研究盾構(gòu)隧道近接下穿鐵路路基施工控制技術(shù)

安子敬

中交四航局珠海工程有限公司

1 前言

目前，隨著我國交通建設行業(yè)的快速發(fā)展，鐵路建設的規(guī)模與范圍也越來越多，在實際施工時，通常采用盾構(gòu)法進行地下隧道的建筑，主要的原理就是在盾構(gòu)機鋼制殼體的保護下完成土體的挖掘、管片的拼裝與襯砌、推進和注漿等工作，也正是因為如此，該施工方法被廣泛的應用于隧道近接下穿鐵路路基的施工建設中，從而有效提高路基工程的施工質(zhì)量，并對一些建筑物進行全面的保護。

2 對鐵路路基施工安全產(chǎn)生影響的主要因素

在盾構(gòu)區(qū)間下穿鐵路路基的施工過程中，對其產(chǎn)生影響的直接因素就是建筑物的不均勻沉降和傾斜，而具體沉降與傾斜的程度則直接取決于盾構(gòu)法的施工控制、工程項目施工范圍內(nèi)的地址條件、盾構(gòu)機器的選型、構(gòu)筑物的機構(gòu)類型、隧道的覆土厚度、建筑物之間的位置關(guān)系。而為了能夠更好的控制盾構(gòu)對鐵路路基施工的影響，必須要對影響因素進行深入的分析與研究，而后結(jié)合具體的情況設計施工方案，確保各項施工手段能夠得到精心的布局與組織。

3 盾構(gòu)隧道近接下穿鐵路路基的主要施工技術(shù)

3.1 施工前的調(diào)查工作

應對擬穿越的既有鐵路進行調(diào)查，其具體的調(diào)查內(nèi)容為：①鐵路路基工程項目所在地的地質(zhì)條件和水文條件；②道床結(jié)構(gòu)和其尺寸；③路基與其周圍建筑物的尺寸和結(jié)果；④鐵路運營后的時速；⑤建設年代；⑥軌枕的類型；⑦縱斷面的尺寸；⑧平面線路；⑨列車的運營情況；⑩道岔的情況。

3.2 實施針對性的保護手段

（1）針對盾構(gòu)隧道近接下穿鐵路路基施工所造成的影響和風險進行全面的評估，確保評估結(jié)果的真實性，在評估報告中，應包括以下內(nèi)容：變形控制的具體指標與風險分析的具體內(nèi)容。

（2）工程的設計單位，應按照評估報告中的具體內(nèi)容，設計出合理的鐵路路基施工方案，而后再由施工建設單位設計完善的專項檢測方案和專項施工方案。

（3）工程項目施工建設單位，應在實際施工前，針對鐵路路基做好加固處理，通常情況下，多使用袖閥管注漿工藝，在進行注漿時，應與有關(guān)于管養(yǎng)工作的單位進行全面的溝通與交流，從而對鐵路軌道的變形情況進行全面的檢測與檢查，嚴格禁止對鐵路造成擾動。

（4）因為需要考慮隧道長時間使用的穩(wěn)定性，則應重點關(guān)注列車在后期運行時的荷載以及隧道結(jié)構(gòu)的強度，為了能夠達到標準化的要求，可以針對盾構(gòu)穿越區(qū)域內(nèi)隧道的防水結(jié)構(gòu)與管片結(jié)構(gòu)進行強化，并加強盾構(gòu)穿越鐵路正線范圍內(nèi)的連接件和管片結(jié)構(gòu)。比如，可以將中度埋藏的管片結(jié)構(gòu)進行深度埋藏，使連接件的強度能夠有明顯的提升。

同時，在處理荷載時，不僅需要考慮到結(jié)構(gòu)的自重與土體的重量，還應該重點考慮鐵路兩側(cè)的素填土邊坡的堆載，和施工過程中列車的荷載力。在這其中，鐵路兩側(cè)的素填土邊坡應通過平均分布面荷載的方式將其加載到地基表面中，而列車的荷載，則應根據(jù)現(xiàn)行的標準進行確定。

（5）為了能夠使鐵路路線可以保持長時間的安全運營，則必須要對隧道中的防水結(jié)構(gòu)進行等級上的提升，避免鐵路路線在后期使用中出現(xiàn)土體流失的情況，同時，可以采用在管片外周涂抹防水涂料的方法來提高防水的強度。

（6）在進行盾構(gòu)穿越職期間，應做好模擬段和數(shù)據(jù)方面的反饋工作，比如，盾構(gòu)下穿的鐵路路基實際的距離為40m，則應布置好相應的模擬段，而后再采用埋設監(jiān)測點的方法，對盾構(gòu)在此區(qū)域內(nèi)進行掘進時形成的參數(shù)和同步注漿參數(shù)所發(fā)生的變化進行系統(tǒng)化的了解，并將刀盤轉(zhuǎn)速、盾構(gòu)的推進速度、出土量、正面土艙的壓力以及同步注漿的量等相關(guān)參數(shù)進行及時的反饋，從而尋找出該施工圖層中地面沉降與變形的規(guī)律以及具體的推進參數(shù)，為后續(xù)調(diào)整注漿施工參數(shù)與盾構(gòu)掘進參數(shù)提供真實的數(shù)據(jù)，保證鐵路軌道運行的安全以及地面構(gòu)筑物的安全。

對于盾構(gòu)法施工來說，其屬于一個連續(xù)的推進過程，在這過程中主要包括管片拼裝、挖面掘進以及盾尾脫空與同步注漿三個施工階段，這三個施工階段互相交替進行，直到完成整個施工過程。在模擬數(shù)值時，應該將連續(xù)化的推進過程轉(zhuǎn)化成為一個非連續(xù)化的過程進行分析與研究，從而實現(xiàn)荷載與剛度的逐步遷移。在模型中，應考慮開挖面前方所給予施加壓力的荷載，從而模擬出土艙壓力和刀盤推力具有的支護作用。

（7）在進行盾構(gòu)穿越之前，應檢查好所有的設備，定期對其進行檢修，使其能夠保持正常的運行狀態(tài)，這樣就能夠避免盾構(gòu)機在實際使用是出現(xiàn)停頓的情況，而且也要通過檢修工作，保護設備的完好性，在這其中，必須要重點關(guān)注地面行車與注漿系統(tǒng)的情況，在開始進行盾構(gòu)穿越之間對盾構(gòu)機的主機以及其他配套系統(tǒng)進行全面、細致的保養(yǎng)、維修和檢查，對于一些容易損壞的配件，則應備足，從而及時更換，避免耽誤施工時間。

（8）在進行下穿掘進時，必須要對切口平衡土的壓力進行嚴格的控制，結(jié)合模擬段施工的經(jīng)驗，確定好土層側(cè)壓力的系數(shù)，實際的施工過程中，正面土壓力的設定值應在一定范圍內(nèi)高于理論值，這樣就可以使盾構(gòu)切口處的底層出現(xiàn)微微的隆起量，從而對盾構(gòu)背土時地層的沉降量起到平衡的作用。

（9）施工時，必須要對掘進的速度進行嚴格的把控，在盾構(gòu)穿越鐵路路基的過程中，應盡量實現(xiàn)均衡性的施工，將掘進的實際速度掌控在2cm/min～3cm/min之內(nèi)，這樣就能夠降低對周圍土體產(chǎn)生的影響，也可以避免在施工途中耽擱過長的時間。

（10）應對隧道的軸線進行全面的控制，在進行下穿路基施工前，需要將盾構(gòu)機的姿態(tài)進行調(diào)整，是能夠保持良好的姿態(tài)，從而減少對土體造成的影響，同時，采用盾構(gòu)機自帶的測量系統(tǒng)控制盾構(gòu)推進的具體軸線，并在這過程中采用人工作業(yè)的方式進行復核審查，確保掘進軸線。

（11）對于偏量，應對其進行全面的控制，每間隔5環(huán)時，在應對管片進行超前量的檢查，確保盾構(gòu)軸線與隧道軸線之間折角的變化低于0.4%，避免出現(xiàn)猛糾、急糾的情況。

3.3 施工后的相關(guān)技術(shù)手段

完成盾構(gòu)穿越施工后，應針對鐵路路基在施工后的具體沉降情況進行動態(tài)化的跟蹤監(jiān)測，而后根據(jù)監(jiān)測所得到的具體結(jié)果合理的采用技術(shù)手段。

比如，在隧道內(nèi)對該區(qū)域進行壁后的二次注漿時，應在管片的外側(cè)形成環(huán)箍，這樣就能夠避免鐵路在后期出現(xiàn)沉降的情況，如果不能通過該技術(shù)手段對后期的成見進行控制，則應通過地面注漿等措施對沉降情況進行改善。

4 盾構(gòu)隧道近接下穿鐵路路基施工工程的監(jiān)測與管理

在進行盾構(gòu)下穿工程施工時，必須要做好全國的監(jiān)測與管理，施工單位可以委托社會中具有資質(zhì)的第三方檢測單位進行獨立實施。相比與正常的盾構(gòu)掘進作業(yè)過程中的監(jiān)測與管理，下穿鐵路路基的施工監(jiān)測與管理具有明顯的特殊性，具體表現(xiàn)為四個方面。

（1）設置監(jiān)測項目。除了需要做好常規(guī)隧道收斂、地表沉降以及建筑物沉降等項目進行監(jiān)測外，在進行下穿作業(yè)時，必須要與下穿建筑物的結(jié)構(gòu)與其結(jié)構(gòu)特點進行合理的設置，比如鐵路鐵軌的高差、軌道距離、橋梁上部結(jié)構(gòu)的傾斜、三角坑以及對后臺裂縫的觀測等。

（2）設置監(jiān)測報警參數(shù)。通常情況下，監(jiān)測報警參數(shù)的設置有四種方式，首先應是根據(jù)相關(guān)的規(guī)程、規(guī)范進行規(guī)定，具體參照《鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》、《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》以及《城市軌道交通工程檢測技術(shù)規(guī)程》等；其次，應根據(jù)實際的施工情況與施工方案在各個施工環(huán)節(jié)中設置明確的報警參數(shù)；再次，應明確產(chǎn)權(quán)單位的給定，產(chǎn)權(quán)單位其對需要進行盾構(gòu)下穿的建筑物的相關(guān)情況的掌握最為清晰，所以，應結(jié)合多年進行管養(yǎng)的經(jīng)驗與數(shù)據(jù)給定報警參數(shù)；最后應明確專家評審會，利用專家評審會對盾構(gòu)下穿作業(yè)的風險進行評估與評審，專家評審會能夠通過監(jiān)測報警值。

（3）強化監(jiān)測工作的開展力度。在進行盾構(gòu)穿越施工前，應準確的讀取每一個監(jiān)測點的最初值，并在實際的穿越施工中，確保監(jiān)測頻率能夠達到每天2次以上；而在進行盾構(gòu)穿越施工后，則應確保每天的監(jiān)測頻率能夠達到1次以上，直到鐵路路基的沉降變形能夠保持在穩(wěn)定的狀態(tài)。同時，在進行跟蹤監(jiān)測的過程中，中央控制室內(nèi)的值班人員和在現(xiàn)場進行監(jiān)測的人員，應該使用對講機進行隨時隨地的溝通與聯(lián)系，控制室內(nèi)的值班人員應該將現(xiàn)場監(jiān)測人員所傳遞回來的數(shù)據(jù)進行綜合性的分析，而后在將結(jié)論傳遞到盾構(gòu)施工現(xiàn)場中，為盾構(gòu)參數(shù)的確定提供依據(jù)，而后在通過對建筑物與地面變形量的監(jiān)測效果進行檢測與檢驗，使其能夠進行反復循環(huán)驗證與完善，以此來保證施工運輸?shù)陌踩浴?/p>

（4）報警處理與預警處理。當監(jiān)測數(shù)據(jù)的過程中出現(xiàn)報警或者預警的情況時，不僅需要按照計劃好的程序進行報警與預警原因的分析例會，研究與分析應采取的技術(shù)手段，同時也需要按照規(guī)定的程序及時將報警與預警的相關(guān)情況上報給產(chǎn)權(quán)單位，所采用的技術(shù)手段或者是進行消警處理也必須要獲得到產(chǎn)權(quán)單位的許可。

4 結(jié)束語

總而言之，在針對鐵路路基進行盾構(gòu)施工時，很多施工環(huán)節(jié)非常有可能導致周圍的巖土出現(xiàn)變形和沉降的情況，最終導致施工范圍內(nèi)的建筑物出現(xiàn)沉降與位移，這樣就破壞了鐵路橋梁，如果情況嚴重，則非常有可能引發(fā)一系列安全事故，所以，應合理的采用盾構(gòu)隧道近接下穿的施工方法，使其能夠發(fā)揮出支護作用，從而提高使用質(zhì)量與施工效果。