谈盾构下穿车站铁路轨道群施工技术

雷建业

（中铁十一局城市轨道工程有限公司 湖北武汉 430000）

1 引言

伴随科学技术持续发展进步，盾构施工方式已经广泛运用在隧道的施工中，这种工作方案有着安全系数较高、施工进度较快、对周围的建筑物影响较小以及成洞质量较为稳定等多种特征，因此城市地铁的隧道施工大部分是采取盾构施工方式。该篇文章以某市地铁线路某区间内盾构下穿车站铁路轨道群作为例子，对于施工进程当中所采用工艺措施实施相关论述。

2 工程概况

某市地铁线路区间采取用盾构施工方案进行施工的，区间隧道衬砌是采取C50P10的钢筋混凝土做成的预制管片组装形成。该区间隧道是下穿车站的，长度大约是510m，且其中下穿铁路的轨道群大约长430m，铁路和下穿的盾构隧道平面相交的角度是48～90°之间不等。盾构在穿越段的隧道覆土厚度是22.2～17.6m，隧道平面线路为直线线路，隧道的坡度是9～25‰，区间穿越的地层是中粗砂，且局部有着少量砾砂和粉质的黏土，其地下水是裂隙潜水，埋深大约是10.2～7.5m。

3 盾构施工工作简单介绍

该区间是采取直径为6280mm土压平衡的盾构装置，其主机的长度为9.62m，最小的转弯半径是250m。刀盘的形式采用6辐条外加上6面板式构造，其开口率是百分之32，刀具布置情况如下：先行的撕裂刀45把、周边刮刀12把、标准的刮刀86把、超挖刀1把、刀盘外缘的保护刀有11把，且其超挖量大约是65mm。在土仓内土压力比地层的土压力与水压力大的时候，其地表将会发生隆起现象；在土仓内土压力比地层的土压力与水压力小的时候，其地表会发生下沉现象；因此要确保所预定的土仓压力能够平衡地层水土压力。预定的土仓压力可通过对推进力、推进速度还有螺旋输送装置转速的把控来实现。

4 铁路的轨道群穿越所采用施工工艺方案

4.1 对轨道进行加固

为更好地对地面的沉降问题进行控制，预防地面有三角坑导致轨道的不均一沉降问题出现，保证铁路轨道的不均一沉降、总体沉降与铁路运营的安全需要相满足，需预先对于既有铁路采用地面纵横梁的扣轨加固措施。

4.2 对于某地段实施试验

依照盾构下穿车站铁路段的地层地质状况，选取左线DK11+388到DK11+448当做盾构下穿车站铁路的模拟掘进区域，对于掘进的参数还有地面的沉降问题实施统计剖析，对盾构穿车站铁路的轨道区域有可能发生沉降的大小进行预估，来制定出盾构最优的掘进参数，保证盾构能够顺利安全通过铁路轨道群。

4.3 对盾构机进行检查与保养工作

盾构装置与轨道群距离大致50m的时候，需停止继续掘进，对于全部装置体系实施彻底维修与检查，对盾构机故障进行排除，保证盾构装置凭借最佳的状态对轨道群进行穿越；同时在穿越过程中，安排专人负责盾构机的维保工作，保证穿越过程中不出现故障。

4.4 盾构装置掘进把控措施

4.4.1 土仓的压力

预定土仓压力值的设定依照盾构过车站铁路段项目与水文地质状况还有隧道埋深状况得到，对切口的平衡压力进行理论计算获得P=0.10到0.13MPa。盾构掘进进程当中土压实际需控制于哪个范围之内，还需依照地面测量对结果进行观测与实际现场状况进行及时调节。

4.4.2 盾构的总推力

依照前期工作中盾构掘进所总结的施工经验，与试验段的推力状况相结合，总推力要控制于15000～17000kN间，扭矩为1800～2200kN·m间，可依照具体掘进状况适当进行调整。如果总推力较大对推进的速度造成影响时，采用推力相应减小的方式保证掘进速度正常，如果扭矩太大影响盾构机使用时，可减小推力，降低掘进速度保证推进正常进行。

4.4.3 推进的速度

依照盾构装置设计的工期进度、掘进速度以及地质情况等方面需要而且参考之前盾构的施工经验，其盾构过车站铁路段的掘进速度大约是20～30mm/min，推进进程当中要维持稳定状态，预估每日能够推进8环到10环，维持均衡连续地推动，于一个月内能够顺利经过。

4.4.4 排土量

盾构的排土数量的多少对盾构装置开挖面稳定有着直接影响，对排土量进行控制是对地表变形进行控制关键方法之一。盾构装置于一定正面土压力下，他的排土量是取决输送装置转动速度，但是螺旋输送装置转速与盾构千斤顶推进的速度为紧密关联的。依照前期的出土参数还有土体的松散系数得到，每一环的出土量应控制于45～48m3。推进进程当中进行分段把控，每次推进20cm，对土斗内的相应出土量进行核实，有异常问题发生及时进行控制。出土量的控制采用体积-重量双重控制，每环重量可通过龙门吊的称重装置测的；体积和重量同时出现超量时需特别注意，分析原因采取措施减少出土量。

4.4.5 同步注浆

（1）同步注浆对地层变形的影响。因为盾构装置的外径为6280mm，比管片的直径6000mm要大，在盾构装置外壳将管片脱离之后，管片和天然土体间有空隙出现，可以引发地层产生变形现象，导致管片变形、漏水。同步注浆能够及时填充管片与土体之间的建筑间隙，使得后期的沉降减少；同步注浆对于管片外围的防水与构造强化也能够发挥着一定影响。施工当中严格依据“保证注浆压力，并兼顾注浆量”这双重的保证准则，持续对注浆压力设定进行优化，注浆量必须得确保大于理论的计算数。

（2）注浆量。依照之前施工的经验得到，同步的注浆量应当控制于理论的空隙量150～200%，且掘进每一环的注浆量是V=4.86～6.48m3。

（3）注浆的压力。为使得浆液能够很好充填在管片外侧间隙，要以固定压力来对浆液进行压送，但是注浆压力太大会对隧道管片稳定性造成影响，而且引发地表有局部隆起问题以及跑浆状况。所以，除了对压浆数目进行控制之外，其注浆还应当对注浆压力进行控制。注入的压力大小一般选取“地层土压力+（0.1～0.2）MPa”之和，就是同步的注浆压力为0.2～0.4MPa。

4.4.6 二次补注浆

（1）注浆的方式与顺序。该二次注浆行为是在管片脱出盾尾6～8环的位置实施的，采取注浆管由管片注浆孔来注进。

（2）注浆的材料。该二次注浆运用同步的注浆液或者是1：1水泥水玻璃的双浆液，伴随着掘进及时对其补浆。

（3）注浆的参数。该二次补注浆为对同步注浆不足进行弥补，他的注浆量和同步的注浆效果是紧密关联的，通常利用注浆的压力当做把控标准，其注浆压力把控于0.4～0.6MPa间，且可以维持稳定当做二次注浆的结束标志，注浆量能够参考着同步注浆量30%左右。现实注浆的压力和数目能依照现场的注浆效果进行适当调节。

5 地表沉降的控制方式

5.1 地面监测

盾构装置穿越铁路进程当中，对于钢轨与道床的沉降量实施跟踪监测，且监测的频率提升至4～6h/次，并及时把监测的数据向盾构施工工作人员进行反馈，及时对掘进与注浆的参数进行调整，保证铁路能够正常的运行。

（1）道床监测设置。横向与隧道埋深相结合，利用隧道的中心线当做中点往两边均匀设置测点，且左右各放4个，分别与隧道的中心线相距1.5m，3m，9m以及15m，其纵向是5到7m设置一测点，能够依照现实状况对测点加密。监测控制的基准值是累计的沉降量加上5～10mm。其道床测点的设置如下图1。

图1 道床测点的设置示意图

（2）钢轨监测设置。钢轨沉降的监测位置能够直接运用红油漆于钢轨上进行标记，测点的布设和轨道的观测点是平行的。

5.2 确保拼装的质量，减少管片的变位以及变形

隧道管片变形量和管片拼装质量是密切联系的，施工进程当中，一定得加强施工方面管理，确保一次紧固。每一环的掘进进程当中，需适时对于螺栓实施二次紧固措施。

6 结束语

在区间盾构对车站铁路轨道群穿越的施工过程中，严格依据上述技术工艺进行盾构掘进，并取得了良好的效果，并且可以将地面累积的沉降值把控于允许的范围之内。希望盾构穿越案例的成功，能够对相关项目施工工作供给一定帮助。