摘要：在地铁盾构下穿桥梁施工中，针对地铁盾构下穿桥梁的施工工艺及相关的施工技术展开研究，重点关注桥梁的防护、盾构施工掘进、施工安全防护等内容，既确保有桥梁安全、铁路运营安全，又保证地铁盾构施工顺利进行，满足各项规范要求。
关键词：地铁；盾构；下穿高铁桥梁；施工技术
前言
由于地铁施工将下穿大量的路面、建筑、桥梁和管线等建(构)筑物，又因为地铁与地下工程建设的特点和水文地质等多方面不确定性因素的影响，使得地铁与地下工程的建设不可避免地存在许多工程建设风险。为减少对已有城市建筑物、构筑物的干扰，保护已有建(构)筑物的安全，降低工程建设风险是迫在解决的重要课题。重点研究地铁盾构区间下穿既有城市铁路车站在施工期间可能导致的各种潜在风险因素，对盾构法隧道下穿既有城市铁路施工风险及地面沉降控制技术进行分析，并在此基础上总结类似工程的共同规律。
1 地铁盾构施工技术应用
盾构法隧道施工会引起较大的地面沉降，特别是在软土条件下，即使使用世界上最先进的机械，要完全消除沉降也是不可能的。针对现况城铁13号线芍药居站结构特点及荷载、盾构施工顺序、地层情况、隧道覆土厚度等，施工过程中采用2D-σ有限元计算分析软件模拟盾构穿越既有城市铁路施工阶段盾构机开挖土体和管片拼装过程，分析盾构过轨施工可能引起的地表沉降是否超限，是否可以满足盾构穿越既有城市铁路施工技术要求。为了有效地控制地层变形，保证既有城市铁路的正常运营，在施工过程中采取如下技术措施。
1.1 开挖面稳定
开挖面稳定作为土压平衡盾构机掘进施工的技术核心，其主要内容就是土压管理。
1.1.1土体改良及地层处理
螺旋输送机能否顺畅排土是土压管理的基本前提。为此，需对切削下来的土体加泥、加水或加化学泡沫，以控制土仓内土砂的塑性、泌水性、流动性(即塑流性)处于适当的范围内，保证螺旋输送机顺畅排土、避免土压力值波动。
1.1.2开挖面稳定方法
由于粉质黏土层土的粘结力较大，在盾构掘进过程中，易造成黏性土附着在刀盘上致使刀盘扭矩增大，或土体进入土仓后被压密固化，造成开挖、排土无法进行，采取了以下措施。
①向刀盘前方土体注入泡沫，在增大土体流动性的同时，降低其附着力，防止开挖土附着在刀头和土仓内壁；②利用刀盘辐条上的搅拌翼将泡沫和切削下来的土体加以搅拌，使之充分混合，变得较为蓬松，增大可排性；③通过螺旋输送机上的注浆孔向螺旋输送机内注入适量泡沫，增加土体的流动性，减小土体的摩擦，使土顺利排出。
1.2 盾构掘进
1.2.1土方挖掘
盾构排土量多少直接影响到盾构开挖面的稳定和盾构正面土压力，控制排土量是控制地表变形的重要措施。盾构在正面土压力一定的情况下，其排土量取决于螺旋输送机的转速，而螺旋输送机的转速则和盾构千斤顶推进速度自动协调控制。据国外统计，在主动破坏和被动破坏限界之间的开挖面稳定区间内，压力差和排土量大致成比例关系。
1.2.2掘进速度
在盾构机完全进入后，必须按照挖掘方案行进，这一环节的工作由信息化系统进行控制。当盾构机器设备在掘进过程中出现误差时，可以利用信息化系统控制其油缸，保障盾构机行进方向的准确性，同时，在确保土压平衡的前提下，通过对刀盘转速、螺旋输送速度的调整，进而保障挖掘与排土的速率基本一致。
综合考虑盾构机设计掘进速度、地质状况并参考类似工程的盾构施工经验，盾构穿越既有城市铁路段掘进速度宜选定为35mm/min左右，不宜过大，以尽量减少开挖对地层的扰动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
1.3 壁后注浆施工
1.3.1同步注浆
盾尾同步注浆是利用同步注浆系统，对随着盾构机向前推进、管片衬砌逐渐脱出盾尾所产生的间隙及时充填的过程。壁后注浆施工具有防止围岩松弛和将千斤顶推力传递到围岩的作用，因此必须进行充分的填充。在盾构工法中注浆施工是一个必不可少的施工环节，把握好该环节与其他施工环节的配合是盾构施工的关键之一，也是过轨施工控制地表沉降的关键点。
1.3.2洞内二次注浆
为确保盾构施工过后沉降的控制，在盾构施工时有必要在洞内采取环箍二次注浆措施。二次补注浆取初次注浆的30%，控制注浆压力在0.3MPa左右。每2环补注一次。具体施工时，要加强监测，及时分析，根据实际情况，对二次补注浆量进行适当调整，同时也要根据实际情况决定是否进行多次补注浆。
1.4 始发竖井
盾构井的尺寸应当符合盾构机的拼装技术要求，一般来说，井宽必须比盾构机的直径大两米左右，而井长的设计，则应当将盾构设备的拼装空间、施工人员作业空间等考虑在内。另外，竖井的尺寸也与盾构机的行进方式、隧道土层的厚度等多种原因存在关系，始发竖井的壁面通常使用钢板保护，或者也可以利用钢筋混凝土，而起重设备的运用则应当充分考虑运输条件，可选择的设备包括升降机或者起重机。自地面将盾构机的零件机器其他相关设备运输至井中，然后进行盾构机的组装，设计其盾构的反力装置以及进出口。
1.5 盾构拼装
目前，我国在地铁施工中所运用的盾构机，其盾头由生产产家直接拼装完毕后运输至施工现场，但是目前在我国许多地区，运输条件及运输能力相对落后，盾构掘进机的盾头部分都是在生产厂组装完后整体运至工地。但我国很多城市地处内陆，道路运输条件和通过能力有限，通常只能进行分体运输，也就是将盾头划分为主机、上盾壳、下盾壳以及刀盘几个部分分别运输，然后于始发竖井内拼装。在盾头的几个组成部分中，单件重量高达三十吨，因此，现场起重装置必须利用门式起重机。
2 地铁盾构法施工新技术
2.1 特殊断面盾构施工技术
特殊断面盾构分为两大类：非圆形盾构、复圆形盾构。复圆形盾构包括两种，是三圆形和双圆形盾构。三圆形盾构适合应用在地铁车站建设中;双圆形盾构技术适合使用在地铁共同沟、下水道、隧道中。非圆形盾构包括以下几种：半圆形盾构、马蹄形盾构、椭圆形盾构、矩形盾构等，依据隧道实际应用目标以及作用合理地进行选择。使用特殊断面盾构技术中三圆技术主要工程就是经地铁环线桥车站，在地下铁路中应用双圆形盾构技术。应用特殊断面盾构技术的过程中，不但需要分析使用设备中断面形状特点的影响，还应该考虑工程实际情况。掘进时候应该密切注意盾构设备。施工中分析断面形状以后，需要详细规划管片组装的顺序、分割数、精度等，也就是需要能够正确组装管片，严格控制以及管理盾构姿势，如果出现偏离的时候，应该利用千斤顶、超挖设备及时修正。
2.2 盾构穿越粉砂层施工技术
地质条件会极大程度上影响盾构施工实际难度，穿越淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土等土层的时候十分理想，但是因为存在粉砂层，会提高应用盾构技术的难度，因此，在实际施工的过程中需要应用一些比较特殊的方式来避免施工中出现穿越粉砂的不利现象，如出土口喷砂、土体液化问题。所以，最关键的施工就是保证具备一定止水性、流动性的正面土体，一是在土舱内部适当添加泥，避免出现喷砂现象，依据螺旋出土器出土能够有效增加流动性;二是合理增加土舱压力，避免土体液化。
3 结语
城市地铁盾构施工法，是现阶段地铁施工过程中，安全性最高的地铁施工技术，随着地铁施工企业的不断发展以及施工机械的不断改善，再加上先进的工程测量、定位、控制技术的广泛应用，相信我国地铁盾构施工技术的运用一定可以有效的促进地铁施工质量和效率的全面提升，从而发挥出其在我国地铁工程项目建设过程中的积极作用
参考文献:
[1]龚国栋.盾构下穿高铁技术分析[J].江西建材,2017(01):179-180.
[2]唐黎明.地铁盾构近距离下穿多座高铁桥梁影响分析[J].华东交通大学学报,2017(02):45-53.
论文作者:李凡
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/2
标签：盾构论文; 地铁论文; 注浆论文; 圆形论文; 断面论文; 技术论文; 过程中论文; 《基层建设》2019年第27期论文;