地鐵盾構(gòu)穿越股道群沉降控制技術(shù)的探討

黃偉+孫旭

摘 要：在地鐵盾構(gòu)下穿股道群施工時，需要重點做好沉降控制工作。本文以實際工程為例，對區(qū)間隧道和鐵路股道群之間的關(guān)系進行了分析，然后重點從盾構(gòu)參數(shù)控制、監(jiān)測措施、注漿控制幾個方面出發(fā)，對地鐵盾構(gòu)穿越股道群沉降控制技術(shù)進行了探討。

關(guān)鍵詞：地鐵盾構(gòu) 穿越股道群 沉降控制

1.工程概況

唐家墩站～石橋路站區(qū)間總體上呈南北走向，區(qū)間線路出唐家墩站后，沿姑嫂樹橋下向北前行，在唐家墩中百倉儲西北側(cè)偏向東前行，下穿京廣鐵路股道群后沿規(guī)劃道路向北到達石橋路站。區(qū)間隧道右線長鏈1.299m，右線長1262.633m；左線長鏈2.922m，左線長1258.412m；雙線總長為2521.045m。隧道埋深10.9～23.1m之間，區(qū)間線路間距為10.4m～16.8m，區(qū)間縱坡呈“V”型，最大坡度為19.538‰，最小坡度2‰。區(qū)間左右線各有2段曲線，最小曲線半徑均為350m。

2.區(qū)間隧道與鐵路股道群相互關(guān)系

區(qū)間于K25+495～K25+595范圍內(nèi)下穿京廣鐵路等股道群，12股道（其中漢孝城際高架2股道在建、城際場京廣上行聯(lián)絡(luò)線1股道在建）。現(xiàn)狀股道均采用鋼筋混凝土軌枕、碎石道床。區(qū)間與鐵路交角約77°，下穿長度100m，區(qū)段線間距約10.2m～10.7m，隧道頂覆土厚度約21.5～22.5m，下穿縱斷面區(qū)段圖如圖1。

京廣漢口聯(lián)絡(luò)線上下行線為國家I級重型鐵路，設(shè)計時速上行線為100km/h、下行線為80km/h，上行線及下行線區(qū)間穿越地段均為路基，有碴道床。合武動車線為客運專線，緊鄰京廣鐵路，線間距5m，設(shè)計時速250km/h，區(qū)間穿越地段上行線及下行線均為填方路基，有碴道床，地基采用攪拌樁加固，加固深度4～6m。京廣上下行線，設(shè)計時速為100km/h，區(qū)間穿越地段上下行線兩股道均為填方路基，有碴道床。動車所及維修基地出入線，區(qū)間穿越地段均為填方路基，有碴道床。由于周圍環(huán)境復(fù)雜，為了避免在盾構(gòu)施工過程中鐵路出現(xiàn)沉降變形而對鐵路的正常運營造成影響，需要結(jié)合施工現(xiàn)場情況采取相應(yīng)的保護措施。

3.穿越前的技術(shù)措施

對軌道范圍內(nèi)地質(zhì)情況進行補勘。盾構(gòu)開始施工之前，提前組織工作人員對車站地質(zhì)情況進行了補勘，并安排技術(shù)人員了解車站內(nèi)的具體情況，保證盾構(gòu)機可以順利通過車站。對地基和軌道進行預(yù)加固。盾構(gòu)通過之前使用軌距桿提升扣件壓力，并在通過之前進行一次徹底圍護。

道床軌道加固處理。設(shè)計使用袖閥管對從鐵路路基底部的土體進行加固。對于碎石道床結(jié)構(gòu)則使用增加道床底部道碴的方法來對軌道的高程進行調(diào)整，確保其可以達到線路施工標準。

鐵路運行股道的限速。盾構(gòu)穿越之前要和鐵路部門進行積極地溝通，盡量停運盾構(gòu)正穿越上方列車運營，如果無法停運，需要積極進行檢測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對運營列車進行限速。假設(shè)兩根軌道差異沉降值為b，火車股道單軌沉降值為a。當a和b均≥4mm時，列車必須停運，當3mm≤b<4mm，3mm≤a≤4，列車運行速度需要控制在20km/h，當2mm≤a<3mm，且2mm≤b<3mm時，將列車速度保持在40km/h內(nèi)。盾構(gòu)機順利穿越并軌道逐步穩(wěn)定后才可以逐漸恢復(fù)列車的運行。

4.穿越階段沉降控制措施

4.1將盾構(gòu)正面土壓力控制好

當盾構(gòu)刀盤遷方土壓力產(chǎn)生變化后，會導(dǎo)致刀盤前方土體應(yīng)力進行重新分布，使地表出現(xiàn)變形，進而出現(xiàn)下沉或隆起。根據(jù)本工程的具體情況，將土倉中心壓力值確定為0.15～0.17Mpa，壓力波動值保持在0～0.02Mpa之間，禁止土壓產(chǎn)生拉風箱式波動。實時監(jiān)控盾構(gòu)穿越鐵路時的具體情況，確保盾構(gòu)刀盤通過時不會因為土壓力過大而使鐵路地表產(chǎn)生過大的沉降。

4.2控制推進速度

盾構(gòu)推進過程中，為了避免推進速度過快，本工程設(shè)計使用土壓傳感器數(shù)據(jù)來進行控制，一般推進速度宜保持在2～2.5cm/min。此外，在推進過程中要保持注漿量、出土速度和推進速度可以匹配。

4.3控制出土量

土壓力值和出土量一樣，都是對地面沉降造成影響的主要因素。一般來說，出土量要保持在理論值的98%，即盾構(gòu)切口上方隆起土方要控制在1mm以內(nèi)。以便可以將土體后期沉降量抵消掉一部分，使鐵路沉降值可以保持在最小范圍值內(nèi)，提高鐵路線路的安全性。

4.4同步注漿

由于管片的外徑小于盾構(gòu)的外徑，當盾構(gòu)通過后，土體和管片之間會出現(xiàn)空隙，對于這部分空隙需要采用同步注漿的方法來進行充填。為了降低地面沉降量，本工程使用可硬性漿液進行注漿，設(shè)計配合比如表1所示。同步注漿施工過程總，將注漿壓力保持在0.3～0.5Mpa，注漿量保持在建筑空隙的180%～200%。

4.5二次注漿處理

在盾構(gòu)推進過程中，建筑空隙使用同步注漿漿液進行填補時，可能會順著土層裂隙滲透依然有空隙存在，并且漿液收縮變形也會使土體出現(xiàn)側(cè)向位移以及地面變形的情況。所以根據(jù)實際情況，當管片從盾尾脫出5環(huán)后，立即使用二次注漿的方法對建筑空隙進行處理。二次注漿使用水玻璃雙液漿、水泥作制成漿液，注漿壓力控制在0.4Mpa～0.6Mpa。壁后二次注漿需要根據(jù)地面的監(jiān)測情況實時進行調(diào)整，使地層變形量降至最低。

5.控制措施

5.1引起地表長期沉降的原因

地表長期沉降的原因比較復(fù)雜，一般來說隧道四周土性特征、列車運行產(chǎn)生的循環(huán)動荷載、隧道滲流特性等都會影響軟土隧道地表長期沉降。主要可以分為隧道周圍擾動土體的時效變形引起的地表長期沉降和隧道四周孔隙水壓力消散造成的固結(jié)沉降。根據(jù)地表長期沉降的基本規(guī)律來看，隧道區(qū)間如果漏水情況嚴重，那么產(chǎn)生的地表長期沉降也越大。

5.2盾構(gòu)穿越后地表長期沉降的控制措施

（1）洞內(nèi)注漿。使用雙液漿每間隔5環(huán)設(shè)置止水箍，使隧道縱向形成間斷的止水隔離帶，然后在各個環(huán)箍之間進行全斷面注漿加固，注漿過程中要做好管片姿態(tài)的監(jiān)測工作。

（2）地面注漿。借鑒上海和南京等城市在軟土地層條件下，地鐵區(qū)間隧道下穿國鐵的成功經(jīng)驗，唐石區(qū)間擬采用地面袖閥管+注漿加固方案。合武線上行線鐵路施工時已采取攪拌樁加固，由于目前合武線已存在沉降現(xiàn)象，為避免地鐵區(qū)間隧道下穿后引起進一步沉降，故在攪拌樁加固區(qū)域補充注漿加固，注漿范圍為攪拌樁加固下緣至地鐵區(qū)間隧道頂部。

6.結(jié)束語

綜上所述，在地鐵盾構(gòu)穿越股道群時，為了控制好沉降，要保持勻速通過，并做好監(jiān)測工作。遇到惡劣天氣時，一些監(jiān)測點監(jiān)測值會出現(xiàn)比較大的誤差，需要根據(jù)具體的情況進行排除。本工程在施工過程中，通過結(jié)合股道群的具體情況，制定了相應(yīng)的沉降控制措施，保證了盾構(gòu)掘進施工的順利開展，提高了盾構(gòu)隧道施工的安全性。

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