地鐵隧道下穿既有鐵路安全風險控制研究

鄧毅旁

西安市地下鐵道有限責任公司 陜西 西安 710018

1 工程概況

西安地鐵三號線胡家廟～石家街區(qū)間位于西安市金花北路地下，區(qū)間從胡家廟站起，沿金花北路地下向北，穿越華清立交、隴海鐵路及西安火車東站，在長纓路南側到達石家街站。區(qū)間隧道右線總長1251.557m，洞頂覆土6.1～14.2m，線間距15.0～104.40m。主要為盾構和礦山法暗隧道：盾構區(qū)間右線全長774.652m，左線全長640.609m。淺埋暗挖隧道：區(qū)間過朝陽門、f3地裂縫段及其至石家街車站段為淺埋暗挖法施工，其中過朝陽門地裂縫暗挖隧道加寬段右線長177.525m，左線長272.594m，過f3地裂縫暗挖隧道加寬段右線長93.985m，左線長143.1m，暗挖標準段右線長148.395m，左線長138.954m。區(qū)間有盾構和暗挖，對下穿隴海鐵路的安全風險控制是施工的重難點。

2 隧道穿越既有鐵路的安全風險分析

2.1 隧道施工安全風險分析

與其他工程相比，盾構隧道和暗挖隧道施工具有復雜性和隱蔽性的特點，而且地層條件有著很強的不確定性，在施工的過程中有著較大的難度，建設的風險也較大。對于當前的實際情況，隧道地下工程的風險評估不夠全面，隧道施工中由于工程水文地址、巖土性質和考察不足等原因，很容易造成施工的安全風險風險，導致各類安全事故。還可能因為技術方案和機械設備等引發(fā)施工的風險，這些都可能對整個工程產生惡性的影響。特別是對于新建隧道穿越既有鐵路而言，地質變化較為復雜，很容易因為再次施工而造成結構的破壞，進而引發(fā)施工的安全風險。當施工周圍環(huán)境發(fā)生變化時，會增加施工難度，影響施工安全的因素更多，使鐵路隧道施工的安全風險進一步加大[1]。

2.2 地層變形風險分析

隧道在首次開挖的時候地質中存在著初始應力場，當再次開挖時，就會產生二次應力場，應力場的疊加會產生地質的變形，進而產生位移，因為附加的應力使地層發(fā)生了彈性形變。當在既有鐵路上進行新隧道開挖時，地層中的應力變化較為明顯，特別是在隧道的四周，洞門開挖時平衡的應力狀態(tài)被破壞，進而產生地層的位移。另外，工程施工還會帶來水分的滲入，進而造成土體的固結沉降，降水時可能因為土體的固結沉降而造成隧道土體變形量較大，進而引發(fā)地質變形。在發(fā)生較為嚴重的地質變形，容易引發(fā)坍塌的風險，而且由于地質變形會引起地層內部受力的不平衡，縮短地鐵工程的使用壽命，使其結構更為脆弱。

3 地鐵隧道穿越既有鐵路的風險控制措施

3.1 施工安全風險控制措施

在地鐵隧道施工的過程中，需要注意安全風險的控制，對于新建地鐵隧道穿越既有鐵路的情況，風險較大，各類控制措施需具有針對性。首先，在施工之前需要對整個項目進行合理的風險評估，結合多種因素對可能存在的施工安全風險進行有效的預判。其次，對地形進行實地勘察，采集相關的數據，利用勘察資料來對地下情況進行一定的預知，可以有效降低施工的風險。還要合理的控制施工中的機械設備和施工進度，如果發(fā)生了較大的環(huán)境變動，例如天氣變化和施工周圍環(huán)境變化等，就要用更合理的方式和進度來進行工程的建設。

地鐵隧道穿越既有鐵路施工過程中，最好能夠建立有效的風險控制機制，提前準備好各種施工安全風險的備案。一旦發(fā)生意外情況，如火災、爆炸、坍塌等情況，可以有效地進行風險控制避免造成，更大的經濟損失和人員傷亡。

3.2 地層變形風險控制措施

施工的方法直接影響到施工的效果，對于下穿既有鐵路的地鐵工程，其施工的方法有盾構法、礦山暗挖法。地面注漿控制地表沉降，CRD法和中隔墻法也能很好的控制暗挖地鐵施工沉降。在具體的施工中，采用淺埋暗挖的工藝，支護選擇結構剛度較小的，可以降低對地層的約束性，減少地層的移動，保證結構的平衡。對于地層的損失要合理的計算，超挖部分要及時回填，通過注漿來減少地層的塑性變形，也可以有效的控制地表沉降。另外，由于開挖初期的滲水等問題，會導致地層微小顆粒流出，因此要采用抽漿和回填的方式來進行有效的控制，最大化減少地層變形。

地層變形受到多種因素的影響，因此不可能用一個值來進行限制，在施工的過程中需要根據主要影響因素科學地進行預判，然后結合施工的實際情況合理的控制。在施工中，地層的性質、覆土厚度和結構斷面的大小等都會影響到地層的變形，所以要采用輔助的施工技術來有效的控制，例如地表注漿、覆土回填和支護等方式都可以對地層變形進行有效的控制，這對，提高施工的安全性和保證工程的質量有著重要作用。另外，在施工的過程中還需要進行實時的監(jiān)控，在既有地鐵隧道上布置多個監(jiān)測點，一旦發(fā)生異常問題要及時反饋和處理，最大化降低新地鐵穿越既有鐵路時造成結構不穩(wěn)定的影響[2]。

4 結束語

地鐵建設對于緩解城市交通壓力有著較大的作用，當前我國城市化建設正處于關鍵階段，社會對于地鐵的建設有著較大的需求。但是由于很多城市都有既有鐵路系統(tǒng)，所以在進行地鐵建設時會出現(xiàn)地鐵隧道下穿既有鐵路的情況，進而帶來一系列的安全風險。從當前的實際情況看，新建地鐵隧道穿越既有鐵路的風險主要有施工安全風險和地層變形風險，本文也結合這兩種風險針對性的分析了控制措施，希望可以借此給地鐵建設提供一定的參考意見，推動城市交通的建設。

[1]段蕾陽.新建隧道穿越既有地鐵結構的變形規(guī)律研究[D].北京:北京交通大學,2017.

[2]邱冬煒.穿越工程影響下既有地鐵隧道變形監(jiān)測與分析[D].北京:北京交通大學,2012.