談盾構下穿車站鐵路軌道群施工技術

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

伴隨科學技術持續(xù)發(fā)展進步，盾構施工方式已經廣泛運用在隧道的施工中，這種工作方案有著安全系數較高、施工進度較快、對周圍的建筑物影響較小以及成洞質量較為穩(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施工方式。該篇文章以某市地鐵線路某區(qū)間內盾構下穿車站鐵路軌道群作為例子，對于施工進程當中所采用工藝措施實施相關論述。

2 工程概況

某市地鐵線路區(qū)間采取用盾構施工方案進行施工的，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，鐵路和下穿的盾構隧道平面相交的角度是48～90°之間不等。盾構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的黏土，其地下水是裂隙潛水，埋深大約是10.2～7.5m。

3 盾構施工工作簡單介紹

該區(qū)間是采取直徑為6280mm土壓平衡的盾構裝置，其主機的長度為9.62m，最小的轉彎半徑是250m。刀盤的形式采用6輻條外加上6面板式構造，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、標準的刮刀86把、超挖刀1把、刀盤外緣的保護刀有11把，且其超挖量大約是65mm。在土倉內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)生隆起現象；在土倉內土壓力比地層的土壓力與水壓力小的時候，其地表會發(fā)生下沉現象；因此要確保所預定的土倉壓力能夠平衡地層水土壓力。預定的土倉壓力可通過對推進力、推進速度還有螺旋輸送裝置轉速的把控來實現。

4 鐵路的軌道群穿越所采用施工工藝方案

4.1 對軌道進行加固

為更好地對地面的沉降問題進行控制，預防地面有三角坑導致軌道的不均一沉降問題出現，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

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

4.3 對盾構機進行檢查與保養(yǎng)工作

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

4.4 盾構裝置掘進把控措施

4.4.1 土倉的壓力

預定土倉壓力值的設定依照盾構過車站鐵路段項目與水文地質狀況還有隧道埋深狀況得到，對切口的平衡壓力進行理論計算獲得P=0.10到0.13MPa。盾構掘進進程當中土壓實際需控制于哪個范圍之內，還需依照地面測量對結果進行觀測與實際現場狀況進行及時調節(jié)。

4.4.2 盾構的總推力

依照前期工作中盾構掘進所總結的施工經驗，與試驗段的推力狀況相結合，總推力要控制于15000～17000kN間，扭矩為1800～2200kN·m間，可依照具體掘進狀況適當進行調整。如果總推力較大對推進的速度造成影響時，采用推力相應減小的方式保證掘進速度正常，如果扭矩太大影響盾構機使用時，可減小推力，降低掘進速度保證推進正常進行。

4.4.3 推進的速度

依照盾構裝置設計的工期進度、掘進速度以及地質情況等方面需要而且參考之前盾構的施工經驗，其盾構過車站鐵路段的掘進速度大約是20～30mm/min，推進進程當中要維持穩(wěn)定狀態(tài)，預估每日能夠推進8環(huán)到10環(huán)，維持均衡連續(xù)地推動，于一個月內能夠順利經過。

4.4.4 排土量

盾構的排土數量的多少對盾構裝置開挖面穩(wěn)定有著直接影響，對排土量進行控制是對地表變形進行控制關鍵方法之一。盾構裝置于一定正面土壓力下，他的排土量是取決輸送裝置轉動速度，但是螺旋輸送裝置轉速與盾構千斤頂推進的速度為緊密關聯的。依照前期的出土參數還有土體的松散系數得到，每一環(huán)的出土量應控制于45～48m3。推進進程當中進行分段把控，每次推進20cm，對土斗內的相應出土量進行核實，有異常問題發(fā)生及時進行控制。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。因為盾構裝置的外徑為6280mm，比管片的直徑6000mm要大，在盾構裝置外殼將管片脫離之后，管片和天然土體間有空隙出現，可以引發(fā)地層產生變形現象，導致管片變形、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造強化也能夠發(fā)揮著一定影響。施工當中嚴格依據“保證注漿壓力，并兼顧注漿量”這雙重的保證準則，持續(xù)對注漿壓力設定進行優(yōu)化，注漿量必須得確保大于理論的計算數。

（2）注漿量。依照之前施工的經驗得到，同步的注漿量應當控制于理論的空隙量150～200%，且掘進每一環(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間隙，要以固定壓力來對漿液進行壓送，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，除了對壓漿數目進行控制之外，其注漿還應當對注漿壓力進行控制。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。

（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，伴隨著掘進及時對其補漿。

（3）注漿的參數。該二次補注漿為對同步注漿不足進行彌補，他的注漿量和同步的注漿效果是緊密關聯的，通常利用注漿的壓力當做把控標準，其注漿壓力把控于0.4～0.6MPa間，且可以維持穩(wěn)定當做二次注漿的結束標志，注漿量能夠參考著同步注漿量30%左右?，F實注漿的壓力和數目能依照現場的注漿效果進行適當調節(jié)。

5 地表沉降的控制方式

5.1 地面監(jiān)測

盾構裝置穿越鐵路進程當中，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)測的數據向盾構施工工作人員進行反饋，及時對掘進與注漿的參數進行調整，保證鐵路能夠正常的運行。

（1）道床監(jiān)測設置。橫向與隧道埋深相結合，利用隧道的中心線當做中點往兩邊均勻設置測點，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設置一測點，能夠依照現實狀況對測點加密。監(jiān)測控制的基準值是累計的沉降量加上5～10mm。其道床測點的設置如下圖1。

圖1 道床測點的設置示意圖

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

5.2 確保拼裝的質量，減少管片的變位以及變形

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

6 結束語

在區(qū)間盾構對車站鐵路軌道群穿越的施工過程中，嚴格依據上述技術工藝進行盾構掘進，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。希望盾構穿越案例的成功，能夠對相關項目施工工作供給一定幫助。