探析地铁盾构隧道下穿既有铁路沉降控制

探析地铁盾构隧道下穿既有铁路沉降控制

王健

江苏盛华工程监理咨询有限公司 江苏省徐州市 221000

摘要：在社会经济快速发展带动下，城市轨道交通建设水平也得到了显著提升，而随着地铁建设工程项目的不断增加，既有铁路的差异沉降、整体沉降现象也时有发生，给铁路带来的影响较大。所以，要联系实际情况，以科学合理的施工措施来有效控制地铁盾构施工控制，尽可能减少给既有铁路带来的影响，为列车正常运动与运营安全提供保障。

关键词：地铁盾构；下穿既有铁路；沉降控制

前言：就近几年来看，我国轨道交通发展呈现出了明显的增长趋势，且地铁项目在很多城市都在建或者拟建，也通常都是以盾构法来施工的，所以，在基于这一方法来进行隧道施工时，难免会给其开挖面或是周围土体带来扰动，进而引发地层损失或是沉降的情况产生。因此，在遇到地铁隧道，需要下穿地面铁路区间段的时候，为了给铁路列车的安全运行提供保障，要严格控制盾构下穿造成的施工扰动，特别是沉降变形的控制应给予足够重视。

一、地铁盾构下穿既有铁路的风险

首先，地层沉降会影响轨道。土体出现沉降时，既有铁路轨枕的支撑面会在土体沉降中出现下沉情况，也会给既有铁路轨道多支座超静定系统带来不利影响。列车运行时，因为受到动荷载作用，下沉的轨枕会发生较大的变形，轨道应力也会因此大幅度提升。若土体沉降太大，也极易导致轨道出现断裂现象。另外，既有铁路的轨枕支撑面会有沉降坑形成，列车通过后，会有垂直向上冲击力的形成，再联系列车自振，形成的振动会更大，若情况严重极易引发出轨事故的产生，给人们生命财产安全带来了很大威胁，列车速度越快，可能面临的危险也就越高。

其次，轨道差异沉降发生后，给列车运动带来的不利影响也较为显著。盾构下穿既有铁路过程中，两铁轨之间可能会有差异沉降产生。再加上列车自振，列车振幅会因此大幅度增加，极易产生摇摆运动[1]。

二、地铁盾构下穿既有铁路的影响因素

一是盾构隧道施工不科学。掘进中，周边土体出现异动，开挖面周围土体下沉，又或是破坏地下水平衡，导致孔隙水压力下降，极易产生沉降现象。又或者是未严格按照原设计路线来掘进，会增加对土体的扰动，地表沉降的可能性也会因此增加。

二是注浆影响。盾尾同步注浆能否及时开展，对地表沉降的控制有着直接影响，若同步注浆的注浆量不合理，又或是注浆不及时，无法及时填充管片与土体间的间隙，不仅会导致地层你变性，隧道自身也会产生较大的偏移。

三是盾构机影响。盾构机推进中会和周围岩石、地层产生摩擦，不仅会好破坏原有地层结构，也容易导致地面沉降现象的产生。此外 ，盾构机直径也会影响地表沉降[2]。

三、地铁盾构下穿既有铁路沉降控制措施

（一）科学合理开展盾构隧道施工

一是加固地基。在地铁盾构下穿既有铁路施工前，可以通过对复合锚杆的合理设置来加固铁路桩周围土体，以此来突显土体整体性，为桥桩提供保护。同时，在施工中，还要基于对地铁盾构隧道埋深度、地质情况的综合分析来加固地基，将旋喷桩合理设置在铁路两侧，以免出现浆液大面积扩散的情况，也可以确保地铁盾构下穿既有铁路施工中，可以对土体压力发挥出一定的隔断作用，做到对地面变形作用的有效控制[3]。

二是对推进速度做出合理控制。在实际推进中，可以先采用土压力传感器来将相关数据测出来，并以此来对推进速度做出合理控制，通常情况下，都会将推进速度合理控制在 2 ～ 2． 5 cm/min，为推进速度可以保持稳定状态提供有力保障，保障盾构控制方向的恒定，与出土速度、注浆速度做到协调一致，以免大量纠偏现象的产生。

三是对盾构姿势做出严格控制。地铁盾构下穿既有铁路施工中，一定要将推进轴线把控好，保障推进轴线与原设计轴线的协调一致性，确保轴线可以在盾尾间隙出均匀分布，且还要避免盾尾漏浆情况的产生。

四是结合掘进情况来对掘进参数做出合理控制。针对地铁哥地层理论计算的出土量结果来对实际出土量做出合理控制，然后结合计算值来对土压力值做出合理设定。另外，还要设置推进中的参数，合理设定推进速度、轴线偏差等诸多参数，科学帮助指导实施[4]。

五是基于信息化手段的科学引用来监控盾构施工。地铁盾构下穿施工给既有铁路安全性带来的影响是不容忽视的。因此，一定要联系实际情况，加强施工监控，做到对施工情况的及时准确掌握，及时发现施工中存在的变形问题，并妥善处理，对施工中存在的不合理问题做出不断改进，为各项施工的安全进行提供一定保障。同时，不论是在隧道外，还是隧道内部，都要进行监测点的合理设置，密切监测隧道外的地表沉降、水位监测、线路沉降等。隧道内部沉降监测、围岩接触压力等方面的监测也是重点。在具体施工中，要结合监测结果来对施工参数做出合理调整与优化，以信息化手段来对盾构施工全过程实施的动态管理，特别是沉降施工更要给予足够重视。可以通过高精度连通管的运用来完成自动化监测，对轨道施工情况给予严密监测[5]。盾构通过过程中，可以隔十分钟为工作人员提供一组监测数据，然后将数据分析结果向一线施工人员及时反馈，以便于对施工方案做出合理调整。对监测预警值做出合理设置，施工人员要联系实际，对施工参数做出及时调整，围绕出现的问题来对具体原因做出深入分析，为针对性措施方法的制定与实施提供参考，最大限度的减少或避免地表沉降的产生，以免影响正常施工。

（二）保障同步注浆或及时二次注浆

盾构施工中要注重同步注浆，确保浆液可以处于饱满状态，为此，要对注浆压力做出合理控制。若注浆压力较小，会会减缓浆液的填充速度，引发不及时填充的情况，若有空隙存在也会导致地面变形量变大。若注浆压力较大，会扰动管片外边的土层，进而导致盾构施工后期出现地表沉降的情况。所以，在具体施工中，要对注浆压力做出严格把控。一般情况下，同步注浆与盾尾之间的联系非常密切，注浆压力要合理控制在 0． 15 ～ 0． 25 MPa，同时进行浆液的合理配制，确保浆液将间隙充分填充后的六到八小时内可以实现初凝。此外，引用跟踪注浆方法，对盾构施工的后期沉降做出合理控制。后期沉降发展速度一般都比较慢，但累计值还是比较重要的，一般都占据总沉降量的一般。后期沉降一般都是因为固结沉降引发的，基于此，可引用跟踪压注固浆液的方法来对后期沉降做出有效控制。

二次补浆一定要及时进行，为盾尾管片和地层间隙密实提供保障。管片脱开盾尾大约5环的时候，相关工作人员要联系实际情况，及时的开展二次注浆工作，注浆量一般都是同步注浆的百分之三十。其还要考虑到上次注入的浆液凝固后，，会因为收缩现象而形成空隙。基于此，在地铁盾构施工中，要联系实际，以多次少量补浆这一方式来完成补浆。二次补浆具体什么时候进行，一般都是由地铁盾构施工中地面的沉降情况来决定的。此外，盾构推进连续性也要给予有力保障，在最后面的台车上进行补浆车的设施，结合需求来进行浆液的合理储备。

（三）注重盾构机的合理选择

在选择盾构机的时候，一定要对其安全、可靠性，以及经济型与技术先进性等方面做出充分考虑，选择的盾构机要尽可能避免引用一些辅助施工方法，为盾构施工开挖面的稳定性，更好的石英围岩条件提供保障。另外，还要基于对地铁盾构下穿既有地铁的周边地质情况，还有沿线地形、隧道断面尺寸等方面的综合分析来选择可以更好适应该地质条件的掘进盾构机，以此来为后续施工的安全、顺利进行，以及尽可能的减少给既有铁路带来的影响提供支持。

结语：总而言之，地铁盾构下穿既有铁路施工对列车的运营安全有着直接影响，施工单位应给予足够重视。在具体施工中，通过对地铁盾构下穿既有铁路沉降影响因素的综合分析来为之后针对性控制措施的制定与实施提供有力参考。这样既可以为之后盾构下穿既有铁路施工沉降的有效控制提供保证，也能够为各道工序的顺利开展提供参考价值更高的理论依据，从而最大限度的减少质量、安全稳定的产生，取得理想施工效果。

参考文献：

[1]侯越生.地铁盾构下穿既有隧道沉降控制技术[J].技术与创新管理,2022,43(05):550-559.

[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(08):1185-1191.

[3]何明华.地铁盾构隧道近距离下穿既有铁路隧道安全性分析[J].低温建筑技术,2019,41(08):111-114.

[4]王辰晨. 地铁隧道盾构下穿既有铁路沉降控制与设计研究[D].西安科技大学,2018.

[5]张恒臻. 地铁盾构隧道下穿既有铁路沉降分析与控制研究[D].北京交通大学,2015.