淺談地鐵隧道下穿鐵路橋梁施工技術(shù)

張賀

摘要：本文研究的主要目的是在交通道路工程建設(shè)大力推進(jìn)與基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善的背景下，強(qiáng)調(diào)地鐵隧道下穿鐵路橋梁施工工程技術(shù)的重要性。通過以盾構(gòu)下穿鐵路橋梁施工技術(shù)為切口，明確具體施工技術(shù)工藝，并分別從鐵路與橋梁施工兩種類型出發(fā)，分析其施工全程所涉及的技術(shù)手段進(jìn)行分析，以面提升地鐵隧道下穿鐵路橋梁施工技術(shù)含量，進(jìn)而推動國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，滿足人民群眾生產(chǎn)生活需要。此次研究選用的是文獻(xiàn)研究法，通過對相應(yīng)文獻(xiàn)的查找，為文章的分析提供一些理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道;盾構(gòu)下穿技術(shù);鐵路橋梁施工

Abstract： The main purpose of this paper is to emphasize the importance of construction engineering technology of subway tunnels underneath railway bridges under the background of vigorous promotion of traffic road engineering construction and continuous improvement of infrastructure. By taking the construction technology of shield tunneling under the railway bridge as the cut， the specific construction technology is clarified， and starting from the two types of railway and bridge construction respectively， the technical means involved in the whole construction process are analyzed， and the subway tunnel underpassing is improved. The technical content of railway bridge construction will further promote the construction of national infrastructure to meet the needs of the people in production and life. The literature research method is selected for this study， and some theoretical foundations are provided for the analysis of the article by searching the corresponding literature.

Keywords： subway tunnel; shield tunneling technology; railway bridge construction

隨著我國城市化的不斷推進(jìn)，對于交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的訴求也日益增加，地鐵隧道工程作為城市交通網(wǎng)絡(luò)中的重要一環(huán)，其以地下施工為主占地面積較小。下穿鐵路橋梁施工技術(shù)作為地鐵隧道工程建設(shè)過程中的核心施工工藝，其中的盾構(gòu)下穿技術(shù)在實(shí)際工程建設(shè)過程中應(yīng)用廣泛，對行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展意義重大，目前亟須總結(jié)相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)為后續(xù)的工程建設(shè)提供理論依據(jù)與實(shí)踐基礎(chǔ)。因此，本文此次研究的內(nèi)容和提出的策略對提高地鐵隧道下穿鐵路橋梁施工技術(shù)水平具有理論性意義，對完善城市交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)具有現(xiàn)實(shí)意義。

1.盾構(gòu)下穿鐵路橋梁施工技術(shù)概述

地鐵隧道下穿鐵路橋梁施工技術(shù)包括盾構(gòu)下穿鐵路挖掘技術(shù)與臺階法施工技術(shù)，其中盾構(gòu)下穿鐵路挖掘技術(shù)包括對鐵路橋梁路基的土體改良工藝與把控鐵路橋梁曲線的徑向注漿工藝。

1.1土體改良工藝

地鐵隧道工程由于本身的地下施工特點(diǎn)，其施工全程必須要對施工環(huán)境內(nèi)的土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免由于承重失衡造成的坍塌與滲水風(fēng)險(xiǎn)。作為長期應(yīng)用于地下的盾構(gòu)下穿鐵路施工技術(shù)，土體改良技術(shù)是其內(nèi)部最為關(guān)鍵的工藝。我國土地幅員遼闊，地質(zhì)結(jié)構(gòu)也復(fù)雜多樣，在實(shí)際地鐵隧道工程中常見粉砂土層與微承壓水層，該類型土質(zhì)結(jié)構(gòu)較為脆弱松散，無論對于外部工程本體或內(nèi)部地下水而言皆不具備較好的承壓效果[1]。盾構(gòu)下穿鐵路橋梁施工技術(shù)通過設(shè)備刀盤對目標(biāo)土層進(jìn)行打孔灌漿，封閉原有土層內(nèi)部泡沫式的結(jié)構(gòu)并大幅降低施工環(huán)境土質(zhì)的流動性，這使得目標(biāo)土層具備了更強(qiáng)的承壓能力與穩(wěn)定性質(zhì)，同時(shí)盾構(gòu)設(shè)備的積壓旋轉(zhuǎn)作用將促進(jìn)填充裝置內(nèi)部的土體得到進(jìn)一步的沉降轉(zhuǎn)換，以精準(zhǔn)控制施工出土的最終數(shù)量與質(zhì)量。

1.2徑向注漿工藝

地鐵隧道橋梁工程作為交通服務(wù)設(shè)施建設(shè)工程為了滿足在投入使用過程中較強(qiáng)的靈活性，其工程施工過程中囊括眾多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地鐵轉(zhuǎn)換施工作業(yè)，而地下盾構(gòu)下穿鐵路施工技術(shù)中的徑向注漿工藝則是專門針對轉(zhuǎn)換施工作業(yè)中的。徑向注漿工藝要求通過比對注漿分布曲線的方式對徑向注漿的方向進(jìn)行嚴(yán)格控制，為盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的通過預(yù)留出空間[2-3]。保證注漿施工達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以保障隧道橋梁建設(shè)工程中的科學(xué)性。在實(shí)際施工過程中徑向注漿工藝需要利用盾構(gòu)完成對沉降的控制，現(xiàn)代化盾機(jī)設(shè)備內(nèi)置專業(yè)后盾注漿處理系統(tǒng)，可以將內(nèi)部壓力數(shù)值控制在安全范圍內(nèi)。

2.盾構(gòu)下穿鐵路施工技術(shù)措施

2.1施工前工程設(shè)計(jì)依據(jù)

盾構(gòu)下穿鐵路施工技術(shù)需要在工程開始前充分調(diào)查鐵路工程本身的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、功能設(shè)計(jì)以及施工環(huán)境條件。在對鐵路本身的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查中需要著重關(guān)注鐵路道床、路基以及鋼軌等組件的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，在對鐵路進(jìn)行功能設(shè)計(jì)相關(guān)調(diào)查時(shí)必須要充分了解其列車運(yùn)營的類型與速度，并重點(diǎn)關(guān)注鐵軌道岔結(jié)構(gòu)的設(shè)置，在對鐵路進(jìn)行施工環(huán)境調(diào)查時(shí)需要關(guān)注鐵路路基工程下方的水文地質(zhì)背景。

2.2施工中工程技術(shù)保護(hù)

盾構(gòu)穿越鐵路對施工環(huán)境與預(yù)穿鐵路工程的穩(wěn)定性要求較高，在工程正式開展前必須要針對實(shí)際施工中的環(huán)境變量進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析評估工作，風(fēng)險(xiǎn)評估數(shù)據(jù)將成為重要的鐵路下方穿越方案的設(shè)計(jì)依據(jù)，為了保證風(fēng)險(xiǎn)的有效規(guī)避與排查，監(jiān)理單位還可以建立針對局部的專項(xiàng)監(jiān)測施工方案。目前在盾構(gòu)下穿鐵路施工技術(shù)中常用的施工環(huán)境加固多采用袖閥管注漿工藝，但由于鐵路交通線路較高頻率的使用特性，在管注漿施工前地鐵隧道施工單位需要積極與鐵路單位進(jìn)行溝通，避免施工加固工程對原有鐵路交通線路的擾動。同時(shí)在鐵路下進(jìn)行的地鐵隧道的盾構(gòu)下穿必須要同時(shí)考慮兩者的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與穩(wěn)定特性，受限于路上鐵軌的管片結(jié)構(gòu)在承壓過程中易發(fā)生的下陷病害，可以在對地下進(jìn)行相應(yīng)的針對性加固的同時(shí)，通過對地上鐵軌加刷防水層的方式，防范地下與地上連接處的積水滲水及水土流失情況[4-5]?？紤]到鐵路下方土質(zhì)長期受壓，在正式盾構(gòu)穿越工程施工前，必須要對施工現(xiàn)場進(jìn)行完備的勘探工作，并利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)將土質(zhì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入下穿模型，根據(jù)土層壓力系數(shù)，尋求最優(yōu)的鉆探速度與路線，考慮到數(shù)據(jù)測探與運(yùn)算的合理誤差，在實(shí)際施工過程中應(yīng)當(dāng)使盾構(gòu)正面土壓力數(shù)值設(shè)定略高于理論數(shù)值，使得盾構(gòu)切口處的地層區(qū)域出現(xiàn)微小的隆起量以平衡盾構(gòu)背土?xí)r地層的整體沉降量。

3.盾構(gòu)下穿橋梁施工技術(shù)措施

3.1施工前工程設(shè)計(jì)依據(jù)

盾構(gòu)下穿橋梁施工技術(shù)需要在工程開始前充分調(diào)查橋梁工程本身的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、功能設(shè)計(jì)以及施工環(huán)境條件。在對橋梁本身數(shù)據(jù)調(diào)查中重點(diǎn)關(guān)注橋梁樁基間距、厚度以及細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，在對橋梁進(jìn)行功能設(shè)計(jì)調(diào)查時(shí)重點(diǎn)關(guān)注橋梁線路構(gòu)成、建設(shè)年代以及設(shè)計(jì)功能，在對橋梁下穿進(jìn)行施工環(huán)境調(diào)查時(shí)重點(diǎn)關(guān)注施工環(huán)境的水文地質(zhì)背景。

3.2施工中工程技術(shù)保護(hù)

與盾構(gòu)下穿鐵路施工類似，盾構(gòu)下穿橋梁也需要做好一定的風(fēng)險(xiǎn)專項(xiàng)評估方案與風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對預(yù)設(shè)方案，并在此基礎(chǔ)上對施工環(huán)境進(jìn)行加固改造。現(xiàn)階段常用于盾構(gòu)下穿橋梁工程的加固技術(shù)主要依賴于盾構(gòu)設(shè)備內(nèi)部的擠壓功能與灌注功能，盾構(gòu)設(shè)備可以在土體掘進(jìn)過程中利用自身重力對土體結(jié)構(gòu)進(jìn)行擠壓，降低土壤中的空氣孔隙，同時(shí)也會結(jié)合灌注樁技術(shù)，通過在工程邊界出打入鉆孔灌注樁的方式對施工環(huán)境外的松散土壤進(jìn)行阻擋[6-7]。具體的灌注樁隔離工程要求隔離樁以間隔0.2m的方式在工程隧道外圍1m處進(jìn)行連續(xù)布置，同時(shí)為保證隔離樁的有效性與穩(wěn)定性其樁長需要延伸至盾構(gòu)構(gòu)底2m處并同時(shí)采用鋼套孔保護(hù)工藝以避免塌樁[8]。為進(jìn)一步保證盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在施工開展前還需要在盾構(gòu)各方向3m的方位內(nèi)的土體采用攪拌樁、灌注樁與旋噴樁等方法進(jìn)行提前加固。在盾構(gòu)設(shè)備正式進(jìn)行穿越作業(yè)前需要根據(jù)工程勘探數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)科學(xué)的掘進(jìn)數(shù)值，保證穿越作業(yè)中盾構(gòu)切口處的掘進(jìn)壓力與橋梁土層壓力之間達(dá)成受力平衡結(jié)構(gòu)，以求盡量少地驚擾周邊土層，并在此基礎(chǔ)上以最佳的盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)進(jìn)行勻速不間斷的開挖工作，重點(diǎn)避免機(jī)頭上抬、過量超挖以及中途急停[9]。此外還需對盾構(gòu)穿越進(jìn)程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。一旦機(jī)械盾軸偏離原有線路1%以上即可視為盾構(gòu)偏離，此時(shí)必須要及時(shí)展開糾偏工作，糾偏工作遵循少次多量的原則，在盾構(gòu)行進(jìn)狀態(tài)下對于平面偏差15mm內(nèi)的單次糾偏量不得超過2mm[10]。

4.結(jié)束語

地鐵隧道下穿鐵路橋梁施工具有跨區(qū)域建設(shè)與施工工程量大的特點(diǎn)，其所涉及工程施工技術(shù)較多，作為地鐵速調(diào)下穿鐵路橋梁施工技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)盾構(gòu)下穿鐵路挖掘技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用展現(xiàn)了優(yōu)越的技術(shù)潛力，對地鐵隧道工程建設(shè)質(zhì)量意義重大。通過本文研究得知，該技術(shù)具體包括土體改良工藝與徑向注漿工藝，基于地鐵鐵路與橋梁兩種施工作業(yè)類型，本文細(xì)致分析了毒狗下穿鐵路挖掘技術(shù)在施工全程的技術(shù)應(yīng)用。

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