罗浩

摘  要：随着城市轨道交通建设的快速发展，地铁盾构施工下穿铁路在各城市轨道交通建设中均有出现，已成为一种常见的施工工况。北京新机场线某盾构区间在曲线风井内始发，几十米后就要下穿铁路特级风险。据此，从盾构选型、渣土改良、地面加固、洞内加固等措施对其关键施工技术研究和应用经验进行分析总结施工技术，以供类似工程参考借鉴。

关键词：盾构施工;下穿运营铁路;施工技术

分类号：U455.4

北京新机场线8标施工风井本身长度为129米，大盾构长度110多米，盾构开挖直径为9.13米，盾构在曲线段3#风井始发，盾构始发几十米后就下穿铁路特级风险源，曲线风井空间狭小，大直径盾构始发工序复杂、沉降控制要求高、风险大。充分考虑到该风险源的的工程特点、重点及难点，在总结试验段施工经验的基础上，选择先进、合理、成熟的施工技术和工艺，做到技术先进、经济合理，确保铁路安全。本文以此对曲线风井内大直径盾构始发下穿铁路特级风险施工技术进行总结。

一、盾构下穿铁路前准备措施

1、铁路地面加固措施

以盾构隧道施工影响范围为基础，在盾构距离铁路中心线30米外完成扣轨加固措施，扣轨加固采用50kg/m钢轨3-5-3组装方式。钢轨接头须错开1米以上，两端与纵梁平齐，并加设临时梭头。吊轨与其下面的枕木用U型螺栓和角钢连在一起，以增强其整体性，并设轨距杆，U型螺栓用φ22圆钢制成，两端M22螺纹，螺纹长度80mm，每件包括四个螺母，应尽量减少拼接接头数量，并使接头远离线路。

2、盾构机优化选型

针对砂卵石地层施工难点和下穿风险源施工难点，施工前在盾构机选型设计时，即邀请专家根据新机场线下穿风险源特殊要求进行盾构机系统设备的加强配置。区间采用两台加泥式土压平衡盾构机施工，盾构机分为主机和后配套设备，由PLC程序自动控制，整机包含地层开挖系统，地层支护系统，自动导向监测系统，地层同步注浆填充系统，地层二次注浆加固系统、渣土改良系统和土仓压力控制系统等。

3、管片加強措施

考虑铁路运行载荷传递以及地层承重等影响，项目部提出经铁路工务段、建设方、铁路监理、地铁监理、设计院以及组织专家充分论证，允许在盾构下穿铁路范围设置加强型管片。盾构机机头进铁路区至盾构机尾部出铁路区的刀盘里程为加强型管片的安装区域，以保证地铁盾构隧道在下穿铁路段的支护强度，在施工中左右线各需要准备45环加强型管片。

二、盾构下穿铁路施工保障措施

1、下穿铁路前试验段掘进

以右线盾构机始发到下穿铁路影响区外15米处作为试验段范围，即右线盾构机始发后65米作为试验施工段。在试验段施工时，以控制地表沉降为目的进行试验掘进，对盾构机推进速度、推力、扭矩、刀盘转速、土仓压力、注浆量、膨润土泥浆和泡沫注入量与配比等参数进行动态调整，得出一套对地表位移和变形影响最小的施工参数。掌握相同地质水文工况条件下盾构掘进参数与地表沉降规律;调整盾构姿态到最佳状态。每班掘进参数和地面沉降监测结果进行对照，根据对照结果调整施工参数，如提高同步注浆量、增加仓内压力，降低推进速度等，并每环进行记录、分析和总结。盾构下穿铁路时，严格按照试验得出的掘进参数进行掘进作业。

2、盾构姿态控制措施

推进过程中，严格控制好推进方向，并加强人工复测，将施工测量结果不断地与导向系统对比校核，及时调整。盾构掘进过程中，严格控制姿态突变，保持姿态变化不能超过0.5%;对初始出现的小偏差及时纠正，避免盾构机走“蛇”形，盾构机一次纠偏量不超过8mm/环（1.6米），以减少对地层的扰动。

3、出土量与土仓压力控制措施

在下穿铁路施工中，需严格控制盾构出渣量，维持土仓压力与掌子面土压力平衡，保持开挖面稳定。土仓压力控制方式包括掘进速度与排土控制，自动加排气保压系统控制。维持土仓压力动态平衡和稳定，有效控制掌子面稳定和地层稳定。在下穿施工中，需保持土仓上部压力在0.6bar～0.8bar之间，严格控制压力波动或过高过低。严格控制螺旋机转速，从而控制排土量，每环的排土量通过皮带机称重器进行测量，具体重量需要在试验段进行渣土量的试验。

4、同步注浆措施

盾构环形衬砌管片与土体之间环形施工空隙175mm，盾构施工时需及时进行同步注浆，防止周围的土体产生应变而致使上部土体下沉，同步注浆浆液由水泥、砂子、膨润土和部分外加剂组成。实际同步注浆量在理论注浆量的1.5～1.8倍，经计算所以每环的实际注浆量为11m3～14m3之间;施工中应结合注浆量情况调整注浆压力，并控制注浆压力不大于4.5bar，避免尾刷密封损坏及设备管路故障以及地表隆起等现象发生。

5、二次注浆加固措施

同步注浆浆液凝固后，体积会有一定的收缩，局部浆液与土体之间仍存在空隙，二次补浆采用双液浆形式可在地层内快速凝固能有效地进一步充实背衬空隙和提高止水能力，提高管片周围土体密实度，有效控制地层变形和地表沉降。在铁路维护网前后15米范围进行二次注浆加固，在影响范围内采用3孔管片安装，增加注浆孔保证地层注浆加固的密集性，采用小导管插入管片背面进行压力注浆方式固结地层，为防止地下承压水渗漏，先将管片注浆预留口安装球阀，再进行注浆，每次注浆压力不大于8bar。在施工中在尾盾后第3环（4.8米）管片上开始二次注浆，直至盾构机盾尾脱出铁路范围十环后结束下穿铁路二次注浆。

三、结语

地铁盾构下穿既有铁路施工务必积极寻求工务段的配合，提前进入施工筹划阶段，同时积极开展各项施工参数、施工工艺的调研工作。通过盾构试验段暴露问题解决问题及总结经验，严格落实各项施工工艺及技术指标，做好渣土改良及出渣量控制，跟进同步注浆确保注浆量满足设计要求，及时进行二次补注浆，从而控制地面沉降，以确保在工务段协调的限速阶段顺利完成盾构下穿既有铁路施工任务。

参考文献：

[1] 杜能胜.粉土粉砂质底层地铁盾构下穿既有铁路施工技术研究[J].路基工程，2019年04期

[2] 孟炜.地铁盾构下穿既有铁路施工风险控制与措施[J].中国高新科技，2018年12期

[3] 杨林.地铁盾构隧道下穿既有铁路加固方案数值分析[J].铁道建筑技术，2017年03期

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