摘要：近年来，随着中国城市化的不断加快，土地资源日益紧张，城市交通问题也越发严重，现有的交通已经很难满足出行要求。为了解决城市交通拥堵问题，充分利用城市空间，轨道交通已成为解决城市交通问题的重要手段，于此同时地铁成为各城市首选的轨道交通建设方案。因地铁不需占用地面空间，且不存在拥堵问题，近年来，全国各地都在兴建城市地铁，为解决大都市交通困难的问题，充分利用城市地下空间，开辟新的交通通道，增加交通面积，城市地铁建设尤为重要。城市地下多为软弱土质，在地铁修建的过程中，会对周围土体产生扰动，使土体应力发生改变，进而诱发地层沉降。以郑州地铁3号线某盾构隧道区间为例，总结其顺利下穿铁路特大桥，为确保高铁运营安全及隧道施工质量采取的技术准备、技术过程控制及监控量等一系列盾构掘进施工技术措施，对类似工程具有一定的借鉴作用。
关键词：地铁盾构；下穿高速铁路特大桥；技术；应用
1、工程概况
郑州地铁3号线02标中兴路站～博学路站自东向西依次下穿铁路：郑万高铁、郑西贯通线、郑机城际铁路、北下行联络线、京广客专正线、西北疏解线及北上行联络线等7条铁路线路，6座特大桥。
区间右DK26+185.8～右DK26+365.8、左DK26+179.8~左DK26+361.3段，下穿铁路特大桥，本段区间隧道左线平面位于半径1000米圆曲线上，右线平面位于半径1200米圆曲线上，下穿段坡度为5‰，覆土约21.6~22.66m。地表主要为特大桥、商都路路面、绿化带为主，地形整体较为平坦，隧道与桥梁桩基结构水平最小净距8.12m。盾构隧道左右线分别从墩间穿越，外径6.2米，穿越铁路总长度约180米。
2、施工技术及管理措施
2.1技术准备及管理措施
2.1.1方案评审与完善
施工前，应组织专家、铁路局各相关站段对工程设计、施工、监测等专项方案进行评审，并根据评审意见进行完善，最终形成可行行较强的专项方案。穿越段，管片要进行配筋加强设计，以增强受力稳定性，并增加管片二次注浆孔以加强二次注浆效果。
2.1.2设定试验段掘进
在盾构到达下穿铁路段前，设置100m试验掘进段，通过试验段的盾构掘进调整各项技术参数，对地面变形、深层土体位移等数据进行详细的监测和分析总结，总结最佳盾构施工技术参数，为盾构穿越高铁特大桥提供数据依据。
2.1.3刀具检查与更换
根据地质、掘进参数和地表情况，在盾构机进入试验段前常压开仓检查掌子面地质、刀具磨损情况，更换磨损较大的刀具，清理刀盘泥渣防止结泥饼，避免在穿越铁路过程中发生停机换刀等意外情况。
2.1.4建立联动机制
与铁路局、建设、监理等相关单位对接，成立下穿高铁特大桥工作小组，建立联动机制，以确保盾构穿越施工过程中的技术、管理、协调、应急等各项工作顺利实施。
2.1.5设备物资准备
检修盾构各系统以达到最佳状态，做好管片、砂浆、泡沫剂、油脂、易损配件、应急物资等材料物资储备，清空渣土池，保证盾构连续掘进施工。
2.2盾构下穿高铁特大桥掘进技术和管理措施
2.2.1综合管理措施
设立穿越高铁现场值班室和远程监控调度室，由下穿高铁特大桥工作小组统一指挥，进行24h监测、值班和巡视制度，确保盾构下穿铁路期间地表、洞内、值班室信息互通，出现问题第一时间处理。
2.2.2盾构姿态控制
进行盾构穿越掘进时，盾构姿态要避免反复蛇形纠偏；利用盾构主推油缸各分区压力差及行程差来控制其纠偏量，保持姿态趋势稳定，每环推进油缸分区的行程差控制在30mm以内，盾构水平，垂直姿态在±30mm以内，纠偏量控制在5mm以内。
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2.2.3掘进参数控制
在穿越高铁特大桥期间，建立足够的土仓压力平衡刀盘前端水土压力，以保证掌子面稳定，利用5个土仓压力传感器数据综合控制土压，上部土压控制在0.2MPa；将刀盘转速控制在1.0~1.2r/min，以减小掘进对周边土体和桥梁桩基的扰动；掘进推力控制在10000~16000kN，掘进速度控制在15~25mm/min。加大盾尾油脂注入量，持续观察盾尾油脂腔压力，确保盾尾密封良好。在右线盾构完成穿越施工并满足隧道安全距离要求后，进行左线盾构掘进穿越施工。
2.2.4渣土改良及出渣量控制
疏通泡沫膨润土添加系统管路，根据刀盘扭矩和掘进速度与总推力的关系，同时调整泡沫原液、水、空气的比例（泡沫和膨润土浆液同时注入），使泡沫产生最佳效果。严格控制每个渣土斗出渣量对应的掘进行和每环出渣量，严禁超挖，确保每环出渣量不大于60m3。
2.2.5注浆参数控制
加强同步注浆动态控制，调整浆液配合比以缩短初凝时间，将同步注浆量控制在理论空隙的200％，适当增加上部注浆管注入方量，使同步注浆速度与掘进速度相匹配，进行同步注浆压力与注浆量2个参数双控。在盾构完成穿越高铁特大桥后，对穿越高铁影响范围内的管片，利用管片上的注浆孔自下而上进行二次注浆，浆液采取快速凝结的双液浆，根据上部地层覆土厚度注浆压力控制在0.5~0.7MPa左右，以确保管片壁后空隙填充饱满。
2.2.6管片拼装控制
根据盾尾间隙、推进油缸行程等数据，选择最合理的管片拼装点位，利用楔形量调整盾尾间隙，加强管片拼装过程控制，保证管片拼装平整度等实体质量满足规范要求，对管片螺栓进行3次复紧，使相邻环管片连接紧密牢固。
2.2.7掘进各工序控制
严格控制盾构掘进、同步注浆、管片拼装、水平运输、垂直运输、轨道及管路连接延伸、渣土外运等各工序，做到无缝衔接，确保每—环盾构掘进循环时间在2h以内，盾构掘进匀速、连续。
2.2.8测量及监测动态控制
在盾构穿越高铁特大桥掘进施工中，应加强隧道内、地表及桥墩测量和监测工作，进行信息化动态管理，及时反馈数据，指导掘进施工。
1)隧道内测量。增加隧道测量的频率，及时进行人工测量复核，确保盾构机自动导向系统测量数据的准确性，使盾构姿态拟合隧道设计轴线。
2)地表沉降及建筑物沉降监测。加密地表沉降测量断面及监测点，加大监测频率，每隔2h测量一次，必要时进行24h不间断测量；对高铁桥墩的变形进行24h实时监测，将监测数据变化及时反馈到下穿高铁大桥工作小组，根据监测情况对施工参数进行调整优化。
3)持续监测及空洞探测。在盾构完成穿越高铁特大桥后，持续进行自动化监测，至监测数据稳定后方可减少监测频率，监测结果显示桥墩变形量均在允许范围内；对盾构穿越铁路影响区域进行地层密实性和空洞情况雷达地质扫描后未发现地层空洞。
2.3应急预案
由于盾构掘进施工中可能遇到的风险，如地表沉陷、桥梁桩基沉降和倾斜、梁体开裂等，因此，应制定对应的应急预案，准备好足够的应急物资材料。
3、结语
通过采取以上一系列技术和管理措施，解决了盾构穿越高铁特大桥施工难题，确保了高铁桥梁和车辆运行安全和隧道工程实体质量。本工程的施工经验，也应用到了盾构下穿铁路站场路基施工中，对将来其他类似工程施工具有一定的参考借鉴作用。
参考文献
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论文作者:刘智磊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/6
标签：盾构论文; 管片论文; 大桥论文; 隧道论文; 高铁论文; 地表论文; 注浆论文; 《基层建设》2019年第15期论文;