盾构下穿铁路施工对轨道变形影响分析

蔡 翔

(上海东华地方铁路开发有限公司，上海 200000)



盾构下穿铁路施工对轨道变形影响分析

蔡 翔

(上海东华地方铁路开发有限公司，上海 200000)

以上海市轨道交通17号线成功下穿既有沪昆铁路为工程背景，论述了盾构下穿路基段旋喷桩加固和袖阀管注浆加固方法，介绍了盾构下穿过程中施工控制措施，并通过全自动监测，实时掌控了轨道变形动态，指出上述措施为盾构施工和铁路轨道几何尺寸调整提供了信息支撑，确保了盾构施工和铁路安全运营。

盾构，下穿铁路，路基加固，轨道，变形监测

1 工程概况

上海轨道交通17号线盾构(上、下行线)穿越沪昆铁路。盾构(中心线)穿越沪昆线下行里程约K26+020，埋深23 m。与铁路交角约47.5°，盾构外径6.6 m，左右盾构线中心间距27 m。下行线出小涞港风井推进252 m，进入铁路影响范围，影响范围总长82.5 m(沿铁路线)；上行线出小涞港风井推进311 m，进入铁路影响范围，影响范围总长84 m(沿铁路线)。

2 路基预加固技术措施

根据地铁盾构区间穿越铁路工点的地质条件，为保证工程建设顺利实施及既有沪昆铁路运行安全，采用三重管旋喷桩与袖阀管注浆相结合进行地基处理，先进行旋喷桩施工，形成加固帷幕后再进行袖阀管注浆施工。

1)旋喷桩加固。

地铁盾构下穿沪昆铁路施工影响范围的铁路路基两侧采用三重管高压旋喷桩形成水泥墙帷幕，沿线范围为对应沪昆下行K26+020处两侧(铁路沿线)各47.85 m，总长为95.7 m。桩径0.8 m，间距0.6 m，旋喷桩咬合0.2 m，正方形布设，横向两排，桩长31.6 m,642孔，总长为20 287 m，喷浆7 559 m3。

2)注浆区域。

高压旋喷桩帷幕间采用袖阀管注浆加固地基，对路基下部土层进行处理，加固范围为沿铁路方向95.7 m，加固深度为盾构顶以上12 m及盾构底以下2 m，注浆孔纵向间距1.50 m。

3)袖阀管注浆。

袖阀管注浆加固区，包括斜孔注浆和直孔注浆。斜孔注浆点分别距既有线路堤坡脚1.46 m，2.46 m，3.46 m，每个注浆点分别设3个、3个、1个袖阀管注浆孔。注浆斜孔与垂线夹角0°～37°，沿铁路方向间距1.5 m，注浆引孔长16.5 m～33.1 m，注浆段长2.6～21.8。直孔注浆点分别距既有线路堤坡脚3.46 m,5.46 m，注浆孔垂直于地面，纵向间距1.5 m，注浆引孔长度31.6，注浆段长20.6 m。

3 信息化监测

盾构加固及下穿期间，为了及时掌握施工期间对铁路变形的影响程度，施工过程中对上下行轨道、路基沉降和水平位移进行实时监测，图1为监测点布置图。

3.1 加固期对沪昆铁路的影响

图2～图4分别为旋喷桩施工、注浆加固施工期间，轨道竖向沉降和水平位移时程图。

由图2,图3可以看出：旋喷桩施工时，铁路轨道监测点出现了较为明显的隆起，旋喷桩施工对铁路的竖向位移影响较大；在旋喷桩施工后期以及随着旋喷桩施工的完成，轨道隆起量逐渐减小，呈缓慢下沉趋势，在12月底基本回落到注浆加固之前的状态。在袖阀管注浆期间，部分测点的变化曲线呈锯齿状，这是因为注浆对土体的扰动比较大，当路基出现隆起或沉降时，相应地调整了注浆压力以减小铁路路基的变形。

由图4,图5可以看出，在加固期间，铁路轨道监测点在东西方向的位移较为明显。这是铁路路基在加固施工时所受到的东西两侧的压力不一致、不均匀而引起的位移，在后续施工时又调整了施工参数轨道位移有所减小。

综上所述，路基加固的目的主要为盾构下穿做准备，将铁路下方土体得以加固，提高土体抗扰动性能，但监测数据表明，加固施工期间对土体的扰动也较大，需特别注意施工参数，并通过实时监测进行指导和调整。

3.2 盾构穿越期对沪昆铁路的影响

图6,图7分别为盾构穿越期间典型轨道监测点沉降及位移曲线图。

如图6所示，盾构下行线推进过程中A+1监测点在5月25日沉降值达到波谷，沉降量为-4.0 mm，而后采取二次注浆措施后，轨道沉降得到抬升。6月29日，盾构上行线刀盘进入铁路下方后，铁路沉降趋势明显,穿越后安排了不同程度地抬道作业(为如实反映盾构施工本身对铁路的影响，抬道数据从变形数据中已扣除)。从图7可以看出，盾构下行线推进过程中轨道变形较为明显，后采取二次注浆措施后，轨道沉降得到抬升，轨道水平位移也有所减小，盾构上行线推进过程中降低了推进速度，推进过程中轨道水平位移变化较小。

根据沉降量采取二次注浆的方法控制铁路沉降以及进行抬道作业是保证铁路安全的重要手段。

4 结语

盾构下穿前，对铁路下方土体进行加固，增强土体抗扰动能力，为盾构下穿做好了保护措施，同时在加固和穿越期间加强轨道变形动态监测，确保了施工及铁路行车安全，取得良好效果，通过以上分析，可以得出以下结论：

1)路基加固的目的主要为盾构下穿做准备，将铁路下方土体得以加固，提高土体抗扰动性能，但监测数据表明，加固施工期间对土体的扰动也较大，需特别注意施工参数，并通过实时监测进行指导和调整。

2)在盾构下穿铁路期间，如果施工方能够根据监测数据，及时调整施工参数，则盾构下穿对上方线路影响较小；盾构推进速度较快时对铁路的影响较大。

3)盾构安全穿越铁路，要尽量减小施工对铁路周围土体的扰动。在信息化监测指导下，盾构穿越期间采取二次注浆及轨道整治是保证铁路安全运行的重要手段。

[1] 王庆国,孙玉永.旋喷桩加固对控制盾构下穿铁路变形数值分析[J].地下空间与工程学报,2008,4(5):860-864.

[2] 汪顺喜.地铁盾构下穿铁路监测数据分析[J].城市道桥与防洪,2016(6):322-324.

[3] 臧延伟,张栋樑,罗 喆.盾构下穿铁路地基加固施工参数优化[J].铁道建筑,2006(5):70-73.

[4] 陈小光.下穿盾构隧道施工对铁路的影响研究[J].城市建设理论研究(电子版),2015,5(24):6328-6329.

The influence analysis on shield underpass railway to track deformation

Cai Xiang

(ShanghaiDonghuaLocalRailwayDevelopmentLimitedCompany,Shanghai200000,China)

Taking Shanghai rail transit line 17 successfully underpass existing Shanghai-Kunming railway as the engineering background, this paper discussed the grouting pile reinforcement and sleeve valve pipe grouting reinforcement method of shield underpass roadbed section, introduced the construction control measures in shield underpass process, and through automatic monitoring, real-time controlled the track deformation dynamic, pointed out that these measures provided information support for shield construction and railway track geometry size adjustment, ensured the shield construction and railway safe operation.

shield, underpass railway, roadbed reinforcement, track, deformation monitoring

1009-6825(2017)09-0138-02

2017-01-14

蔡 翔(1975- )，男，助理工程师

U455.43

A