盾构隧道下穿铁路施工技术研究

陈理

（中铁二十三局集团轨道交通工程有限公司，上海200000）

1 引言

盾构隧道施工穿越铁路施工技术具有风险高、难度大等特点。在具体施工前需要先对路基进行注浆加固。施工人员在施工中可以通过监测调整掘进速度、盾构机姿态，从而有效保障施工的安全性，提高施工质量，满足施工进度要求[1]。而为了确保铁路的行车安全以及隧道施工的安全性，应该对现场的实际情况进行有效的调查，并做好施工设计，认真研究施工图纸，从而使整个工程的施工变得更为安全，有效降低在工程施工过程当中以及隧道行车过程中的安全风险，全面提高施工质量。

2 工程概况

2.1 下穿铁路段的概况

某铁路专用线主要用于货物运输，盾构隧道下穿铁路部分位于冶炼厂站场北端道岔岔首位置，道岔为P43 钢轨9 号单开道岔，岔区前后轨道均为P43 钢轨，线路轨距为1.435m，线路纵坡为2‰，铁路基础面宽度约12～13m。机车重量约138t、牵引重量约2 000t，每天往返列车至少16 趟。

2.2 盾构隧道段的实际情况

由于地铁施工将下穿大量的路面、建筑、桥梁和管线等建（构）筑物，又因为地铁与地下工程建设的特点和水文地质等多方面不确定性因素的影响，地铁与地下工程的建设不可避免地存在许多工程建设风险。为减少对已有城市建筑物、构筑物的干扰，保护已有建（构）筑物的安全，降低工程建设风险是迫切需要解决的重要课题。本文重点研究地铁盾构区间下穿既有城市铁路车站在施工期间可能导致的各种潜在风险因素，对盾构法隧道下穿既有城市铁路施工风险及地面沉降控制技术进行分析，并在此基础上总结类似工程的共同规律。

3 盾构穿越铁路施工技术

根据地质、水文和埋深等因素判别，列车运行通过时的动载对盾构隧道施工安全有较大的影响。为保证行车安全及盾构推进正常施工，施工采取“先加固，后过轨”方案，施工分为2 个主要阶段：第一阶段：盾构推进前，采用轨束梁加固铁路线路，对铁路路基注浆加固；第二阶段：盾构推进和监控量测，盾构施工坚持“保头护尾”的原则[2]。

3.1 路基加固处理

盾构穿越铁路前需对铁路路基进行预加固，地面预加固采用袖阀管注浆加固工艺。加固范围为铁路线路外垂直距离6m 及隧道外结构边垂直距离6m 组成的不规则矩形，加固深度为铁路地基下12m，即成孔深度12m。

3.2 线路加固处理

在盾构施工处理前，应该确保轨道的部分位置使用P43 钢轨材料，之后按顺序进行加固，而且要将原有的道岔进行拆除，并将部分钢轨也进行安装拆除。经过检查人员审核后，确保该轨道符合相关的列车放行条件，再开通线路。而根据相关规定，对于进行加固处理的线路，要确保列车的通过速度不应该超过45km/h[3]。而且当列车通过之后，相关人员还应对该区域加固部分的构件进行检查，判断其是否有发生松动的现象，这样可以有效地保证铁路线路的刚性，并确保其稳定性，从而确保线路在具体的使用过程中不会出现变形问题，为行车安全提供保障。

3.3 盾构施工

在盾构施工之前对铁路设施的周边环境开展相关的调查工作，使用红线来将隧道穿越地表面的中心线进行标识，监测人员则应在施工现场的周围布置相关的监测点，在进行穿越时，每天要定期进行监测，而且主要监测铁路路基的沉降情况，并检查轨道的几何尺寸。通过具体的检测可以得到相关数据，并有效地调整盾构掘进过程中的相关参数，使其姿态能够得到矫正，使其按照原有的设计轴线进行推进。

3.3.1 调整隧道管片

铁路线路可能会影响盾构隧道起顶部的荷载压力，所以在施工过程中，可以通过对管片的内力和抗裂进行检测，从而适当地增加钢筋配筋，并将其注浆孔进行增加。

3.3.2 监控量测

盾构隧道下穿铁路施工过程中对盾构隧道两侧各30m 范围内地表进行系统全面的监控量测。监控量测项目主要包括洞外地表沉降、周围构筑物、管线的变形位移和铁路线路几何尺寸，洞内隧道结构的竖向、水平位移和净空收敛。将监测点尽量安置在对沉降较为敏感的地方，当出现沉降超标现象时，可以对线路的几何尺寸进行及时的检查，并采取相关的养护措施，而如果其所出现的问题无法进行整改，则应该向行车部门进行汇报，然后再采取应急措施。一般情况下，在施工过程中每天需要监测2 次，如果出现异常则应该增加监测次数，并对其进行跟踪监测，当与线路相脱离后，那么应该对路基的变形进行监测一直到数据达到稳定状态。

3.3.3 推进速度

需要对盾构的正面变形进行控制，并确保其匀速推进，减少整个施工过程对铁路所带来的影响，并选择适宜的推进速度。

3.3.4 同步注浆

在把管片安装完成后，相关施工人员应该进行同步注浆，并对注浆压力进行控制，做好理论用量和实际用量的对比。

3.3.5 二次注浆

在二次筑浆的过程当中，需要遵循相应的原则，具体包括低压、多孔、多次、少量以及均匀。

3.3.6 管片拼装

将6 块预制钢筋管片拼装完成后，宽度可以达到1.2m。在拼装过程中，主要采用的是通缝拼装的方式。在拼装过程中应对衬砌环面的平整度进行严格控制。

3.3.7 优化掘进参数

在掘进过程当中，需要对千斤顶的推进速度进行调整，并且相应调整刀盘的转速和排土量，从而确保其推进速度能够符合出土速度。

4 盾构下穿铁路施工过程中的注意事项

盾构下穿铁路施工过程中的注意事项包括：

1）施工前，应该明确线路的曲线、半径、纵向坡度、中线坐标等相关的参数，并做好对参数监测，从而对其推进速度、注浆量等参数进行确定。

2）在对盾构推进过程进行质量控制时，所采取的施工方法应该是信息反馈。通过布置监测点，获得在穿越过程当中地面、铁路等出现的沉降情况。

3）盾构操作人员、监控人员以及养护人员之间应该加强沟通和交流，从而有效地控制施工偏差，降低地层的损失率，有效地保证铁路的运输安全。

5 结语

综上所述，盾构隧道施工穿越具有着风险高、难度大等特点。因此，在具体施工前应该先进行线路加固、路基注浆加固，并通过对施工实际情况的监测来对掘进速度进行调整，从而确保施工安全，提升施工质量。