盾构穿越既有铁路站场施工技术研究

李 原

中铁隧道局集团专用设备中心，河南洛阳 471000

当前我国在城市轨道交通方面重视度越来越高，城市轨道交通建设中人力、物力、财力等资源投入力度明显增加，国内很多城市在城市轨道建筑规划方面有着非常高关注度，在这种情况下，不断有盾构隧道穿越即有铁路站场等类似的问题出现，城市轨道交通存在有明显的向下发展趋势。另外，当前城市轨道交通发展过程中以火车提速等为主要发展目标，随着火车速度的增加，会给铁路轨道带来更大冲击，轨道压力明显增大，尤其在穿越地层时，如果地质条件复杂，容易出现地面沉降等问题，地面沉降发展至一定程度后还会威胁到周边的建筑以及地下管线，建筑安全很难得到有效保证。因此，必须要对盾构穿既即有铁路站场施工技术有足够重视，本文就此展开了研究分析。

1 盾构穿越既有铁路站场风险分析

盾构隧道施工对铁路站场的影响主要集中在施工过程中的地层位移方面，盾构设备掘进过程中，受到盾构机械设备形式、地基条件、掘进施工方法等因素影响，会有不同地基变形情况出现，作用机理相对较为复杂，当前尚未有综合这些因素的分析方法，现行的各类分析方法更多地集中在某一个施工条件，虽然有相关文献展开了综合分析，但是具体分析仍缺乏全面性。

盾构穿越铁路风险分析十分关键，在具体分析过程中，可以与以往经验相结合，利用有限元模型模拟分析穿越铁路工况，为具体的穿越铁路方案制定提供理论方面支撑。有限元模型尺寸的确定需要与经验等相结合，将其优化为有限元网络。该网络能够模拟土体开挖等，同时利用ADINA软件相关技术模拟整个开挖过程。通过这种方式，提高在应力释放率大小方面控制有效性。

2 地基加固技术

盾构穿越既有铁路站场施工过程中地表沉降以及结构物变形无法避免，必须要做好对地表沉降以及结构物变形的有效控制，将沉降范围和沉降量减至最小，使不同建筑物安全得到有效保证。施工前需要做好盾构类型的选择，严格按照施工规范展开操作，维持盾构于最佳状态，利用地基加固等技术措施，使地面建筑物以及地下管线得到有效保护。做好地基加固方法的选择，能够提高在地层蠕动趋势方面控制有效性，避免颗粒土有黏结等情况出现，孔隙充分填充，在提高土地稳定性的基础上最大限度减少地层蠕动趋势。当前常用的地基加固方法包含基础托换法、地层加固法、截止墙法等，结合施工实际情况有针对性选择。基础托换法在建筑物变形控制方面有非常好控制效果，但是工程规模相对较大。地层加固法相对较为简单，需要结合具体地基条件做好浆液和注入工法的选择，施工过程中做好压力控制，同时监测压力与构造物变位等情况，截止墙法主要应用在允许变形量不能过大构造物方面。另外，隔墙本身属于临近施工，在隔墙施工过程中需要对施工在构造物方面影响有充分考虑。

3 优化掘进参数

盾构穿越既有铁路站场施工中，将盾构推进对周围底层和地面影响最小的施工成为最佳盾构推进，地面层下降小、不会受到较大扰动、地面沉降小等，这些指标也是盾构施工过程中地面沉降控制和环境保护的主要方法。盾构掘进需要做好以下几个方面的优化。

3.1 掘进速度

在掘进速度参量选择方面，坚持对土体尽量切削而并非挤压原则，如果挤压过大，容易有前仓内外压差出现，导致地层受到过大扰动。施工过程中，选择在无结构物地下推进，可将速度控制在20～30mm/min，盾构纠偏施工尽量选择较小速度进行。地质条件不同，需要选择不同推进速度，土压平衡主要是通过排土方式进行控制，必须要确保前仓入土量与排土量之间一致性。同时，做好土压力控制值的合理设置，避免推进速度过快。

3.2 同步注浆

盾构施工过程中注浆施工十分关键，做好这一环节的控制，同时加强与其他施工环节的配合能够为盾构施工的顺利有效开展打下良好基础，以此可以取得非常好的地表沉降控制效果。在盾构机注浆方式方面，利用地面制浆设备将浆液输送至盾构机浆液箱，之后由台车上的注浆泵注入指定位置。同步注浆设备包含由搅拌器、拌浆机、注入控制装置、计量设备等组成。单液型浆液的配置包含水泥、膨润土、减水剂等成分，为了使浆液在管片外侧间隙有效填充，在浆液输送方面需要给予一定的压力。一般只需要将浆液入口位置的压力控制在该位置水土压力和以上即可，这种情况下，可实现对建筑空隙的有效充盈。需要注意将压浆压力控制在合适大小，避免周边土层有劈裂等情况出现，管片外层容易受到浆液扰动等因素影响，在后期使用过程中出现非常大沉降，对盾构隧道管片稳定性造成严重影响。在掘进施工过程中，壁后注浆时间的选择需要在盾构推进过程中或者推进之后，保证尾隙彻底充满。

3.3 二次注浆

针对一次注浆未能完全填充以及体积减小等问题，可采取二次注浆方式，利用管片中部位置注浆孔补注浆，使盾构机过后土地沉降等情况得到有效控制，避免隧道防水压力过大。另外，针对管片与围岩等之间的剥离状态给予填充，使其形成一个完整整体，能够使止水效果明显提升。注浆效果还容易受到注浆孔位置选择因素影响，在注浆孔位置选择方面，综合注浆效果和便于施工角度分析考虑。

4 土体改良技术

在土压管理方面，需要对螺旋输送机能否顺畅排土有充分考虑。针对切削下的土体，需要给予相应处理措施，将土砂的塑性、流动性以及泌水性等控制在合理范围，具体可采取加泥、加水等方式，在确保螺旋输送机顺利排土的同时最大限度减少土压力值变化。具体施工中还可以选择加泥盾构法等工艺，在掘削土砂过程中加入浓度较高的泥浆等，能够在提高泥土流动性和抗渗性的同时最大限度减少各类工件的磨损，在刀盘和螺旋输送机扭矩方面控制有效习惯。结合盾构穿越地区地质条件以及盾构机性能等因素综合分析考虑，在盾构掘进施工过程中，如果切削土类型属于黏土或者黏质粉土等，通过添加泥浆方式，黏土在螺旋输送机以及刀盘上的黏附性可得到有效改善，同时利用刀盘切削搅拌等方式，能够更好地满足塑流性等方面要求。泥浆需要利用水域膨润土按照一定的比例混合配置，将其浓度控制在5%～30%间，使泥浆注入效果得到有效控制。

5 监控测量技术

监控测量主要是通过监测等方式实现对盾构施工地表沉降以及其规律有详细了解，明确施工中所造成的地表沉降以及结构物倾斜等情况，结合之前的观测结果分析地表沉降在周边结构物方面影响，明确地层特性、地表沉降等之间的关系，对施工参数展开及时有效调整。因此，监测工序的应用能够实现对盾构施工中国周围地层移动规律的准确把握，给予针对性的技术措施，优化施工工艺，提高周围地层位移量的有效控制，使邻近建筑物施工安全性得到有效保证。

6 盾构穿越既有铁路站场施工应急保护措施

盾构施工过程中，如果地表沉降值超过铁路轨道允许沉降值时，必须要给予针对性的保护措施：第一，立刻停止掘进施工，将上部土仓压力控制在200～250kPa，同时通知铁路局获取各个方面配合；第二，加大盾尾位置的注浆量以及注浆压力等，针对沉降区域，需要在管片背后补充注浆，加大地面监测频率；第三，做好各项信息数据的记录和反馈；第四，针对沉降区域，需要给予注浆补强措施，提高沉降控制有效性；第五，地表沉降稳定后。做好各方面处理工作，之后继续掘进施工。

7 结语

随着我国社会经济发展进步，城市轨道交通迅猛发展，盾构穿越既有铁路站场施工越来越频繁。盾构在穿越既有铁路站场施工过程中受到多个方面因素影响，容易有地表沉降和周围结构破坏等情况出现，增大盾构施工风险和隐患。在具体盾构穿越既有铁路站场施工过程中，首先要做好施工风险的分析，在此基础上有针对性地选择施工工艺，提高盾构穿越既有铁路站场施工技术应用有效性，取得理想的施工效果，保证盾构穿越既有铁路站场施工的顺利有效开展，最大限度减少盾构施工对周边的影响和危害，满足城市轨道交通建设需要，促进我国交通运输行业的持续稳定发展。