站場施工過程中地表沉降以及結(jié)構(gòu)物變形無法避免，必須要做好對地表沉降以及結(jié)構(gòu)物變形的有效控制，將沉降范圍和沉降量減至最小，使不同建筑物安全得到有效保證。施工前需要做好盾構(gòu)類型的選擇，嚴(yán)格按照施工規(guī)范展開操作，維持盾構(gòu)于最佳狀態(tài)，利用地基加固等技術(shù)措施，使地面建筑物以及地下管線得到有效保護(hù)。做好地基加固方法的選擇，能夠提高在地層蠕動(dòng)趨勢方面控制有效性，避免顆粒土有黏結(jié)等情況出現(xiàn)，孔隙充分填充，在提高土地穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上最大限度減少地層蠕動(dòng)趨勢。當(dāng)前常用的地基加固方法包含基礎(chǔ)托換法、地層加固法、截止墻法等，結(jié)合施工實(shí)際情況有針對性選擇。基礎(chǔ)托換法在建筑物變形控制方面有非常好控制效果，但是工程規(guī)模相對較大。地層加固法相對較為簡單，需要結(jié)合具體地基條件做好漿液和注入工法的選擇，施工過程中做好壓力控制，同時(shí)監(jiān)測壓力與構(gòu)造物變位等情況，截止墻法主要應(yīng)用在允許變形量不能過大構(gòu)造物方面。另外，隔墻本身屬于臨近施工，在隔墻施工過程中需要對施工在構(gòu)造物方面影響有充分考慮。

3 優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)

盾構(gòu)穿越既有鐵路站場施工中，將盾構(gòu)推進(jìn)對周圍底層和地面影響最小的施工成為最佳盾構(gòu)推進(jìn)，地面層下降小、不會(huì)受到較大擾動(dòng)、地面沉降小等，這些指標(biāo)也是盾構(gòu)施工過程中地面沉降控制和環(huán)境保護(hù)的主要方法。盾構(gòu)掘進(jìn)需要做好以下幾個(gè)方面的優(yōu)化。

3.1 掘進(jìn)速度

在掘進(jìn)速度參量選擇方面，堅(jiān)持對土體盡量切削而并非擠壓原則，如果擠壓過大，容易有前倉內(nèi)外壓差出現(xiàn)，導(dǎo)致地層受到過大擾動(dòng)。施工過程中，選擇在無結(jié)構(gòu)物地下推進(jìn)，可將速度控制在20～30mm/min，盾構(gòu)糾偏施工盡量選擇較小速度進(jìn)行。地質(zhì)條件不同，需要選擇不同推進(jìn)速度，土壓平衡主要是通過排土方式進(jìn)行控制，必須要確保前倉入土量與排土量之間一致性。同時(shí)，做好土壓力控制值的合理設(shè)置，避免推進(jìn)速度過快。

3.2 同步注漿

盾構(gòu)施工過程中注漿施工十分關(guān)鍵，做好這一環(huán)節(jié)的控制，同時(shí)加強(qiáng)與其他施工環(huán)節(jié)的配合能夠?yàn)槎軜?gòu)施工的順利有效開展打下良好基礎(chǔ)，以此可以取得非常好的地表沉降控制效果。在盾構(gòu)機(jī)注漿方式方面，利用地面制漿設(shè)備將漿液輸送至盾構(gòu)機(jī)漿液箱，之后由臺(tái)車上的注漿泵注入指定位置。同步注漿設(shè)備包含由攪拌器、拌漿機(jī)、注入控制裝置、計(jì)量設(shè)備等組成。單液型漿液的配置包含水泥、膨潤土、減水劑等成分，為了使?jié){液在管片外側(cè)間隙有效填充，在漿液輸送方面需要給予一定的壓力。一般只需要將漿液入口位置的壓力控制在該位置水土壓力和以上即可，這種情況下，可實(shí)現(xiàn)對建筑空隙的有效充盈。需要注意將壓漿壓力控制在合適大小，避免周邊土層有劈裂等情況出現(xiàn)，管片外層容易受到漿液擾動(dòng)等因素影響，在后期使用過程中出現(xiàn)非常大沉降，對盾構(gòu)隧道管片穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。在掘進(jìn)施工過程中，壁后注漿時(shí)間的選擇需要在盾構(gòu)推進(jìn)過程中或者推進(jìn)之后，保證尾隙徹底充滿。

3.3 二次注漿

針對一次注漿未能完全填充以及體積減小等問題，可采取二次注漿方式，利用管片中部位置注漿孔補(bǔ)注漿，使盾構(gòu)機(jī)過后土地沉降等情況得到有效控制，避免隧道防水壓力過大。另外，針對管片與圍巖等之間的剝離狀態(tài)給予填充，使其形成一個(gè)完整整體，能夠使止水效果明顯提升。注漿效果還容易受到注漿孔位置選擇因素影響，在注漿孔位置選擇方面，綜合注漿效果和便于施工角度分析考慮。

4 土體改良技術(shù)

在土壓管理方面，需要對螺旋輸送機(jī)能否順暢排土有充分考慮。針對切削下的土體，需要給予相應(yīng)處理措施，將土砂的塑性、流動(dòng)性以及泌水性等控制在合理范圍，具體可采取加泥、加水等方式，在確保螺旋輸送機(jī)順利排土的同時(shí)最大限度減少土壓力值變化。具體施工中還可以選擇加泥盾構(gòu)法等工藝，在掘削土砂過程中加入濃度較高的泥漿等，能夠在提高泥土流動(dòng)性和抗?jié)B性的同時(shí)最大限度減少各類工件的磨損，在刀盤和螺旋輸送機(jī)扭矩方面控制有效習(xí)慣。結(jié)合盾構(gòu)穿越地區(qū)地質(zhì)條件以及盾構(gòu)機(jī)性能等因素綜合分析考慮，在盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中，如果切削土類型屬于黏土或者黏質(zhì)粉土等，通過添加泥漿方式，黏土在螺旋輸送機(jī)以及刀盤上的黏附性可得到有效改善，同時(shí)利用刀盤切削攪拌等方式，能夠更好地滿足塑流性等方面要求。泥漿需要利用水域膨潤土按照一定的比例混合配置，將其濃度控制在5%～30%間，使泥漿注入效果得到有效控制。

5 監(jiān)控測量技術(shù)

監(jiān)控測量主要是通過監(jiān)測等方式實(shí)現(xiàn)對盾構(gòu)施工地表沉降以及其規(guī)律有詳細(xì)了解，明確施工中所造成的地表沉降以及結(jié)構(gòu)物傾斜等情況，結(jié)合之前的觀測結(jié)果分析地表沉降在周邊結(jié)構(gòu)物方面影響，明確地層特性、地表沉降等之間的關(guān)系，對施工參數(shù)展開及時(shí)有效調(diào)整。因此，監(jiān)測工序的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對盾構(gòu)施工中國周圍地層移動(dòng)規(guī)律的準(zhǔn)確把握，給予針對性的技術(shù)措施，優(yōu)化施工工藝，提高周圍地層位移量的有效控制，使鄰近建筑物施工安全性得到有效保證。

6 盾構(gòu)穿越既有鐵路站場施工應(yīng)急保護(hù)措施

盾構(gòu)施工過程中，如果地表沉降值超過鐵路軌道允許沉降值時(shí)，必須要給予針對性的保護(hù)措施：第一，立刻停止掘進(jìn)施工，將上部土倉壓力控制在200～250kPa，同時(shí)通知鐵路局獲取各個(gè)方面配合；第二，加大盾尾位置的注漿量以及注漿壓力等，針對沉降區(qū)域，需要在管片背后補(bǔ)充注漿，加大地面監(jiān)測頻率；第三，做好各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)的記錄和反饋；第四，針對沉降區(qū)域，需要給予注漿補(bǔ)強(qiáng)措施，提高沉降控制有效性；第五，地表沉降穩(wěn)定后。做好各方面處理工作，之后繼續(xù)掘進(jìn)施工。

7 結(jié)語

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)步，城市軌道交通迅猛發(fā)展，盾構(gòu)穿越既有鐵路站場施工越來越頻繁。盾構(gòu)在穿越既有鐵路站場施工過程中受到多個(gè)方面因素影響，容易有地表沉降和周圍結(jié)構(gòu)破壞等情況出現(xiàn)，增大盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)和隱患。在具體盾構(gòu)穿越既有鐵路站場施工過程中，首先要做好施工風(fēng)險(xiǎn)的分析，在此基礎(chǔ)上有針對性地選擇施工工藝，提高盾構(gòu)穿越既有鐵路站場施工技術(shù)應(yīng)用有效性，取得理想的施工效果，保證盾構(gòu)穿越既有鐵路站場施工的順利有效開展，最大限度減少盾構(gòu)施工對周邊的影響和危害，滿足城市軌道交通建設(shè)需要，促進(jìn)我國交通運(yùn)輸行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。