【关键词】土压平衡；穿越铁路；盾构连续掘进；监测报警；工艺流程
1.前言
城市轨道交通区间盾构施工近距离穿越既有铁路隧道的工程案例不断增多，如不采用先进的施工工艺及控制措施，将会造成重大的安全事故，同时为保证工程项目的顺利进行，往往会影响到上部列车的正常运行，带来较大的经济损失，为此穿越既有铁路隧道安全施工工艺及技术的采用刻不容缓，且能够带来明显的工程效益。本文针对南宁市轨道交通4号线一期工程穿越既有铁路施工实际工况采用列车限速后土压平衡盾构设备连续掘进及实时监测报警技术，获得良好的工程效益。
2.技术特点
上跨铁路隧道正常运行，下穿的盾构隧道可平行施工，在上跨铁路隧道内货运列车限速45km/h后，下穿的盾构隧道施工即可按正常工序进行。采用土压平衡盾构设备进行隧道掘进及管片拼装施工，极大程度地降低了人工劳动强度，缩短施工周期。土压平衡盾构下穿近接铁路隧道采用逐环拼装管片进行施工，施工时的隧道衬砌一次拼装成型，不需要增加额外的衬砌结构施作，可减少建材消耗。采用自动化监测技术施工有利于及时监测隧道结构及铁路轨道的变形情况，每30min/次的数据采集及传输，及时反馈变形情况，信息化施工可排除隧道结构变形过大的风险能够及时采取应对措施以保证施工期间的安全性，也有利于掌握推进情况以及时调整掘进参数。
3.施工工艺流程
.png)
图1 土压平衡盾构超近距下穿既有铁路隧道工艺流程
4.下穿前盾构机机况检查
机械报验要求所有进场机械应先向监理工程师报验合格后方能投入使用。下穿前对盾构机性能进行统一检查，对掘进参数进行统计核查，分析是否异常，确保下穿期间所有机械设备包括盾构机刀盘、刀具处于完好状态快速顺利通过。盾构机同步注浆系统及发泡系统检查与维修，要去对盾构机同步注浆管路进行清理，保证四条注浆管均可使用。对注浆泵进行检查维修以保证两台泵均可正常使用，对注浆压力传感器进行检查维修并保证每个传感器压力显示均正确，对发泡管路进行疏通以确保发泡系统可以使用。对土压平衡系统及数据传输系统进行检查，为指导盾构掘进土压力的显示须正确，掘进数据必须可以传输到地面监控室，以便值班人员了解盾构施工情况，需清理土压传感器，检查传感器的连线，确保土压力在面板显示正确，检查维修数据传输系统以确保可用。
5.下穿前的准备
下穿前将盾构施工计划与铁路运输部门对接，通过行车调度来实现下穿过程中无列车通过或减少列车通过班次。盾构正穿隧道边线前后8环需线路限速45km/h，盾构正穿隧道范围内需进行线路封锁，线路内加固施工期间均为天窗期，车辆停运。线路加固内容主要包括隧道空洞注浆、道砟放置、自动化监测设备安装。重视盾构设备系统参数选择，如刀盘开口率、增加搅拌棒数量、刀具布置合理等，设定合理仓压及掘进速度，保证螺旋机排土通畅，采取渣土改良等盾构施工辅助措施，例如采用渣土分散剂等。配备盾构前体肩部的径向注浆孔，必要时，在盾构掘进过程中同步注入特制膨润土或克泥效，以及时充填盾构机掘进引起的盾体与土体的间隙，减小掘进时的地层损失。
6.穿隧道连续掘进施工
按照关键节点验收要求组织下穿隧道施工前条件验收会，盾构掘进参数的调整须由项目盾构经理审核。确保同步注浆量不得低于施工方案确定数量，二次注浆宜在管片脱出盾尾后3环内完成，洞内跟踪注浆根据隧道监测数据及时实施，动态调整施工参数并确保隧道安全。盾构掘进通过下穿段时，拼装增加注浆孔型管片，对管片注浆孔全环加密的范围，加强洞内二次注浆，充填管片背后的空腔。每隔2环在管片11点、1点位置开注浆孔注双液浆，直到超出管片注浆孔加密区为止，二次补浆注浆量定为0.6方，注入压力2.5～3bar。以自动化监测数据为指导合理进行注浆，当自动化监测数据预警时则采取径向打设小导管对管片外地层进行深层注浆加固，重点是地层损失最大的夹层土区域，弥补盾构掘进产生的地层损失，减小地层扰动，恢复甚至提高地基承载力。自动化监测数据正常时则无需采取径向打设小导管进行注浆，采取普通二次补注浆即可。加强盾构管片结构整体刚度，对铁路隧道下方中心线左右两侧各约16m范围内的钢筋混凝土管片配筋进行加强，同时提高管片连接螺栓的强度等级以提高新建隧道结构承载力。
7.地下变形及地下水位实时监测
主要监测隧道床竖向位移、拱顶沉降及上浮和净空收敛，监测点布置间距为12m。施工前期完成测点布置并采用初始值，初始值观测4次，重复观测结果没有错误时取平均值作为初始值。监测数据接近安全控制值指标的预警值时应提高监测频率，当发现盾构隧道有异常情况或外部活动有危险事故征兆时应进行不间断实时监测，对岩土扰动施工完成后且监测结果正常时可降低监测频率。
要求测孔应布设在隧道附近且距离隧道约2.5m，间距约20m，测孔采用直径90m孔，并要求水位孔的深度在最低设计水位以下。通过水准测量测出孔口标高H，将探头沿孔套管缓慢放下，当测头接触水面时蜂鸣器响，读取测尺读数ai，则地下水位标高Hi＝H-ao，则两次观测地下水位标高之差△Hw＝Hi-Hi-1，根据管口高程可得坑内外地下水位高程，并进行比对后实施报警。
8.结论
本文结合南宁市轨道交通4号线一期工程项目近距离穿越既有铁路隧道施工工况，详细论述了土压平衡盾构超近距下穿既有铁路隧道施工工艺及技术，指出了下穿前盾构机检查的要点、下穿前的准备、穿隧道连续掘进施工、地下变形及地下水位控制的技术要点，获得良好的工程效益。
参考文献：
【1】龚晓南，高有潮.深基坑工程施工设计手册【M】.北京：中国建筑工业出版社,1998.
【2】李志伟.软土基坑开挖对邻近建筑物的影响分析【J】,建筑技术，2019，50（12）：1454-1457.
【3】陈辉，刘伟庆，陆伟东.浅析建立我国城市地下空间工程设计标准体系【J】,地下空间与工程学报，2009,5(S2):1463-1464.
【4】油新光，何光尧，王强勋.我国城市地下空间利用现状及发展趋势【J】，隧道建设(中英文).2019（2）：173-188.
【5】张伯夷，何其方. 城市下穿隧道对已成型盾构隧道保护技术【J】，施工技术，2017，46（17）：32-36.
论文作者:李文龙
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2期
论文发表时间:2020/3/17
标签：盾构论文; 隧道论文; 管片论文; 注浆论文; 铁路论文; 技术论文; 列车论文; 《城镇建设》2020年2期论文;