地鐵隧道下穿鐵路橋梁施工技術的探析

朱琳

摘要：現代城市交通線路對外呈現出復雜化的發展態勢，交叉立橋的情況隨處可見。人們對地鐵工程環境與建設質量提出的要求有不斷提升的趨勢，這提示地鐵工程在建設期間，在確保質量安全的基礎上，還需加強對本地建筑物的維護力度，尤其是橋梁項目安全性。在這樣的背景下，隧道下穿擴大基礎橋梁施工技術被提出并開始使用。同時在軌道交通施工中，區間隧道下穿鐵路橋梁時，區間隧道施工對橋梁將會產生重要影響。施工技術應用中，需要考慮隧道開挖和承載力與橋梁本身負載之間關系，以提升施工安全性。本文結合搭地鐵隧道橋梁項目實例，著重介紹了盾構施工技術，并對力學構造和施工流程進行了分析，隨后，又圍繞地鐵隧道下穿橋梁施工其他適用技術展開了討論，其中包括隧道頂部加固、超前支護施工和臺階施工技術等。

關鍵詞：鐵路橋梁;地鐵隧道;盾構下穿挖掘

1盾構施工技術

地鐵隧道下穿擴大基礎橋梁的施工程序有：（1）建設土層;（2）墊高;（3）沖洪積層填土;（4）末期對新濕的沖洪積層填土實施更新措施。在此流程中，需遵照的基礎施工原則是為被下穿鐵路橋梁建設創造優良基礎，實現對土層的穩定性建設，提高其結構安穩性。

2工程概況

在地鐵工程總長度為1485M，地質勘查報告顯示某工程穿越的土層類型以粉質黏土為主，標準斷面高程為6.2M，覆土埋設深度取值范圍為15.3～22.1M，隸屬于淺埋隧道?，F已知區間隧道為K14+537～K14+586下部穿行地鐵3號線部分站區，并且A、B站分別列為特級、一級環境安全風險點。該地鐵線的施工采用礦山法為主的開挖工藝，襯砌結構為馬蹄形復合式，隧道的外頂標高與現有車站的外底標高之間相距的最大值1.08M，最小值為0.93M。地鐵運營部明確規定，在新線施工過程中，現有線路一定要處于正常運營狀態，這在很大程度上增加了工程的施工難度。經現場勘測發現，3號線A站區處于B站區車站正上方的位置，有48M的長度，其中間兩跨為連續梁結構，簡支梁在兩端，采用擴大基礎。區間隧道的中心線與橋基的水平距離相距14.2M。頂部和橋基垂直距離為17.3M?，F有車站結構上部有防爆層覆蓋設計，厚度在0.5～1.2M，且在地面下埋置0.5～1M。3施工方案

3.1綜合施工方案

為實現對現有結構沉降過程的有效控制，需要提前對具體的施工方案和路線進行擬定。對于新建區間隧道施工，目前擬定出了1套施工方案：采用臺階法對區間隧道穿越橋區段進行施工，穿越既有車站區段采用CDE法施工，在對隧道區間進行開工時要從橋基兩端開始進行，相對施工。在區間隧道距既有線兩端20M位置創設注漿工作室，并在工作室內做水平旋噴樁，可以對既有隧道兩端拱頂及其土體起到一定的固定作用。目前，隧道兩端拱部的旋噴樁長度為20M，經由現有線下部隧道兩端旋噴樁長度為64M，在中掌子面挖掘過程中建議使用斷面注漿法實現對土體的有效加固。從監測結果以及現有資料分析得知，現有隧道的結構安全達到臨界狀態。但新建隧道與現有車站之間的間隔土層極為薄弱，僅僅只有1.05m，在開挖施工過程中很可能會形成圍巖的二次擾動或者直接影響到地層結構的完整性，導致現有車站發生沉降。而且在上部列車運行時也會給新建隧道帶來一定的沖擊影響，若使用傳統加固措施就難以實現對現有車站的有效支撐。結合已有工程案例及既往施工經驗，本隧道工程在施工期間為實現對地鐵3號線車站沉降情況的有效緩解，確保運行安全，計劃在下穿區施工段，對新建隧道頂部進行早期支護時，采取與車站結構底板緊密相靠的形式，對上下2條隧道間隔涂層實施剝離措施，促進2個結構的“零距離”接觸。具體施工方案是[3]：在隧道下穿到車站正下方時，隧道斷面由原來的馬蹄形改變成正方形，按照一定的間隔距離，在早期支護上加上千斤頂，當早期支護形成閉鎖成環后，迅速使用千斤頂形成頂力，不但可以給下部地基土形成良好的擠壓作用，增強地基承載能力，同時，也能保證早期支護頂部和既有車站底板結構頂二者的緊湊性。在早期支護形成閉合后，要快速對壁后進行回填注漿。并用型鋼將有千斤頂安置斷面上的格柵鋼架替換掉。

3.2工程風險和鐵路控制標準

以往大量的施工實踐表明，盾構結構對地層形成的影響相對較小，在地鐵工程施工期間地表沉降問題易于控制，處于運營狀態的地鐵對地表沉降表現出較高的敏感性，故而研究相對合理的盾構結構。若經檢測，發現沉降量超過鐵路行業既定的沉降標準，那么，施工操作會造成地表出現不同程度的移位和變形量，情節嚴重時會導致整體軌道沉降或者不同區段軌道的沉降顯現較明顯，前后凸凹不平會損傷鐵路設備設施的性能，為鐵路運營過程埋下安全隱患。故而，在對盾構結構施工前，一定要全面檢查施工方案與機械設備，借此方式保證地鐵鐵路運營過程中結構的相對穩定性，鐵路運營軌道運行也無異常。

某市擬新建一條地鐵線路，該線路全長30km，中途?？寇囌緮盗繛?5個，橫跨該市5個行政區。地質勘察結果表明，項目所在區域地形相對平坦，地表覆蓋層為素填土，由磚塊、黏性土和砂石混碎土構成，隧道上部為瀝青路面，某段下穿鐵路既有橋梁。地鐵隧道下穿鐵路橋梁方案隧道開挖采用方法為礦山法，上下臺階的間距約為4m，設計人員利用數值模型對開挖過程進行模擬，模擬過程以上臺階開挖為開端，由下臺階開挖工作告一段落結束。

項目施工所用盾構機，主要分為刀盤/盾體/電氣系統等部分。設計人員出于提高盾構挖掘注漿質量的考慮，遂決定在最后一節臺車上，對注漿設備進行加設，真正做到在不停機的前提下，使注漿要求得到最大程度滿足。事實證明，改良土體的積極作用，主要可被歸納為：其一，提高測算土層壓力的準確性;其二，通過盾構機積壓的方式，加快填充盤土層旋轉并沉降的速度。對本項目而言，改良土體的初衷是嚴格控制出土量，避免由于出土量不符合預期，而引發不必要的問題。

3.3徑向注漿

回填注漿是項目施工不可缺少的環節，通過澆注空隙和未澆實區域的方式，對混凝土結構的整體性進行凸顯，另外，這樣做還能使土體更加穩定，從根本上解決混凝土泄露等問題?；诘罔F隧道橋梁開展轉換作業，通常需要用到徑向注漿技術，本項目也不例外。在實際施工時，施工人員考慮到環境給項目帶來的影響，遂決定將重心放在控制注漿方向上，這是因為只有以項目施工所提出需求為依據，對注漿分布曲線加以調整，才能使其優勢得到充分發揮。利用盾構機開展注漿作業，可為注漿沉降效果提供有力保障。要想使盾構順利通過，關鍵是借盾構機之手，對盾構系統進行相應的注漿處理，在落實相關工作時，施工人員應確保注漿壓力值始終0.3～0.4MPa，注漿壓力值過大或過小，均會給施工安全性帶來不利影響。

4結語

提升鐵路建造施工的技術水平，一定要嫻熟掌握建筑施工流程及各項參數，包括施工目標對象的土質、車站結構、同步灌漿、掌控地表沉降、優化土地構造、維持開挖面的穩定性等。只有嚴格依照相關標準落實隧道下穿擴大基礎橋梁建設中的各細枝末節，方能保證工程施工質量及鐵路運輸安全性。此外，在地鐵隧道施工中，重點研究了隧道下穿鐵路橋梁適用技術，例如，隧道頂部加固、對隧道開挖工序中的不穩定部分進行超前支護，并通過改良土體、徑向注漿和臺階施工等方式，對施工技術進行了強化，確保地鐵隧道施工有序開展。

參考文獻

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[3]佘才高，韓高孝.地鐵盾構隧道在巖層中下穿高速鐵路橋梁時的施工參數研究[J].城市軌道交通研究，2015，18（06）：90-93+99.

[4]閆辰騫.淺談地鐵隧道下穿鐵路橋梁施工技術[J].中華民居（下旬刊），2013（04）：329-330.

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