盾構隧道下穿既有鐵路路基的加固措施

鄧飛

（中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030001）

1 工程概況

在本文中所有介紹的工程案例是某城市軌道交通7號線的地鐵盾構隧道工程，該盾構隧道在施工期間形成上下重疊的方式，會下穿原有的火車站站場，下穿位置是火車站站場的咽喉部位，在左線隧道和右線隧道方面都需要穿越原有的鐵路路基等，穿越長度在200 m左右。在穿越的過程中要穿越26股軌道隧道，鐵路交角為80°。在隧道左線和右線都采取盾構施工方法，內徑為5.4 m，外徑為6.0 m，盾構的左線隧道和右線隧道穿越共有2個影響時間段，2個時間段相隔大約在4個月[1]。

2 盾構隧道下穿既有鐵路路基的加固措施

2.1 合理計算混凝土配合比

在鐵路路基加固工程建設實踐當中，混凝土結構斷面一般都較大，使得具體施工過程中存在配比難、原材料消耗量大、施工工程量大等特征。在準備工作完成后，施工單位應結合工程實際合理篩選建筑材料，如沙子、各種規格集料、水泥等，不僅要滿足建筑施工需求，還應符合建筑質量要求。混凝土作為盾構隧道下穿既有鐵路路基混凝土結構的主要材料，由于各種建筑材料成分不同，在混合操作中，會產生化學反應或物理反應，因此，科學配比非常關鍵[2]。

在開展建筑混凝土工程施工中，最能影響工程質量的當屬混凝土強度，而要保障混凝土強度就需在工程施工之前，進行一系列試驗操作，結合工程質量要求確定適宜的混凝土強度配比。混凝土配比設計不僅要保障其強度，還要充分考慮到散熱能力情況，要與施工標準相符，從而有效杜絕施工中出現水熱化問題或裂縫問題，導致建筑整體質量下降[3]。

考慮到混凝土配合比對于結構強度的巨大影響，因此，可通過合理計算混凝土配合比，提升其強度等級，達到加固目的。設混凝土加固配合比為：

式（1）中：W、B分別為水量與水泥量；αa、αb均為回歸系數；fb為水泥實測強度值；fck為目標混凝土強度等級值[4]。

結合建筑工程中混凝土加固施工技術要求進行混凝土原料調配，同時做好混凝土加固施工試拌、試鋪階段的混凝土調配，具體操作應按表1中泥漿參數進行[5]。

2.2 從根本上做好路基加固處理

在針對該工程進行路基加固的過程中，從根本上做好路基的加固設計和施工工作是其中的關鍵所在。在路基加固過程中要著重做好地質資料的調研和分析工作，因為隧道上層有比較厚的沙礫層，厚度在2～6 m，在這樣的情況下，為了確保路基能夠得到相對應的加固處理，防范盾構施工的過程中利用路徑鐵路路基的時候有不同程度的不均勻地層，進而導致動工的刀盤受力不會均勻或者出現比較明顯的路基地泥水土流失等相關問題，要留下相對應的孔洞，在這樣的情況下會使得線路在后期可能出現不同程度的沉降。因此在盾構路徑方面要在鐵路路基上方有效加固沙礫層，對其進行預注漿加固處理，同時對其間距要有效控制，控制在1.5 m左右。在布置的過程中要呈現出梅花形，同時在鉆孔方面也要有效加強，有針對性地結合現場路線的具體情況和鐵路的相關設備而進行調整。要采取跟蹤注漿的方式來針對其他土層進行相對應的注漿處理[6]，如果在具體的檢測過程中發現地層出現不同程度的變形，在這樣的情況下要及時有效地進行地層的補助漿，以此有效防范可能出現的地層沉降等相關問題對鐵路的行車安全造成負面影響。在具體的操作過程中，針對注漿鉆孔工作來說，要確保地下管線的位置能夠得到有效明確，在鉆孔的位置可以結合管線的位置來作出針對性的調整。同時也要充分做好注漿試驗工作，有效匹配相對應的注漿液，同時對于注漿壓力要有效控制，使其參數保持在適宜的范圍之內，然后結合具體情況對于注漿的具體參數進行調整。同時在鐵路的線上進行注漿也要控制好壓力，以此有效防范地面出現起拱或者冒漿等問題，相關施工單位要從實際情況出發做好調研分析工作，要與鐵路設備管理部門實現技術交底和融合溝通，制定出更切實可行的施工方案，然后鐵路管理部門對其進行審核之后有效實施，為路基的加固處理提供必要保障[7]。

2.3 注重做好線路的加固處理

針對盾構隧道施工而言，要想確保下穿鐵路的路基能夠得到加固處理，在線路的加固方面也要有效加強，為了充分保證既有鐵路在運營方面更加安全可靠，在盾構隧道施工的過程中進入到鐵路區段之前要架空保護原有的鐵路線，對于相關線路都要進行切實的防護處理，要采用不同的防護措施進行有效加固，針對正線和影響范圍內的站線來說，可以通過人工挖孔樁的形式進行架空保護，使周邊的線路可以保持在安穩的運行狀態[8]，對于其他線路可以有針對性地采取鋼軌數扣軌的模式，在道岔位置的混凝土要有效應用木枕進行加固，在道岔區的縱橫梁部位要應用挖孔樁進行相對應的加固支撐。

2.4 充分做好立柱基礎的加固處理

在具體的施工過程中，對于立柱基礎進行相對應的加固設計和處理也是十分關鍵的內容，要充分結合《鐵路工務安全規則》和《電氣化鐵路有關人員電氣安全規則》的相關規定，確保電氣化的立柱沉降量控制在2 m左右，以此有效防范盾構施工過程中導致泥土流失等問題，損害電氣化立柱的安全。要加固立柱基礎，在加固的過程中，可以通過高壓旋噴樁模式對于立柱基礎周邊的土體進行相對應的架構處理，同時防范雨水流失等相關問題，使得立柱出現傾斜等問題。要嚴格細致地檢測立柱的具體指標和相關參數，嚴格做好相對應的檢測和加固處理，充分防范可能出現的周邊土體裂洞或者松動等問題，以此確保立柱的穩固性得到有效增強。

2.5 充分做好線路設備的監測和加固施工

為了充分確保該線路運營更加安全，施工更可靠，在施工過程中要著重做好鐵路范圍內相關設施的監測和持續跟蹤工作。要著重做好全方位的實施監測工作，結合相對應的監測數據，對于相關施工參數進行針對性的調整和控制，如果發現不同程度的異常因素，要在第一時間進行有效處理，以此為信息化施工和加固提供必要支持。在監測的過程中要著重針對地鐵盾構外線范圍內的隧道埋深等各類情況進行嚴格的監測，確立系統完善的監控點，對于軌道面和路基沉降要進行嚴格的監測，對于每一條軌道都要設立相對應的監測點，例如，針對26條軌道來說，在每一條軌道上面都要布置5個監測點，以此起到系統完善的監測作用，同時也要著重針對信號機轉折機進行沉降監測，對于基礎網的基礎沉降也要充分做好監測工作[9]，在電氣化力度方面要設置一個沉降過渡點，以此起到系統完善的監測作用。同時對于軌道的幾何尺寸也要進行監測，體現出監測點的時效性，對于頻率等一系列指標要有效監測，結合監測數據的變化情況而進行針對性施工。結合不同施工階段的具體情況充分考慮到掘進面的距離，如果監測數據有比較大的變化或者出現異常情況，要針對監測的頻率進行及時有效的加大。對于具體的檢測周期，針對盾構機來說，進入到鐵路圍墻內部，要充分結合監測數據的變化情況，針對監測頻率進行針對性的介紹，施工完畢之后，要確保監測數值保持穩定，完工之后可針對性地監測數值的變化情況，使時間得到有效延長，確認其驗收合格之后再終止監測，針對具體的監測項目和控制值來說，也要進行有效把關，確保各類監測數據可以得到相對的優化處理。

2.6 充分做好注漿加固處理工作

針對該工程進行路基加固處理的過程中，采取注漿加固處理措施是必要的措施，在對其進行注漿加固的過程中，要結合管線的橫向柱間范圍，對盾構的影響區域進行相對應的檢測，然后按照檢測結果對注漿的深度進行有效控制，以此為基準進行精準注漿施工。在具體的操作過程中，要在鐵路的軌道和接觸網桿等關鍵部位設立相對應的監測點，對其進行科學合理的布設，并且把初始值收集完畢之后才能有效進行，在注漿的過程中要通過深孔注漿方式沿著軌道的方向。結合孔距的具體情況和實際的測量數值來充分明確具體距離，然后結合實際的加固要求，對其進行針對性的調整，同時針對縱向軌道來說，主要是在軌道的孔位方面進行相對應的加固，要確立軌枕，然后注漿，以此對于注漿初始理論值要有效設計，對于注漿的速度也要充分控制，使注漿壓力能夠維持在既定的范圍之內。在注漿段的最大壓力情況下，注入率要在1 L/min，然后進行灌注，結束注漿之后，要結合注漿的具體參數對其進行現場試驗，然后結合試驗結果進行針對性的調整和完善。在針對路基進行注漿的過程中，要對于每一條鐵路的軌道都要進行嚴格的檢測，在軌道的兩側或者中間部位都要設置相對的注漿孔，對于每注漿口來說都要布置2根注漿管，以此體現出應有的加固處理效果。

2.7 有效構建相對應的數值模型

在針對路基進行加固處理的過程中，要充分利用信息化技術打造相對應的信息化管理軟件，以此建立相對應的路基有線模型，這樣可以更充分體現出盾構隧道下沉過程中開挖過程的具體情況，針對鐵軌的變形和沉降等相關方面的問題，進行精準有效的計算和充分的明確，然后通過數字模型的有效分析和推進，通過修正摩爾庫倫模型的形式，使數值模型得到更充分的應用。在結構設計方面可以結合實際情況選用線彈性模型，對于有線源計算而言，在力學方面要進行嚴格的把關，對于混凝土彈性模量來說，要得到充分的控制，利用有線源模擬對于周圍的土體進行相對應的約束處理，并且在針對相關模型進行計算之前，對于自重荷載進行有效施加以此在模型中進行充分的體現，利用有限元計算模式得出相對應的數值，然后為下穿鐵路錄入及變形情況進行充分的檢測，以此進行精準有效的加固處理，同時和沒有進行加固處理的路基變形展開對比分析。針對路基最大沉降值來說，可以通過地形梁的形式和地面注漿進行充分的結合，對其進行加固處理之后，也要在最大程度上減少路基的最大沉降值，在沒有進行加固處理的時候，通常情況下路基的中間沉降量是最大的，呈現出U型槽的沉降模式，通過對其進行加固處理之后，會在很大程度上減少路基的整體變形，并且通過相對應的模型計算，可以看出呈現直線的情況，這樣可以更充分滿足路基的加固處理要求。對其進行加固處理之后，上方的土體在很大程度上提升安全性穩定性，整體的沉降都有比較明顯的減少，在這樣的情況下，通過注漿加固處理的方式使路基得到相對的加固，這樣可以確保列車安全穩定的運行。

3 結論

總之，對盾構隧道施工而言，往往要穿越既有的鐵路線路，在這樣的情況下需要對既有的鐵路線路進行相對應的加固處理，這是必要前提。只有充分做好相對應的加固，落實各類加固處理措施，在注漿加固和支護加固等方面有序推進，才能為既有鐵路安全性穩定性的提升提供必要保障，與此同時也才能充分體現出整體路基的加固處理效果，為盾構隧道安全穩定的運行和既有鐵路的充分維護和加固處理提供必要保障，有效防范在施工建設的過程中對原有鐵路造成破壞，使其性能受到嚴重影響。因此，在實踐的過程中要結合不同的地質條件和施工要求，選擇更切實可行的路基加固措施，并且在實踐的過程中有序推進，這樣才能為鐵路安全運行奠定基礎。