地铁隧道下穿铁路桥梁施工技术的探析

朱琳

摘要：现代城市交通线路对外呈现出复杂化的发展态势，交叉立桥的情况随处可见。人们对地铁工程环境与建设质量提出的要求有不断提升的趋势，这提示地铁工程在建设期间，在确保质量安全的基础上，还需加强对本地建筑物的维护力度，尤其是桥梁项目安全性。在这样的背景下，隧道下穿扩大基础桥梁施工技术被提出并开始使用。同时在轨道交通施工中，区间隧道下穿铁路桥梁时，区间隧道施工对桥梁将会产生重要影响。施工技术应用中，需要考虑隧道开挖和承载力与桥梁本身负载之间关系，以提升施工安全性。本文结合搭地铁隧道桥梁项目实例，着重介绍了盾构施工技术，并对力学构造和施工流程进行了分析，随后，又围绕地铁隧道下穿桥梁施工其他适用技术展开了讨论，其中包括隧道顶部加固、超前支护施工和台阶施工技术等。

关键词：铁路桥梁;地铁隧道;盾构下穿挖掘

1盾构施工技术

地铁隧道下穿扩大基础桥梁的施工程序有：（1）建设土层;（2）垫高;（3）冲洪积层填土;（4）末期对新湿的冲洪积层填土实施更新措施。在此流程中，需遵照的基础施工原则是为被下穿铁路桥梁建设创造优良基础，实现对土层的稳定性建设，提高其结构安稳性。

2工程概况

在地铁工程总长度为1485M，地质勘查报告显示某工程穿越的土层类型以粉质黏土为主，标准断面高程为6.2M，覆土埋设深度取值范围为15.3～22.1M，隶属于浅埋隧道。现已知区间隧道为K14+537～K14+586下部穿行地铁3号线部分站区，并且A、B站分别列为特级、一级环境安全风险点。该地铁线的施工采用矿山法为主的开挖工艺，衬砌结构为马蹄形复合式，隧道的外顶标高与现有车站的外底标高之间相距的最大值1.08M，最小值为0.93M。地铁运营部明确规定，在新线施工过程中，现有线路一定要处于正常运营状态，这在很大程度上增加了工程的施工难度。经现场勘测发现，3号线A站区处于B站区车站正上方的位置，有48M的长度，其中间两跨为连续梁结构，简支梁在两端，采用扩大基础。区间隧道的中心线与桥基的水平距离相距14.2M。顶部和桥基垂直距离为17.3M。现有车站结构上部有防爆层覆盖设计，厚度在0.5～1.2M，且在地面下埋置0.5～1M。3施工方案

3.1综合施工方案

为实现对现有结构沉降过程的有效控制，需要提前对具体的施工方案和路线进行拟定。对于新建区间隧道施工，目前拟定出了1套施工方案：采用台阶法对区间隧道穿越桥区段进行施工，穿越既有车站区段采用CDE法施工，在对隧道区间进行开工时要从桥基两端开始进行，相对施工。在区间隧道距既有线两端20M位置创设注浆工作室，并在工作室内做水平旋喷桩，可以对既有隧道两端拱顶及其土体起到一定的固定作用。目前，隧道两端拱部的旋喷桩长度为20M，经由现有线下部隧道两端旋喷桩长度为64M，在中掌子面挖掘过程中建议使用断面注浆法实现对土体的有效加固。从监测结果以及现有资料分析得知，现有隧道的结构安全达到临界状态。但新建隧道与现有车站之间的间隔土层极为薄弱，仅仅只有1.05m，在开挖施工过程中很可能会形成围岩的二次扰动或者直接影响到地层结构的完整性，导致现有车站发生沉降。而且在上部列车运行时也会给新建隧道带来一定的冲击影响，若使用传统加固措施就难以实现对现有车站的有效支撑。结合已有工程案例及既往施工经验，本隧道工程在施工期间为实现对地铁3号线车站沉降情况的有效缓解，确保运行安全，计划在下穿区施工段，对新建隧道顶部进行早期支护时，采取与车站结构底板紧密相靠的形式，对上下2条隧道间隔涂层实施剥离措施，促进2个结构的“零距离”接触。具体施工方案是[3]：在隧道下穿到车站正下方时，隧道断面由原来的马蹄形改变成正方形，按照一定的间隔距离，在早期支护上加上千斤顶，当早期支护形成闭锁成环后，迅速使用千斤顶形成顶力，不但可以给下部地基土形成良好的挤压作用，增强地基承载能力，同时，也能保证早期支护顶部和既有车站底板结构顶二者的紧凑性。在早期支护形成闭合后，要快速对壁后进行回填注浆。并用型钢将有千斤顶安置断面上的格栅钢架替换掉。

3.2工程风险和铁路控制标准

以往大量的施工实践表明，盾构结构对地层形成的影响相对较小，在地铁工程施工期间地表沉降问题易于控制，处于运营状态的地铁对地表沉降表现出较高的敏感性，故而研究相对合理的盾构结构。若经检测，发现沉降量超过铁路行业既定的沉降标准，那么，施工操作会造成地表出现不同程度的移位和變形量，情节严重时会导致整体轨道沉降或者不同区段轨道的沉降显现较明显，前后凸凹不平会损伤铁路设备设施的性能，为铁路运营过程埋下安全隐患。故而，在对盾构结构施工前，一定要全面检查施工方案与机械设备，借此方式保证地铁铁路运营过程中结构的相对稳定性，铁路运营轨道运行也无异常。

某市拟新建一条地铁线路，该线路全长30km，中途停靠车站数量为25个，横跨该市5个行政区。地质勘察结果表明，项目所在区域地形相对平坦，地表覆盖层为素填土，由砖块、黏性土和砂石混碎土构成，隧道上部为沥青路面，某段下穿铁路既有桥梁。地铁隧道下穿铁路桥梁方案隧道开挖采用方法为矿山法，上下台阶的间距约为4m，设计人员利用数值模型对开挖过程进行模拟，模拟过程以上台阶开挖为开端，由下台阶开挖工作告一段落结束。

项目施工所用盾构机，主要分为刀盘/盾体/电气系统等部分。设计人员出于提高盾构挖掘注浆质量的考虑，遂决定在最后一节台车上，对注浆设备进行加设，真正做到在不停机的前提下，使注浆要求得到最大程度满足。事实证明，改良土体的积极作用，主要可被归纳为：其一，提高测算土层压力的准确性;其二，通过盾构机积压的方式，加快填充盘土层旋转并沉降的速度。对本项目而言，改良土体的初衷是严格控制出土量，避免由于出土量不符合预期，而引发不必要的问题。

3.3径向注浆

回填注浆是项目施工不可缺少的环节，通过浇注空隙和未浇实区域的方式，对混凝土结构的整体性进行凸显，另外，这样做还能使土体更加稳定，从根本上解决混凝土泄露等问题。基于地铁隧道桥梁开展转换作业，通常需要用到径向注浆技术，本项目也不例外。在实际施工时，施工人员考虑到环境给项目带来的影响，遂决定将重心放在控制注浆方向上，这是因为只有以项目施工所提出需求为依据，对注浆分布曲线加以调整，才能使其优势得到充分发挥。利用盾构机开展注浆作业，可为注浆沉降效果提供有力保障。要想使盾构顺利通过，关键是借盾构机之手，对盾构系统进行相应的注浆处理，在落实相关工作时，施工人员应确保注浆压力值始终0.3～0.4MPa，注浆压力值过大或过小，均会给施工安全性带来不利影响。

4结语

提升铁路建造施工的技术水平，一定要娴熟掌握建筑施工流程及各项参数，包括施工目标对象的土质、车站结构、同步灌浆、掌控地表沉降、优化土地构造、维持开挖面的稳定性等。只有严格依照相关标准落实隧道下穿扩大基础桥梁建设中的各细枝末节，方能保证工程施工质量及铁路运输安全性。此外，在地铁隧道施工中，重点研究了隧道下穿铁路桥梁适用技术，例如，隧道顶部加固、对隧道开挖工序中的不稳定部分进行超前支护，并通过改良土体、径向注浆和台阶施工等方式，对施工技术进行了强化，确保地铁隧道施工有序开展。

参考文献

[1]谢建伟.浅谈地铁隧道下穿铁路桥梁施工技术[J].河南建材，2018（02）：141-142.

[2]周元元.地铁隧道下穿铁路桥梁施工技术的探析[J].工程建设与设计，2018（06）：200-201.

[3]佘才高，韩高孝.地铁盾构隧道在岩层中下穿高速铁路桥梁时的施工参数研究[J].城市轨道交通研究，2015，18（06）：90-93+99.

[4]闫辰骞.浅谈地铁隧道下穿铁路桥梁施工技术[J].中华民居（下旬刊），2013（04）：329-330.

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