談盾構(gòu)下穿車站鐵路軌道群施工技術(shù)

雷建業(yè)

（中鐵十一局城市軌道工程有限公司 湖北武漢 430000）

1 引言

伴隨科學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展進(jìn)步，盾構(gòu)施工方式已經(jīng)廣泛運用在隧道的施工中，這種工作方案有著安全系數(shù)較高、施工進(jìn)度較快、對周圍的建筑物影響較小以及成洞質(zhì)量較為穩(wěn)定等多種特征，因此城市地鐵的隧道施工大部分是采取盾構(gòu)施工方式。該篇文章以某市地鐵線路某區(qū)間內(nèi)盾構(gòu)下穿車站鐵路軌道群作為例子，對于施工進(jìn)程當(dāng)中所采用工藝措施實施相關(guān)論述。

2 工程概況

某市地鐵線路區(qū)間采取用盾構(gòu)施工方案進(jìn)行施工的，區(qū)間隧道襯砌是采取C50P10的鋼筋混凝土做成的預(yù)制管片組裝形成。該區(qū)間隧道是下穿車站的，長度大約是510m，且其中下穿鐵路的軌道群大約長430m，鐵路和下穿的盾構(gòu)隧道平面相交的角度是48～90°之間不等。盾構(gòu)在穿越段的隧道覆土厚度是22.2～17.6m，隧道平面線路為直線線路，隧道的坡度是9～25‰，區(qū)間穿越的地層是中粗砂，且局部有著少量礫砂和粉質(zhì)的黏土，其地下水是裂隙潛水，埋深大約是10.2～7.5m。

3 盾構(gòu)施工工作簡單介紹

該區(qū)間是采取直徑為6280mm土壓平衡的盾構(gòu)裝置，其主機(jī)的長度為9.62m，最小的轉(zhuǎn)彎半徑是250m。刀盤的形式采用6輻條外加上6面板式構(gòu)造，其開口率是百分之32，刀具布置情況如下：先行的撕裂刀45把、周邊刮刀12把、標(biāo)準(zhǔn)的刮刀86把、超挖刀1把、刀盤外緣的保護(hù)刀有11把，且其超挖量大約是65mm。在土倉內(nèi)土壓力比地層的土壓力與水壓力大的時候，其地表將會發(fā)生隆起現(xiàn)象；在土倉內(nèi)土壓力比地層的土壓力與水壓力小的時候，其地表會發(fā)生下沉現(xiàn)象；因此要確保所預(yù)定的土倉壓力能夠平衡地層水土壓力。預(yù)定的土倉壓力可通過對推進(jìn)力、推進(jìn)速度還有螺旋輸送裝置轉(zhuǎn)速的把控來實現(xiàn)。

4 鐵路的軌道群穿越所采用施工工藝方案

4.1 對軌道進(jìn)行加固

為更好地對地面的沉降問題進(jìn)行控制，預(yù)防地面有三角坑導(dǎo)致軌道的不均一沉降問題出現(xiàn)，保證鐵路軌道的不均一沉降、總體沉降與鐵路運營的安全需要相滿足，需預(yù)先對于既有鐵路采用地面縱橫梁的扣軌加固措施。

4.2 對于某地段實施試驗

依照盾構(gòu)下穿車站鐵路段的地層地質(zhì)狀況，選取左線DK11+388到DK11+448當(dāng)做盾構(gòu)下穿車站鐵路的模擬掘進(jìn)區(qū)域，對于掘進(jìn)的參數(shù)還有地面的沉降問題實施統(tǒng)計剖析，對盾構(gòu)穿車站鐵路的軌道區(qū)域有可能發(fā)生沉降的大小進(jìn)行預(yù)估，來制定出盾構(gòu)最優(yōu)的掘進(jìn)參數(shù)，保證盾構(gòu)能夠順利安全通過鐵路軌道群。

4.3 對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行檢查與保養(yǎng)工作

盾構(gòu)裝置與軌道群距離大致50m的時候，需停止繼續(xù)掘進(jìn)，對于全部裝置體系實施徹底維修與檢查，對盾構(gòu)機(jī)故障進(jìn)行排除，保證盾構(gòu)裝置憑借最佳的狀態(tài)對軌道群進(jìn)行穿越；同時在穿越過程中，安排專人負(fù)責(zé)盾構(gòu)機(jī)的維保工作，保證穿越過程中不出現(xiàn)故障。

4.4 盾構(gòu)裝置掘進(jìn)把控措施

4.4.1 土倉的壓力

預(yù)定土倉壓力值的設(shè)定依照盾構(gòu)過車站鐵路段項目與水文地質(zhì)狀況還有隧道埋深狀況得到，對切口的平衡壓力進(jìn)行理論計算獲得P=0.10到0.13MPa。盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)程當(dāng)中土壓實際需控制于哪個范圍之內(nèi)，還需依照地面測量對結(jié)果進(jìn)行觀測與實際現(xiàn)場狀況進(jìn)行及時調(diào)節(jié)。

4.4.2 盾構(gòu)的總推力

依照前期工作中盾構(gòu)掘進(jìn)所總結(jié)的施工經(jīng)驗，與試驗段的推力狀況相結(jié)合，總推力要控制于15000～17000kN間，扭矩為1800～2200kN·m間，可依照具體掘進(jìn)狀況適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。如果總推力較大對推進(jìn)的速度造成影響時，采用推力相應(yīng)減小的方式保證掘進(jìn)速度正常，如果扭矩太大影響盾構(gòu)機(jī)使用時，可減小推力，降低掘進(jìn)速度保證推進(jìn)正常進(jìn)行。

4.4.3 推進(jìn)的速度

依照盾構(gòu)裝置設(shè)計的工期進(jìn)度、掘進(jìn)速度以及地質(zhì)情況等方面需要而且參考之前盾構(gòu)的施工經(jīng)驗，其盾構(gòu)過車站鐵路段的掘進(jìn)速度大約是20～30mm/min，推進(jìn)進(jìn)程當(dāng)中要維持穩(wěn)定狀態(tài)，預(yù)估每日能夠推進(jìn)8環(huán)到10環(huán)，維持均衡連續(xù)地推動，于一個月內(nèi)能夠順利經(jīng)過。

4.4.4 排土量

盾構(gòu)的排土數(shù)量的多少對盾構(gòu)裝置開挖面穩(wěn)定有著直接影響，對排土量進(jìn)行控制是對地表變形進(jìn)行控制關(guān)鍵方法之一。盾構(gòu)裝置于一定正面土壓力下，他的排土量是取決輸送裝置轉(zhuǎn)動速度，但是螺旋輸送裝置轉(zhuǎn)速與盾構(gòu)千斤頂推進(jìn)的速度為緊密關(guān)聯(lián)的。依照前期的出土參數(shù)還有土體的松散系數(shù)得到，每一環(huán)的出土量應(yīng)控制于45～48m3。推進(jìn)進(jìn)程當(dāng)中進(jìn)行分段把控，每次推進(jìn)20cm，對土斗內(nèi)的相應(yīng)出土量進(jìn)行核實，有異常問題發(fā)生及時進(jìn)行控制。出土量的控制采用體積-重量雙重控制，每環(huán)重量可通過龍門吊的稱重裝置測的；體積和重量同時出現(xiàn)超量時需特別注意，分析原因采取措施減少出土量。

4.4.5 同步注漿

（1）同步注漿對地層變形的影響。因為盾構(gòu)裝置的外徑為6280mm，比管片的直徑6000mm要大，在盾構(gòu)裝置外殼將管片脫離之后，管片和天然土體間有空隙出現(xiàn)，可以引發(fā)地層產(chǎn)生變形現(xiàn)象，導(dǎo)致管片變形、漏水。同步注漿能夠及時填充管片與土體之間的建筑間隙，使得后期的沉降減少；同步注漿對于管片外圍的防水與構(gòu)造強(qiáng)化也能夠發(fā)揮著一定影響。施工當(dāng)中嚴(yán)格依據(jù)“保證注漿壓力，并兼顧注漿量”這雙重的保證準(zhǔn)則，持續(xù)對注漿壓力設(shè)定進(jìn)行優(yōu)化，注漿量必須得確保大于理論的計算數(shù)。

（2）注漿量。依照之前施工的經(jīng)驗得到，同步的注漿量應(yīng)當(dāng)控制于理論的空隙量150～200%，且掘進(jìn)每一環(huán)的注漿量是V=4.86～6.48m3。

（3）注漿的壓力。為使得漿液能夠很好充填在管片外側(cè)間隙，要以固定壓力來對漿液進(jìn)行壓送，但是注漿壓力太大會對隧道管片穩(wěn)定性造成影響，而且引發(fā)地表有局部隆起問題以及跑漿狀況。所以，除了對壓漿數(shù)目進(jìn)行控制之外，其注漿還應(yīng)當(dāng)對注漿壓力進(jìn)行控制。注入的壓力大小一般選取“地層土壓力+（0.1～0.2）MPa”之和，就是同步的注漿壓力為0.2～0.4MPa。

4.4.6 二次補(bǔ)注漿

（1）注漿的方式與順序。該二次注漿行為是在管片脫出盾尾6～8環(huán)的位置實施的，采取注漿管由管片注漿孔來注進(jìn)。

（2）注漿的材料。該二次注漿運用同步的注漿液或者是1：1水泥水玻璃的雙漿液，伴隨著掘進(jìn)及時對其補(bǔ)漿。

（3）注漿的參數(shù)。該二次補(bǔ)注漿為對同步注漿不足進(jìn)行彌補(bǔ)，他的注漿量和同步的注漿效果是緊密關(guān)聯(lián)的，通常利用注漿的壓力當(dāng)做把控標(biāo)準(zhǔn)，其注漿壓力把控于0.4～0.6MPa間，且可以維持穩(wěn)定當(dāng)做二次注漿的結(jié)束標(biāo)志，注漿量能夠參考著同步注漿量30%左右。現(xiàn)實注漿的壓力和數(shù)目能依照現(xiàn)場的注漿效果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。

5 地表沉降的控制方式

5.1 地面監(jiān)測

盾構(gòu)裝置穿越鐵路進(jìn)程當(dāng)中，對于鋼軌與道床的沉降量實施跟蹤監(jiān)測，且監(jiān)測的頻率提升至4～6h/次，并及時把監(jiān)測的數(shù)據(jù)向盾構(gòu)施工工作人員進(jìn)行反饋，及時對掘進(jìn)與注漿的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證鐵路能夠正常的運行。

（1）道床監(jiān)測設(shè)置。橫向與隧道埋深相結(jié)合，利用隧道的中心線當(dāng)做中點往兩邊均勻設(shè)置測點，且左右各放4個，分別與隧道的中心線相距1.5m，3m，9m以及15m，其縱向是5到7m設(shè)置一測點，能夠依照現(xiàn)實狀況對測點加密。監(jiān)測控制的基準(zhǔn)值是累計的沉降量加上5～10mm。其道床測點的設(shè)置如下圖1。

圖1 道床測點的設(shè)置示意圖

（2）鋼軌監(jiān)測設(shè)置。鋼軌沉降的監(jiān)測位置能夠直接運用紅油漆于鋼軌上進(jìn)行標(biāo)記，測點的布設(shè)和軌道的觀測點是平行的。

5.2 確保拼裝的質(zhì)量，減少管片的變位以及變形

隧道管片變形量和管片拼裝質(zhì)量是密切聯(lián)系的，施工進(jìn)程當(dāng)中，一定得加強(qiáng)施工方面管理，確保一次緊固。每一環(huán)的掘進(jìn)進(jìn)程當(dāng)中，需適時對于螺栓實施二次緊固措施。

6 結(jié)束語

在區(qū)間盾構(gòu)對車站鐵路軌道群穿越的施工過程中，嚴(yán)格依據(jù)上述技術(shù)工藝進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)，并取得了良好的效果，并且可以將地面累積的沉降值把控于允許的范圍之內(nèi)。希望盾構(gòu)穿越案例的成功，能夠?qū)ο嚓P(guān)項目施工工作供給一定幫助。