盾構(gòu)機(jī)穿越高速鐵路的施工研究

雷領(lǐng)

中國交通建設(shè)集團(tuán)第一公路工程局

摘要：我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，促進(jìn)了鐵道事業(yè)的高速發(fā)展，鐵道施工的高效和質(zhì)量問題也越來越受到重視。但受多種因素的影響，在具體的高鐵施工過程中依然存在很多施工質(zhì)量問題。為降低高速鐵路施工中的質(zhì)量問題，確保高鐵施工工作的順利開展，需對(duì)造成鐵道施工高效和質(zhì)量問題的相關(guān)因素進(jìn)行分析，以找出相應(yīng)的解決措施。本文通過分析京廣高鐵的鐵道工程施工的特點(diǎn)以及存在的質(zhì)量問題，并就如何提高鐵道施工的效率提出了自己的建議，以期為鐵道施工提高施工效率提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：選用理由；參數(shù)選擇；技術(shù)控制

引言

隨著鐵道工程技術(shù)的不斷發(fā)展，提高高速鐵路施工效率的問題也日漸顯現(xiàn)。如何解決高鐵施工方面的問題，已經(jīng)成為了一個(gè)刻不容緩的話題。這篇文章中，我們以京廣高鐵的施工為例，通過闡述盾構(gòu)機(jī)的特點(diǎn)與原理，在不同環(huán)境下對(duì)設(shè)備的參數(shù)、掘進(jìn)參數(shù)、技術(shù)參數(shù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)與選擇，對(duì)鐵道工程施工的進(jìn)度與高安全效進(jìn)行做出了重要的保證。同時(shí)，還綜合提出了高鐵線路發(fā)生故障時(shí)的防護(hù)技術(shù)措施和城際高鐵線路防護(hù)輔助設(shè)施來進(jìn)一步確保高速鐵路的正常安全運(yùn)行。

一、選用盾構(gòu)機(jī)理由

盾構(gòu)機(jī)具體的工作過程其實(shí)和挖掘機(jī)相似，都是對(duì)土壤進(jìn)行挖掘。在高鐵施工時(shí)，已經(jīng)挖好的隧道部分由于沒有撐著，有塌陷的危險(xiǎn)，而盾構(gòu)機(jī)的護(hù)盾可以對(duì)隧道進(jìn)行撐托。有些地方還有可能出現(xiàn)地下水，這個(gè)時(shí)候，盾構(gòu)機(jī)還可以把水擋在外面。有了盾構(gòu)機(jī)，施工時(shí)就可以很順利地挖土、運(yùn)土和砌墻襯。

盾構(gòu)機(jī)挖土還很快，精確度比較高，不用擔(dān)心會(huì)挖錯(cuò)方向。就算刮風(fēng)下雨，甚至暴風(fēng)下雪都不會(huì)影響盾構(gòu)機(jī)工作。它可以大大減輕地面的降沉，也不會(huì)危害到地面建筑物，就算在水下進(jìn)行挖掘，水面上也不會(huì)被影響。

二、盾構(gòu)機(jī)選擇

2.1設(shè)備參數(shù)選擇

在京廣鐵路的挖掘中，湖北地段大多是平原，而湖南山區(qū)較多，往南的話，要穿過云貴高原，到了廣東省，隧道相對(duì)會(huì)多一些。不同的地形下，我們對(duì)盾構(gòu)機(jī)的參數(shù)也要進(jìn)行相當(dāng)嚴(yán)苛的檢查與調(diào)整。在用盾構(gòu)機(jī)時(shí)，我們要根據(jù)這些地形，注意控制好盾構(gòu)的姿態(tài)、來自千斤頂?shù)膲毫Φ鹊燃夹g(shù)參數(shù)。同時(shí)，要認(rèn)真做好地面的監(jiān)測(cè)工作。地面監(jiān)測(cè)一有異常，就要馬上對(duì)盾構(gòu)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的校正與調(diào)整。通過這樣，就不會(huì)太嚴(yán)重地干擾地層，由此可以減輕地面下沉的程度。

針對(duì)沿途多種地形交叉的特點(diǎn)，我們可以采用泡沫注入系統(tǒng)設(shè)備，要是在全斷面層巖的地質(zhì)壞境下進(jìn)行施工，還需要有超前鉆探和注漿系統(tǒng)，有效距離為15cm。還要采用特別耐磨的周邊刮刀，為了提高周邊刮刀的耐磨力，周邊刮刀的高度增加了1cm，同時(shí)刮刀上還要有進(jìn)行探測(cè)的裝置，以備于對(duì)施工過程進(jìn)行科學(xué)的控制。在空閑的時(shí)候以及施工開始之前要對(duì)所有的設(shè)備進(jìn)行全面的檢查，看看是否是安全和可靠的，否則必須馬上進(jìn)行檢修。

2.2 挖掘參數(shù)設(shè)置

（1）針對(duì)高鐵京廣線的復(fù)雜地形，我們要對(duì)剛開始掘進(jìn)時(shí)需要的壓力值進(jìn)行設(shè)置，然后，在挖掘了一定程度后，再對(duì)具體參數(shù)進(jìn)行依時(shí)設(shè)置。當(dāng)?shù)孛婧穸葹?19.33 m～15.39 m時(shí)，壓力將由P=k0（γh+γ水h水+q）來計(jì)算。

（2）在京廣線的施工過程中，用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行挖掘時(shí)，一定要控制好速度，緩慢而勻速地進(jìn)行，速度大致保證在1cm/分～2cm/分之間。

（3）在對(duì)盾構(gòu)機(jī)的行進(jìn)姿態(tài)進(jìn)行控制時(shí)，一定要遵循原則，盡量減小糾偏，經(jīng)常糾正偏轉(zhuǎn)角度，要有轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)彎半徑大概505 m，一定要眼明手快，及時(shí)地進(jìn)行糾偏，這樣盾構(gòu)機(jī)在行進(jìn)時(shí)就可以走曲線內(nèi)弧面。

（4）在施工過程中，要嚴(yán)格地避免過量挖掘，這個(gè)要用每立方米的出渣量來進(jìn)行控制，出渣量應(yīng)嚴(yán)格控制在37 m3～38 m3之間。

三、盾構(gòu)穿越城際鐵路施工過程技術(shù)控制

3.1 盾構(gòu)掘進(jìn)過程控制

為了能夠很好地解決京廣線中隧道滲漏這一問題，我們可以在施工的過程中，嚴(yán)格地保證管片拼裝是科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。要派專業(yè)的盾構(gòu)工程師和施工人員一同進(jìn)退，時(shí)刻守在施工現(xiàn)場(chǎng)來嚴(yán)保質(zhì)量。一旦沒有按照要求來施工，就要馬上停止施工，及時(shí)調(diào)整。與此同時(shí)，還必須做好溝通交流工作，要時(shí)時(shí)刻刻對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使得參數(shù)維持在標(biāo)準(zhǔn)值。在加強(qiáng)對(duì)隧道復(fù)查的過程中，除了常規(guī)的復(fù)檢，還要不斷對(duì)盾構(gòu)機(jī)ROBOTEC測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行校核，進(jìn)而保證整個(gè)工作的順利進(jìn)行和工程的施工質(zhì)量。

3.2 管片拼裝質(zhì)量控制

管片拼裝過程中的質(zhì)量好壞，會(huì)直接影響到隧道是否會(huì)發(fā)生滲漏。在進(jìn)行管片拼裝時(shí)，一定要先清潔好環(huán)面和端面，然后再細(xì)致地招貼好防水的膠條。同時(shí)，還要對(duì)管片精確地定好位，這樣就可以保證好管片的拼裝質(zhì)量，滲透問題也可以得到很好的解決。通過對(duì)管片的質(zhì)量進(jìn)行良好的控制后，就算穿越河底的隧道，也不會(huì)出現(xiàn)滲水等一系列相關(guān)問題。管片拼裝質(zhì)量的好壞，對(duì)于滲漏出現(xiàn)與否具有至關(guān)重要的作用，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，將一切質(zhì)量隱患都做好相應(yīng)的設(shè)防。

3.3管片超前量和隧道橢圓度控制

我們?cè)谶M(jìn)行高鐵施工的過程中，需要多次對(duì)管片的環(huán)面進(jìn)行測(cè)量，也要對(duì)軸線的角度進(jìn)行測(cè)量，看看軸線與環(huán)面是否是九十度。要是測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值不同時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行糾正，把它們改成互相垂直的。特別是在每次拼裝好在每環(huán)管片時(shí)，要花力氣把螺栓給擰緊。如果擰

得不夠緊的話，就會(huì)給后續(xù)的施工帶來嚴(yán)重的困擾，耽誤了施工的進(jìn)度。同時(shí)，就算工程完成以后，也會(huì)影響高鐵地正常通行。

3.4京廣高鐵線路發(fā)生故障時(shí)的防護(hù)技術(shù)措施

特別是對(duì)于高鐵的安全運(yùn)行，生命財(cái)產(chǎn)安全重于泰山。要是在施工的時(shí)候，有的交通道路被阻斷，我們應(yīng)該先通知好有關(guān)交通部門，做好提前的應(yīng)急措施?？梢圆扇∫恍┺k法來降低損失，如設(shè)置停車的信號(hào)。如果遇到特別惡劣的天氣，如刮風(fēng)下雪等影響視線的距離，我們可以采取點(diǎn)燃火炬或者狼煙的辦法，使施工路段得到提前注意，從而避免不要的可能出現(xiàn)的交通事故，以及帶來的嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失。

3.5管片超前量和隧道橢圓度控制

在京廣線的隧道施工中必然會(huì)引起地面變形，這樣就會(huì)加大列車車輪和軌道的沖擊力，使路基內(nèi)的動(dòng)應(yīng)力加大。施工過程中，一方面需要列車慢行，進(jìn)而減少相應(yīng)的動(dòng)應(yīng)力；另一方面在施工過程中還需要嚴(yán)格監(jiān)視管片圓環(huán)環(huán)面與隧道設(shè)計(jì)軸線的夾角，若出現(xiàn)超重不能夠進(jìn)行調(diào)控時(shí)，就需要及時(shí)的加裝貼片。與此同時(shí)，還要采用提高管片的強(qiáng)度和硬度的方法。為了滿足相應(yīng)的控制要求，在盾構(gòu)機(jī)施工過程中，規(guī)定列車應(yīng)慢行在70 km/h～80 km/h之間，并做好減速慢行的標(biāo)示。

3.6城際高鐵線路防護(hù)輔助措施

在京廣線的高鐵運(yùn)行的安全方面，我們不僅可以采用防護(hù)技術(shù)措施，還有相應(yīng)的防護(hù)輔助措施。在工程施工的過程中，如果發(fā)現(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)碎彎，并且還有漲軌的相關(guān)現(xiàn)象時(shí)，要馬上進(jìn)行停止施工，用10M弦測(cè)量兩股鋼軌的軌向偏差，一旦平均值達(dá)到 10 mm 時(shí)，就必須發(fā)出慢速標(biāo)志，一旦偏差繼續(xù)擴(kuò)大到12mm就必須要設(shè)立停車標(biāo)志，緊急搶修，如果搶修不成功，就要斷開此處，重新接上一節(jié)線路，然后嚴(yán)格限速在5km/h。

結(jié)束語

這篇文章中，我們通過對(duì)盾構(gòu)機(jī)的介紹，了解到其工作原理以及在高速鐵路施工過程中的重要作用。在科學(xué)合理的參數(shù)選擇下，通過對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)過程、管片拼裝質(zhì)量、管片超前量和隧道橢圓度等等多方面的控制，對(duì)高鐵建設(shè)施工過程的技術(shù)控制做出了無懈可擊的保障。同時(shí)，還綜合提出了京廣高鐵線路發(fā)生故障時(shí)的防護(hù)技術(shù)措施和城際高鐵線路防護(hù)輔助設(shè)施來進(jìn)一步確保高速鐵路的正常安全運(yùn)行。綜合全文的科學(xué)描述，我們可以得出盾構(gòu)機(jī)在穿越高速鐵路時(shí)的研究結(jié)論。

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