地铁盾构区间下穿铁路既有运营线路施工控制要点分析刘盛举

地铁盾构区间下穿铁路既有运营线路施工控制要点分析刘盛举

刘盛举

沈阳地铁集团有限公司辽宁沈阳110011

摘要：随着我国经济的快速发展和城市化进程的加速，城市交通拥挤和城市环境等问题日趋严重，城市轨道交通进入了大规模建设阶段。由于地铁线路的规划主要是沿城市交通主客流方向布设，城市复杂的交通环境导致了线路在城市道路下方不可避免会下穿、侧穿桥梁等建构筑物。本文就地铁盾构施工下穿铁路既有运营线路从铁路加固及盾构施工技术两个方面进行了简要论述，为后续此类工程建设提供相关经验和参考依据。

关键词：地铁盾构区间；下穿铁路；控制措施

沈阳地铁九号线沈苏西路站至胜利南街站区间全长1.78公里，为双线单圆盾构区间。沿盾构掘进方向，区间先后下穿哈尔滨至大连客运专线马总屯大桥、沈阳至大连铁路框构桥。盾构机选用加泥式土压平衡盾构机。

因地铁隧道施工，必然会对上覆土体产生扰动，引起周围土体的变形和位移。当临近桥梁桩基础时，会引起基础的变形和附加内力，导致桩基础承载力降低，对桥梁的安全性和稳定性造成了危害，同时也给桥梁的运营构成了极大的安全风险。

由于上部铁路既有运营线路对沉降、安全要求较高，盾构机的控制操作难度较高、协调配合量大。为防止盾构在掘进过程中造成既有运营线路区段内的土体下沉，危及行车安全，同时确保盾构在掘进状态下，列车运行荷载作用下的结构稳定，在施工过程中应采取以下措施。

1铁路加固措施

1.1地基加固处理

为提高盾构穿越时铁路路基土体的稳定性，根据地勘资料确定采用水泥浆液垂直静压的注浆方式对沈大铁路框构桥南侧路基部分进行注浆加固。注浆孔间距纵向及横向均为2米，梅花形布置；注浆深度为15米。注浆范围为沈大铁路框构桥以南，至盾构右线外放5米的区域。

施工前期应会同铁路设备管理单位排查注浆区域内受施工影响的铁路设备及管线，做好运营线路内的相关防护及管线排迁工作。

（1）钻机钻孔

钻孔采用机械钻进成孔，施工中应保证无水钻进，严格控制钢花管打设的位置、长度以及打入的垂直度。

（2）花管入孔

花钢管杆体制作好出浆孔后使用钻机吊入孔内。为了保护管壁胶带在吊装过程中不被损坏，在套钢丝绳的地方用棉纱或水泥袋包裹，吊装时钢管要匀速下放，避免损坏封眼胶带，如果有损伤或者破洞，要重新封闭好再下管。

（3）制备水泥浆液

在正式开工之前，现场需要进行注浆试验。根据设计要求的水泥用量、扩散半径等指标，最终确定控制压力、水泥用量、配合比、注浆次数等施工参数。

浆液必须搅拌均匀，采用搅拌机搅制水泥浆液，搅拌时间不少于20分钟，浆液在使用前应过筛，且须在浆液达到初凝前用完，否则作为废浆处理。浆液温度保持在5～40℃，否则采取相应的防寒及保暖措施。进场的水泥必须进行原材料的检测，符合要求后方能进行使用。配料计量工具必须经过检验合格后按照设计配比配料。

（4）压浆

压浆应分序跳孔施工，注浆压力控制在0.2～0.5MPa左右，注浆速率小于30L/min。出现压力急剧上升或压浆管剧烈抖动应立即停止压浆，并迅速打开回浆筏门，避免漏浆、爆管。压浆管采用高压缠丝橡胶压浆管，压浆管的抗压应大于3MPa。压浆接头应保持密闭，不漏浆、泄浆，绑设牢固，不脱落。

当注浆压力0.3Mpa、注浆量小于1L/min，稳压3分钟，可正常止浆；压力注浆施工时，孔口采用止浆塞封闭，浆液搅拌均匀，随拌随用，严防石块杂物混入浆液，确保连续灌注并在灌注前进行过筛处理，以防发生堵管现象。

注浆全过程应加强对轨道及地下管线的沉陷、隆起、位移、倾斜、变形、位移监控和观测，以免危及营业线行车安全。

1.2扣轨防护

对沈大铁路框构桥上部既有铁路运营线路采用3-5-3扣轨进行加固防护。以确保盾构区间下穿既有铁路时铁路行车安全。

施工前应申请施工作业令，并严格按照计划实施，提前做好安全防护措施。严格执行原材料进场检验制度，扣轨梁及其扣件进场后必须对其进行质量验收，防止不合格品进场。严格控制扒道碴的深度和新装枕木的标高，每隔一个轨枕穿入一根横向木枕，新装木枕长度直线段不得小于2.5m，曲线段不得小于3m。用U型螺栓扣件将纵向轨束和横向木枕拧紧，并检查线路状况，防治轨束梁侵限。

施工过程中应安排专人每天进行检查和养护，检查钢轨扣件及木楔有无松动、脱落，螺栓有无松动、裂纹，扣轨梁是否移位等。线路上每过一趟车，应检查线路的技术状况，若有异常应即时处理或报告。每隔七天对螺栓上一次油，以防锈蚀，造成拆除困难。

吊轨梁施工，扣轨加固行车线路，施工过程中及盾构穿越过程中均要求列车减速慢行，限速45km/h，加强运营监测，以确保运营安全。

2盾构机施工技术措施

2.1加强施工监测

在施工的过程中，采用多种通信工具，加强监控量测，将监测数据快速传递给盾构机操作人员及其他相关人员，盾构机操作人员将盾构的施工参数快速传递给相关人员进行分析，通过分析判断及时调整施工参数指导盾构施工。

2.2严格控制盾构推进姿态

盾构掘进进行严格的线形控制和姿态控制，姿态调整不宜过大、过频，减少纠偏，特别是较大纠偏，姿态调整控制在±5mm/环范围内，以避免对土体的超挖和扰动。

2.3确保同步及二次注浆的注浆量及注浆压力

确保同步注浆压力和用量，防止地层变形、提高结构的抗渗性、改善结构受力情况，防止较大沉降的发生，确保管片围岩间隙及时充填密实，同时结合下穿段具体地质情况确保注浆量及注浆压力。

2.4快速拼装管片，减少盾构机停留时间

在隧道开挖过程中洞身围岩塑性区的发展是具有一定滞后性的，通过快速的完成管片拼装的方式来减少盾构在铁路桥范围内停留的时间，从而减少地层变形。

2.5预防盾构非正常停机

进入风险区前对盾构及其配套设备进行全面检查保养，尽快调整好盾构机的施工状态，以最好的状态通过风险区。

2.6检查盾尾密封装置控制措施

在穿越前进行模拟掘进，统计试验段100环的施工工况，如盾尾漏浆发生超过2次，需在盾构进入铁路界限30m范围前，在当前环将油缸推进至最大行程，检查第三道盾尾密封刷的完好状况，如有损坏则对此道盾尾刷进行更换。

2.7管片防水和拼装质量控制措施

指派专职质检人员监控管片防水材料粘贴质量，杜绝止水条脱落、起鼓以及角部不对齐现象，确保管片防水效果，杜绝地下水渗入现象发生；同时，每环拼装完毕后、下环推进时以及管片脱出盾尾后分别三次紧固连接螺栓，以免管片衬砌变形而引起土体变形；在管片拼装方面，应提高拼装质量，杜绝较大破碎，防止隧道漏水，避免引发地面沉降。

2.8做好同步注浆和二次注浆控制措施

盾构穿越铁路区间施工期间，采用同步注浆与二次注浆结合的方式，分别采用表1、表2所示配比。

2.9刀盘前土体改良

穿越的地层主要为圆砾层，采用泡沫剂对土体进行改良。掘进前需及时添加水和泡沫，使渣土在排出时成软塑状，防止渣土过干造成刀盘扭矩过大、卡皮带机、甚至结泥饼，泡沫剂原液用量为100L/环，稀释比例2%-4%，泡沫溶液与空气比例1：5～1：10。根据模拟掘进段泡沫使用情况，对各项注入参数进行调整，最终出土达到松散蓬松的效果。

2.10合理安排施工工序

盾构穿越哈大高铁马总屯大桥及沈大铁路框架桥铁路期间，合理安排掘进出土与管片拼装等主要施工工序的时间，尽量缩短测量、管片、渣土车等待的时间，提高运输效率，维持作业面连续施工，并及时按照设计的排环顺序组织管片材料的下井运输，加快管片拼装作业。

结束语

通过对上述施工措施的严格执行和合理管控，该区间盾构机顺利通过下穿路段，既有运营铁路线路的变形、沉降基本控制在设计范围内，未对铁路运输造成影响。同时，在施工过程中总结了相关参数，为今后施工提供了数据参考。