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摘要：盾构下穿高铁施工时，施工段地表土层会受到影响，产生不同程度的路基沉降问题，影响高铁运营安全。本文谨就浅埋盾构下穿高铁路基工程进行简要介绍，探讨可能出现的路基沉降问题，并有针对性地提出路基沉降控制措施，包括路基加固与轨面数据监测，并就施工中的相关技术要点进行分析。
关键词：盾构隧道；高铁铁路；路基沉降
前言：我国经济事业飞速发展，以及各地区之间经济交流的愈发频繁，推动了我国高铁事业建设规模的不断扩张，地铁工程的开展也不断增加，盾构下穿高铁工程愈发普遍，成为铁路建设的常见工程之一。盾构下穿工程在施工过程中会产生一定的不确定现象，由于盾构施工、土壤结构等各种因素的共同作用下，有可能产生铁路路基沉降与轨道变形问题，影响铁路运营的安全性。
1.浅埋盾构下高铁路基沉降分析
1.1工程简介
某高铁工程段，采用了浅埋盾构结构，盾构下穿经过既有铁路的站场区段，施工顺序按照由南向北的推进方向，在开展推进施工的时候主要包括2条运营线路，其线路性质是客运专线的正线，高速铁路预设速度为350km/h，客运正线采用的是无砟轨道，轨道型号为CRTSI型板。轨道包括4条到发线，采用宽轨枕有砟轨道，另有3条铁路轨道为既有线改线而成，都是有砟轨道。该工程段的管片外径为6.2米，管片厚度为0.35米，两条隧道之间的水平中心距离在13.7米，隧道顶部的平均埋深为15.6米。
1.2沉降问题
工程段的高铁为CRTSI型板无砟轨道，考虑到该工程段的所经过的地质结构中，土壤含量有很大一部分都是黏土、素填土、粉质黏土等，因此产生路基沉降的可能性较高，需要更加严格的路基沉降控制，考虑到本工程段的特殊情况，一般的注浆沉降控制措施并不能很好地控制高铁无砟轨道的路基沉降问题，在盾构施工与高铁正线下方的交互位置，需要采取更加有效的加固措施，以避免由于盾构下穿导致严重的路基沉降问题产生。
2.浅埋盾构下高铁路基沉降控制
2.1路基加固
2.1.1注浆和板桩联合加固措施
高铁施工段路基建设的过程中，就盾构与高铁正线交汇位置采取科学合理的加固措施，可以通过注浆加固措施与桩板加固进行双重保护，进一步提高路基加固质量与效果，通过注浆与桩板的联合加固效果避免路基沉降。加固工程段钢砼板厚度为1.5米，与高铁正线方向平行的长度为79米，宽度为12米，在桩板下方增加钻孔灌注桩，规格为φ1000@3000毫米，共计设置四排，每排桩板顶部都加设1500×2000毫米规格的梁作为连接构件，在桩板角部的位置，增设钻孔灌注桩。该隧道中间桩长50米，两侧桩长55米，桩板角部的灌输桩长度50米。
图 1 高铁注浆与桩板联合加固示意图
2.1.2注浆加固方案
该高铁路段包含既有铁路的有砟轨道，在盾构下穿越轨道正线的时候，如果该轨道为普通有砟轨道，且地质条件与土壤结构较差的情况下，可以用搅拌桩或者旋喷桩维护与注浆加固的方式，对路基沉降加以控制，以提高路基的稳定性与牢固性，避免由于路基沉降而影响轨道寿命与使用效果。为此对于高铁路段既有铁路路基采取旋喷桩加固与注浆加固措施。
旋喷桩加固工段，在铁路路基外侧1米处，加固所用的旋喷桩桩径为1.5米，通过咬合量为0.2米的两排旋喷桩相互咬合以起到加固效果；主要加固工段，在靠近城际站场的路基加固，主要为旋喷桩咬合加固，既有铁路一侧的路基加固，包括南北铁路线外侧5米之间的最大距离；注浆加固措施，要求保证PS超过1MPa。
次要加固工段，在靠近城际站场的一侧，是旋喷桩外侧的10米处，靠近既有铁路一侧主加固区向外延伸10米左右的范围，铁路站场南北之间的最大距离；注浆加固措施，要求保证PS高于0.8MPa。主次加固工段随着工程的推进，加固要求逐渐下降，工程加固要求降低要实现平稳过渡。旋喷桩埋深在隧道底部1米以上深度直到地面；主要加固工段与次要加固工段的加固深度在地下粉质黏土与地下0.5米位置之间[1]。
2.2轨面状态监测
为了避免浅埋盾构下穿高铁的路基沉降问题造成较为严重的后果，在完成路基加固之后，还需要对高铁轨面状态进行监控，通过监测数据分析判断是否发生路基沉降问题，以便于及时采取措施加以避免与排除。高铁在运行的过程中，不可以对铁路进行线上检查，无法人工判断轨面是否由于路基沉降而产生形变，因此可以通过远程监测手段进行收集轨面数据。本文选用全站仪作为监测设备，选用了NET05型号的精密型全站仪进行监测，能够凭借其自动化与3D效果，自动聚焦于监测目标，只需要在全站仪初始化设置阶段，将镜头对准于监测方位，全站仪就可以自动完成瞄准与对焦工作。沉降监测要重点关注正线位置，根据监测需要调整监测频率。盾构刀盘掘进的过程中，刀盘与正线之间的距离每缩短10米，则调整一次观测频率，二者之间的距离为30米时，观测频次可以控制在2次/天；距离为20米，则观测频次控制在6次/天；距离为10米，观测频次可以控制在12次/天。如果存在观测数据异常的情况，则加以重点观测，若观测数据每24小时沉降2毫米，则进行沉降告警，立即停运进行加固处理。
2.3施工注意要点
盾构下穿高铁施工过程中，需要对高铁进行必要的限速，结合国内外相关的施工经验，可以将高铁限速控制在低于80km/h，以确保高铁运营安全性，避免由于高铁速度过快而对高铁线路主线位置产生不必要的影响。在此基础上，还要做好盾构参数的控制。考虑到盾构下穿施工所导致路基沉降问题产生的原因在于地层损失与后续固结沉降，因此可以通过以下措施进行参数控制：①及时监测地面形变数据，动态化调整施工速度与排土量，确保盾构掘进的过程中，开挖面的稳定性与牢固性；②提高盾尾同步注浆与管片二次注浆强度，增加注浆次数以提高加固效果，有效减少路基沉降问题的发生；③盾构下穿掘进的过程中，也需要控制好盾构姿态，根据掘进线路的变化加以调整，如果掘进线路为曲线，则可以适当放缓速度，并在较小的范围内进行角度纠偏，加大注浆力度[2]。
结语：针对盾构下穿高铁路基沉降问题的控制，在实际的施工过程中，可以通过注浆加固与板桩加固的联合加固措施，有效提高路基强度，减少路基沉降问题产生的可能性，并且加强对于高铁轨面的监测，及时明确轨面是否发生形变问题，以便于及时采取措施避免造成更加严重的沉降问题。
参考文献：
[1]张碧文.浅埋盾构下穿高铁路基沉降分析及控制[J].现代隧道技术，2013，50（02）：109-113+126.
[2]程雄志.地铁盾构下穿高速铁路情况下的路基加固与轨面控制[J].城市轨道交通研究，2013，16（02）：89-94.
作者简介：张振兴（410224198612171658），大学本科，中铁隧道股份有限公司，研究方向：高铁路基地基处理和盾构方面。
论文作者:张振兴
论文发表刊物:《建筑科技》2018年第1期
论文发表时间:2018/4/8
标签：路基论文; 盾构论文; 高铁论文; 轨道论文; 注浆论文; 工程论文; 工段论文; 《建筑科技》2018年第1期论文;