盾構隧道下穿地鐵既有線路施工技術

江嘯

摘 要：在城市地鐵修建規模的逐漸擴大之下，在建地鐵線路依然面臨下穿既有線路的情況。為保證在既有運營線路安全的基礎上促進在建工程順利施工，則應對其中的相關技術進行探究，特別是針對當下常用的盾構施工法，極有必要對其技術開展實施詳細分析。

關鍵詞：盾構隧道;地鐵;既有線路;下穿;施工技術

中圖分類號：U231.1 文獻標識碼：A

0 引言

現階段，地鐵已經成為城市居民出行的一種主要交通方式，其修建工作也同時也成為了緩解交通壓力，保證出行質量和安全的主要措施。在當前地鐵隧道施工中最常見的就是盾構施工法，它不僅安全便捷，還能減少勞動強度投入。然而由于該方式無法實現返工，所以為保證作業質量，尤其是針對要穿過既有線路的情況，必須結合具體工程狀況，找到影響施工質量的因素，采取有效的施工技術。

1 地鐵盾構施工概述

該施工方法是當前這類工程作業當中比較常見的一種全機械性的手法。在其實際應用時，就是把相關設備從豎井或者基坑壁開孔位置設定妥當，然后出發，并一直根據設定的軸線向另一個孔洞行進（圖1）。其中主要是通過盾片及外殼支撐圍巖給隧道和地面帶來的壓力。一般在開挖時需要通過專門的切削設備先開挖土體，然后輸送出去，并借助千斤頂的力量在后開展加壓行進[1]。一般每推進一環的距離，就會在尾部支護的影響之下拼裝一環的襯砌。目前使用該方式下穿地鐵機油線路已經成為整個地鐵建設運營發展當中無法避免和最常見的情況。

2 施工技術分析

2.1 施工前保護

作業之前應該先對整個施工過程加強風險評估，列出具體的評估方案，尤其對出入段線必須列出相應的風險源清單，同時根據實際設計要求采取相應的措施加以保護。比如對既有線路隧道的運營安全加強保護;對盾構機進行全面保養和維護等。另外在實際下穿作業之前應該先和相關的運營公司加強聯系，確保能夠對其既有線路軌道等實施加固和檢查。一是可以針對鋼軌、扣件和道床等開展全面檢測和排查，確保整個軌道結構能始終保持穩定。二是要給下穿出入段線和兩側設立軌距拉桿防護舉措，并在下穿后立即實施限速操作。

2.2 保持開挖面穩定和螺旋機噴涌預防

在地層處理方面，土壓管理極為關鍵，而其中螺旋輸送機排土的順暢程度則是重中之重，實際開展過程中對于切削土體應該給其使用高性能的分散劑或者膨潤土，以減少其刀盤中央位置出現泥餅聚集等現象，保證輸送機能的順暢性，避免噴涌現象，盡可能規避土壓力值的大幅度波動[2]。要保證開挖面的穩定性，首先則應該給刀盤前方土體使用潤膨潤土，從而在加大土地流動性的同時減少附著力，但不應該將附著在土倉內以及經刀頭上的土挖出;其次應用刀盤輻條上的攪拌翼將切掉的膨潤土和土體進行充分攪拌，從而強化蓬松度，提升可排性;最后通過螺旋輸送機的注漿孔把相關膨松劑輸送到內部，以提升土體自身的流動程度，降低摩擦，使其能被完全排出。

2.3 盾構掘進

由于其設備的排土量會給開挖層的穩定程度和其正面土壓力帶來一定影響，所以在把控地表變形時，最關鍵的就是控制好排土量。通常在正面土壓力基本確定的條件之下，螺旋輸送機的轉動速度可能會使設備的排土量受到影響，同時輸送機的轉動速度和千斤頂的行進速度之間也會彼此影響。從有關分析研究當中發現，無論是何種破壞操作，其界限間開挖層面穩定區間當中的排土量與壓力差之間是存有一定關系的[3]。在明確設備實際的推進速度和工程的地質狀況之后，根據相關作業經驗，可以把盾構穿過既定地鐵段的掘進速度控制在每分鐘35毫米，防止開挖作業給底層帶來一定影響。

2.4 壁后注漿

對于地層沉降控制工作來說，需要特別關注注漿方式和相關參數，一般情況下都采取壁后同步注漿。即在同步注漿系統的作用下，跟隨盾構機的前推趨勢，把管片襯托脫出噸位所產生的間隙及時進行填充。該技術不但可以有效減少圍巖松弛的現象，還能使千斤頂推力漸漸被傳輸到圍巖上，因此還能實現良好的填充效果。由于注漿是整個作業過程中的關鍵環節，所以還必須將該環節和其他施工環境之間的配合與協調程度落實好，確保在過軌作業過程中能實現對地表沉降的有效控制。在再次補注漿當中，應該選擇初次注漿的30%，并對脫出盾尾四到六環之后的管片實施二次注漿，同時把注漿壓力設置在大約0.5兆帕[4]。第三次補注漿則需要在管片脫出盾尾八到十環之后，應用雙漿液，即同時使用水泥漿和水玻璃。整個操作過程中必須加強監測，進一步分析各類監測數據，依照實際狀況進行調整;另外還應該依照工程建設實際，確定出實際的補注漿頻次。

2.5 管片拼裝

首先，管片的拼裝工作應該與盾構的掘進作業同步開展，并在整個過程中將管片和盾尾之間的位置關系確定清楚，實際操作時及時進行糾偏。其次，在拼裝之前，還應該先完成設備的推進，這是因為具體的推進方向和管片端頭的姿態會影響設備軸線和管片拼裝的基本形式。設備作業時需要依照小糾偏的原則開展，并在其操作當中嚴格依照計算數值對千斤頂的行程差實施管理與控制，以保證設備的實際進展方向與隧道設計軸線處在預計的偏差范圍當中，并使其位置始終被設定在軸線的內部，使整體糾偏幅度處在合理范圍中，確保高程偏差和隧道軸線兩者的折角也依然被控制在設定數值當中。最終，始終以封頂塊位置為中心，在先上后下的原則中對管片實施拼裝。整個過程中還應該要保證掘進作業完成前10分鐘時讓管片進入拼裝區域內，并且需要將環面平整性與橢圓程度控制妥當。該環節一旦結束之后，必須立即和千斤頂結合起來，防止盾構機出現后退或者管片位移等情況，同時馬上將橫縱螺栓擰緊。

2.6 控制地面沉降

受盾構機作業特點的影響，整個作業過程中地表變化的發展情況主要會分為五項緩解：即當盾構還未進行之前，變形狀況與掘進中土壓力以及出渣量的控制有一定關系。當盾構到達之后，這時整體變化速率會漸漸變大，使地表的隆起和沉降將達到峰值。在盾構通過過程中，其地標都會出現明顯的沉降變化，尤其是當噸位通過的時候，最容易發生突然性沉降，所以必須及時進行注漿，實現對突然沉降的有效控制。盾尾全部通過后，地表沉降會得到一定緩解，沉降曲線也會漸漸穩定。如此一來，后續出現的沉降大多數都是受到土體固結等問題引起的，雖然時間比較長，但是沉降量小。在盾構掘進作業中，通過有效控制施工參數，同時采取針對性地管理措施，能夠實現對地表沉降的全面控制。一般控制措施最有效的階段就在于推進過程中的土壓控制與后續注漿控制。

一是落實土壓控制。實際施工過程中，盾構通過所引起的沉降問題是無法規避的，但一旦其值超過了預警值，就必須對推進速度、出土狀況等進行控制，盡可能實現對土倉壓力的全方位調整。實際落實過程中，必須進行全面持續性監控，以地表隆起為準對出土量和開展進度進行控制，盡可能減少正面土層的實際壓力，減少隆起現象，完成這一操作之后，則可以通過強化正面圖像壓力的形式，實現對盾構機前方地表沉降的進一步控制。

二是落實注漿量控制。在盾構作業當中注漿作業是一項關鍵環節，必須依照壓力和量相互同步控制的原則開展，并依照作業控制量測的實際反映情況對注漿壓力進行調整，使整體落實量可以直接超過理論計算結果，并在整個活動當中將平均值控制在最佳范圍中。

三是將推進方向變化的情況縮減到最小。即在實際作業過程中，始終遵循小糾偏的基本原則，防止出現大范圍的糾偏現象，減少因為作業原因而引起的推進方向改變。倘若盾構機在過軌段推進或者實施仰頭推進，則需要有效控制超挖方向，以保證出土量的合理值。

四是減少給地層帶來的巨大擾動。該項工程實際作業時會給地層帶來巨大擾動，這是由于盾構機刀盤旋轉以及是千斤頂的推力等情況引起的。因此必須保證該設備的機械性能。因為隧道管片變形量和拼接質量有所關聯，所以在作業過程中必須要加強管理，保證一次緊固。另外在每一個掘進階段還需實現螺栓再次緊固。

3 結束語

總的來說，盾構隧道作業直接穿越既有線路的操作難度較大、風險高。所以在實際施工時必須采取有效的針對措施，應用線路加固、注漿加固等方式實現沉降控制，同時基于實時監測量對掘進速度和姿態進行調整，使施工進度、質量及安全都能始終保持在既定范圍之中，則能夠達到良好的作業效果。

參考文獻：

[1]高超.分析盾構隧道下穿既有線施工控制技術[J].低碳世界，2017（8）：240-241.

[2]熊毅.盾構近始發端頭下穿既有地鐵線路的綜合施工技術研究[J].建筑工程技術與設計，2018（14）：914+3194.

[3]程景棟，段軍朝，張能.盾構隧道下穿既有地鐵線路自動化監測技術[J].建筑機械，2019（10）：93-96.

[4]董高峰.盾構隧道下穿既有線路施工參數控制及沉降分析[J].工程建設與設計，2019（8）：117-121.