分析盾构隧道下穿既有线施工控制技术

刘勇

摘 要：目前，我国城市交通系统日益完善，盾构法在城市地铁施工中得到广泛应用。在施工中其掘进速度快，劳动强度相对较低，不对周围环境产生大的影响等优点。但是盾构施工也有很大的弊端，那就是会引起地面沉降以及对既有结构物产生影响，这是在进行盾构隧道设计以及施工中必须关注的问题。所以在进行盾构隧道下穿既有线施工设计以及施工时，一定要控制好主要参数，制定完善的施工方案，保护既有建筑以及周边土工环境不被损坏，确保施工安全进行。

关键词：盾构隧道；既有线；施工技术；施工控制

1 引言

所谓的盾构法是一种全机械化施工方法，这一方法之所以得到了广泛的应用，是因它施工速度快，并且对对环境影响较小。盾构法施工过程也会造成周围岩土体的变形和位移，进而造成工程的沉降变形，既有工程和周围环境或多或少的会产生不利的影响。以下文章结合自身施工经验，通过对实际工程的探索，进一步探讨盾构斜穿既有地铁线路施工技术应用。在城市地铁隧道施工过程中，往往会遇到需要穿越既有隧道的工程难点。由于新线施工会不可避免地引起既有线的沉降，而地铁运营又对既有线的轨道变形有非常严格的控制标准，因此这类下穿问题对既有线路的安全提出了严峻的考验，成为地铁建设中等级最高的风险工程。

2 铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工产生的影响

2.1 对既有公路的影响

铁路隧道施工对既有的公路的影响主要表现在对公路路基和路面的破坏。公路的路基和路面唇齿相依，在施工过程中，由于路基受到施工影响，导致路基上方的土层产生变形，路面自然不能免灾。其中较典型的例子就是导致既有沥青公路的路面变形、破碎。

2.2 对既有铁路的影响

隧道施工对既有铁路的影响具体体现在对列车的运行、铁路路线以及铁路路基的影响，其中对路基的影响是最严重的。隧道施工过程中，如果没有采用科学、合理的施工方案，可能造成路基下沉，并破坏铁路的排水系统。铁路隧道开挖过程中，可能引起地面下沉，地表覆盖土层密实度下降，从而导致铁路路基发生不均匀沉降。

3 盾构隧道下穿既有线施工控制技术分析

3.1 施工前的准备工作

為了确保施工安全，避免交叉施工造成的影响，在施工前一定要做好相关的评估工作。勘察施工现场的环境、地质条件、气候条件、水文条件等，以及施工过程中可能遇到的问题，对既有隧道可能造成哪些影响，然后根据这些条件综合评估整个隧道施工的方案。对既有隧道结构分析包括以下几个方面：第一，路基发生变形、塌陷会对公路运行产生什么样的影响。第二，衬砌出现裂缝、裂纹等现象，是否会对路基的混凝土结构造成影响，影响混凝土的荷载能力。第三，路基出现变形，但是变形没有影响公路的形势安全。除了对既有隧道的整体结构进行评估以外，还要对隧道交叉路段结构外力因素进行分析，比如结构衬砌是否出现异动、变形、下沉、开裂等现象，并分析结构变化的原因，根据这些因素综合考虑结构特性、地质条件以及结构变形程度等因素，在这个基础上做出有效的判断。在隧道施工前，施工方对既有隧道的交叉结构段进行评估，并检查隧道衬砌结构的厚度，衬砌微回填的区域，衬砌混凝土外观变化、裂缝程度、强度，混凝土碳化情况，钢筋保护膜的厚度以及腐朽程度等因素，经过勘察、鉴定，评估既有隧道交叉段结构是否完好，是否施工。

3.2 地基加固措施

保护地面建筑以及地下管线最为有效的措施，就是进行地基的加固，而要想减少地层的松动，就必须选择正确的地基加固方式。这样才能使大颗粒土壤有效的粘结，土体中出现的空隙被有效填充，土体的稳定性也会很大程度上的增强，从根本上降低地表沉降的可能性。当前我国在进行盾构隧道下穿既有结构物时主要应用两种方法：①基础托换法；②注浆加固地层法。这两种方法都有相应的施工实例，但是相比而言基础托换法施工规模大、施工不方便，而注浆加固地层法实施起来简单易行，对于提高地层的强度以及加强防渗性能也有着很好的表现，所以在应对盾构机穿越既有结构出现的土体松动以及地层沉降时，主要应用该方法。在具体施工过程中通常还会应用数值模拟，以便找出那个区域沉降程度大，发生松动的可能性高，进而重点加固该区域，一般情况注浆深度为地面到隧道下方3m为宜，同时考虑到结构底板下方及其附近还会有2m～3m的松散填土，为了能够达到预期的注浆效果，还需在结构物两侧构建止浆墙。

3.3 盾构掘进中的措施

当我们在盾构掘进时，一定要严格控制出土量，把实际出土量控制在理论值的95%，这样一来，就可以确保地层损失降至最小。我们还可以采取措施提高浆液的质量。为了达到现场试验加入促凝剂及变更配比来缩短胶凝时间。我们要保证浆液的和易性、流动性和初凝强度。根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来缩短胶凝时间。改善土体的流塑性、保持进出土顺畅并有效控制出土量，确保盾构掘进过程中地层不失水沉降。这是我们采取的合适的地层改良措施，工程采用的浆液及其注入的效果直接关系到车站结构及轨道沉降，依据线路埋深及地质情况，合理控制注浆压力、注浆应均匀、压力适中，如果注浆压力过小，可适当加大注浆量以使注浆压力满足要求，保证管环背后填充密实，必要时可多次重复注浆，注浆量与掘进速度匹配，保证整个注浆过程连续，穿既有线期间应保证盾尾密封有效，避免发生因盾尾漏浆而导致实际注浆量减小的情况

3.4 做好后期实时监测以及维修养护工作

工程在验收之后，有关部门应该对铁路隧道下穿既有高速公路隧道工程进行实时监测，时刻关注其运行状态以及地层是否稳定，一旦发现问题立即联系施工人员进行维修。

4 结语

由于铁路隧道下穿既有高速公路隧道工程的施工技术专业性强、技术性强、综合性强，具有一定的施工难度，因此在施工前，施工单位一定要做好相关的准备工作，不断优化设计防范，选择质量好的施工材料，控制施工技术，尽量降低铁路隧道工程对既有高速公路隧道造成的影响。尤其在交叉地段，两个工程距离非常近，施工的时候要采取有效措施，避免新建工程的施工影响既有工程，从而造成重大的公路安全事故。

参考文献：

[1] 张飞进.盾构施工穿越既有线地表沉降规律与施工参数优化[D].北京工业大学，2006.

[2] 张风祥，傅德明，杨国祥，等.盾构隧道施工手册[M].北京：人民交通出版社，2005.