盾构穿越既有地铁运营线安全防控

盾构穿越既有地铁运营线安全防控

周立伟

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安徽省芜湖市241000

摘要：随着我国社会的不断发展，轨道交通盾构穿越铁路施工技术的使用次数将会越来越多，所以施工人员必须重视对相关技术的研究，不仅要对未来可能遇到的问题进行了解，更要掌握相应的解决措施，只有这样才能使轨道交通盾构穿越铁路施工的质量达到要求，从而使轨道交通盾构施工技术穿越铁路的目标能够真正完成。

关键词：盾构穿越；既有地铁；运营线；安全防控

前言

广州市轨道交通七号线二期工程项目经理部施工范围包含“两站三区间”，即科丰路站、萝岗站、加庄站～科丰路站区间、科丰路站～萝岗站区间、萝岗站～水西站区间。标段全长5.527km，位于广州市黄埔区，线路由南向北敷设，经过科丰路、广深高速、开泰大道、新阳西路、开创大道、香雪三路及盈翠公园。车站采用明挖法施工，区间采用盾构法施工。

一、穿越工程特点

根据以上工况分析，穿越工程有以下特点。(1)穿越段上部有暗浜，地下水丰富，且下部有承压水，地质条件差。(2)穿越段上部有隧道、管线及建构筑物，被穿越隧道正常运营，环境条件差。(3)穿越隧道与被穿越隧道之间最小间距仅3．417m，穿越影响长度近220m，穿越施工周期长。(4)被穿越隧道地铁正常运营，不具备加固条件，且与穿越工程间距小、长度大，两者近于平行，环境控制与施工难度均非常大。(5)工程工期控制要求高，不允许施工有任何闪失，对施工技术和管理均提出挑战。

二、盾构施工技术注意事项

1.盾构掘进施工的速度

在盾构施工过程中，其掘进施工速度直接影响着地面的稳定性和施工的周期。在实际的掘进过程中，由于要穿过不同的地质层，对盾构掘进施工速度有着一定的要求。同时，掘进速度也受到地面压力、刀盘转速和出土量等因素的制约。因此，要根据掘进的地质层不同，选择合适的掘进速度。

2.土仓压力

在盾构施工过程中，土仓压力是必须要注意的一个问题，其数据信息对整体施工有着至关重要的影响。在施工中，前期已经挖出的土方会进入到盾构内部，造成内外压力的不均衡，对此要进行必要的调节，以保证整体的压力平衡。为了满足这一要求，在基础之上要设定好土压，并按照相关的计算方法确定压力的范围。

3.灌浆施工控制

灌浆施工是盾构施工中的核心内容，其施工质量直接影响着整个工程的质量，所以必须要对灌浆施工进行严格的控制，只有这样才能确保盾构施工的质量。灌浆施工的整体流程如下：首先将制作好的浆液倒入容器内，再使用灌注设备进行操作。在这个过程中要根据不同的地质层和运输的距离确定浆液的混合比，这样才能保证混凝土最终的凝结时间在可控范围之内。同时，应该将运输过程中的压力控制在一定的范围之内，最终根据盾构机在现场的施工速度确定灌浆的具体时间，确保不留空隙。

4.同步注浆施工

在进行掘进施工时，为了确保施工能够顺利完成，应同时进行注浆施工，根据工程的具体要求进行注浆操作。为了确保注浆的质量满足要求，要以盾构每环为单位进行配比，比如，注浆量应控制在13m3以内，稠度控制在10cm左右，同时选择q可硬性浆液作为首选，因为这种浆液强度高、使用寿命长。另外，浆液之间的配比要结合施工的需要进行选择，要能够配合掘进施工。同步注浆施工要保证盾构上的所有孔位同时进行，以防止管片上浮，在此基础上还要保证浆液的正常流动，孔位之间要有一定的压力差。

5.纠偏工作

纠偏工作事关地面的沉降，直接影响着盾构的施工质量，所以在盾构施工中要引起足够的重视。在实际的项目施工中，纠偏工作一方面要结合盾构施工的实际情况决定，另一方面也要按照穿越铁路的实际情况进行操作，要选用适当的纠偏方法进行，确保纠偏工作的合理性，原则上只要可以满足施工即可。

三、穿越施工主要管理措施

1.建立数学模型，事先模拟工况

根据穿越工程斜交171．22。、穿越段长158．65m、最小垂直距离3．417m、被穿越隧道上部覆土厚度约9．6m等工；兄，在工程实施前先进行了模拟分析。结合被穿越土体参数和有关工况，建立了有限元数学模型进行分析。分析结果显示，当盾构推进时，穿越土层将产生一定地应力损失，对被穿越隧道的影响范围约200m，最大沉降约4．5mm，满足运营地铁隧道一级保护等级要求。

2.编制专项方案，组织专家论证

隧道穿越施工属于危险性较大工程，必须编制专项施工方案。项目承包单位在模拟分析、充分调研和反复论证的基础上编制了穿越施工专项施工方案。方案经过承包单位技术负责人批准、监理审核后组织专家论证，论证通过后组织实施。

3.模拟施工

盾构掘进施工前100环一般要进行模拟掘进施工，目的是收集盾构掘进相关参数。由于本次穿越施工难度相当大，除盾构始发后100环进行模拟施工外，在穿越施工前还进行了一次模拟穿越施工。根据模拟计算结果，本次穿越施工设置了穿越前30m模拟段，穿越后30m控制段，以确保盾构掘进施工不影响上面运营地铁隧道。

4.信息化施工

信息化是盾构穿越隧道施工的眼睛，是确保周边环境和运营隧道安全的保障。在工程实施前，首先在隧道推进线路地面、建构筑物及运营隧道内布置监测初始点，并测量初始值。平行于隧道轴线的地面监测每5环设置l点，垂直于隧道轴线的地面监测每50环设置l组，每组9点，距离隧道轴线分别为2m、3m、6m和9m。在穿越实施过程中，周边环境定期测量，运营地铁隧道内采用美国SLOPEINDICATOR公司的电水平尺和CRl0自动数据采集器，进行24h不间断动态监测。监测数据第一时间反馈给盾构掘进控制台，以随时调整盾构掘进及注浆参数。另外，隧道掘进时及时测量盾构姿态，及时小幅度纠偏，以减少周围土体扰动，降低对运营隧道的影响。

5.保驾护航

盾构出洞前经过了严格验收，特别是盾尾油脂加注质量等关键部位。在盾构穿越前对盾构机及后配套设备、电瓶车、行车吊、压浆设备等主要设备进行检查保养，确保无故障。在盾构穿越掘进过程中，配置有经验的维修人员保驾护航。同时，建立设备供应单位24h联系渠道，以便及时供应故障零件。

6.应急反应

应急预案在专项方案论证时一同由专家进行了论证。项目部和业主、监理、街道、地铁运营等各单位成立应急领导小组，形成联动机制，在正式穿越前已和各方进行了一次模拟应急演练，包括地面塌陷，运营车站人员疏散等，一旦有应急情况发生，立即启动应急预案。

四、其他措施

盾构穿越施工应做好以下几点工作。(1)做好策划。无论是运营隧道，还是建构筑物，穿越施工前均必须做好调查研究，摸清被穿越体的工况，评估穿越施工对其的影响，制定具体保护和穿越措施。(2)做好模拟。针对穿越体在穿越前做好模拟施工，收集穿越施工的具体参数，以便能顺利穿越。对于像穿越原2号线车辆段出入场线这样穿越周期长、没有事先保护措施的特殊工况，应建立数学模型进行模拟分析。(3)做好保驾护航。在穿越前一定确保穿越设备可靠。在掘进过程中，一定要做好保养，确保设备不带病作业。(4)做好过程控制。根据模拟施工参数及类似工程经验，在掘进过程中做好压力、速度、注浆、拼装等管理，根据监测数据做好盾构姿态控制。(5)做好信息化施工。信息化施工是穿越成功的保证，在穿越施工过程中一定要做好信息化施工。对于像穿越原2号线车辆段出入场线这样的特殊工况，一定要使用电水平尺等自动监测设备24h连续不断动态监测，及时采集数据。(6)做好应急预案。应急预案一定要有针对性，诸如设备故障24h保修、监测报警处理等待。应急领导小组一定要由具备决策能力的人任组长，应急物资一定要落实。一旦有应急情况出现，立即启动应急预案。

结束语

盾构穿越施工．是考验综合分析能力、施工经验、技术水平及组织管控的过程。通过对各种不利因素带来的潜在风险的综合分析及研究的同时．针对各种风险的特点．有的放矢地制定完善的技术、应急措施，将工程施工对周边环境的影响程度控制在计划范围内．是成功的关键和唯一路径。

参考文献：

［1］罗文静，唐志辉，农兴中.地铁盾构隧道下穿运营铁路的设计思考与对策研究［J］.施工技术，2020，49（13）：

［2］唐志辉.地铁盾构隧道近接下穿既有铁路隧道加固范围优化设种计—以南宁地铁4号线下穿既有槎路隧道为例［J］.隧道建设（中英文），2020，40（8）：