關于盾構穿越鐵路施工控制措施探討

洪僑亨

摘? 要：盾構穿越鐵路時會產(chǎn)生相應的地面沉降以及盾構推力，兩者的綜合作用會對鐵路的運行安全造成一定的影響。因此在盾構穿越鐵路施工時要對相關的風險因素、技術參數(shù)等進行有效控制，防止地面沉降位移的過大，降低盾構涌水涌砂的發(fā)生，減少相關管線線路的損毀，進一步提高鐵路運營的安全水平。本文以北京地鐵4號線穿越京山鐵路工程為例，對盾構穿越鐵路的施工的控制措施開展了相應的分析與論述，希望能夠給后續(xù)盾構穿越鐵路施工項目的開展提供有益參考。

關鍵詞：盾構穿越;鐵路施工;控制措施

隨著以地鐵為代表的城市軌道交通的快速發(fā)展，盾構施工作業(yè)法在地鐵建設中的使用范圍也不斷拓展，尤其在軌道交通盾構穿越鐵路線路的施工項目不斷增加的當下，如何有效控制盾構穿越地鐵的施工參數(shù)，確保作業(yè)品質(zhì)，最大限度的減少對鐵路運營的不利影響，是該項作業(yè)需要面臨和解決的首要問題。盾構穿越鐵路的相關風險因素眾多，只有在施工環(huán)節(jié)對各個技術參數(shù)進行合理化的設定，才能進一步確保工程品質(zhì)。

一、工程概述

此次盾構穿越鐵路施工控制分析以北京地鐵4號線工程穿越京山鐵路項目為例，京山鐵路北京鐵路系統(tǒng)中極為重要的一條軌道交通線路，自運營起，就一直處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)。每日的車流量大，平均15～25 min/列，車輛運行速度快時速達120 km /h，在其運營之間會對整個周邊地層產(chǎn)生相應的影響和波動。該鐵路系統(tǒng)與其下穿盾構隧道平面相交角度為21～25°，坡度為0.683%，盾構結構的頂部距鐵路軌道頂端的距離約為13～15m，期間會波及到的相關鐵路影響段為63～75m。在盾構施工掘進期間，為了配合盾構施工的進程，相關鐵路部門將該趟列車的通過該區(qū)域的運行時速調(diào)整為60 km/h。

二、盾構穿越鐵路施工控制措施

（一）土壓力設定

盾構穿越鐵路施工項目的平衡土壓力值的設定要依照盾構穿越段的地鐵軌道工程所處的地質(zhì)水文環(huán)境，以及隧道的深埋情況來綜合考量的。依照土力學的理論基礎，正面土壓力存在相應的理論值公式：P_o=k_o（∑γ_ih_i+p′），k_o=1-sin′，其中γ_i、h_i分別代表成層土的堆積密度，以及成層土的厚度;代表h處土層的有效摩擦;p′代表地面運行在h處產(chǎn)生的豎向壓力。通過公式計算，可得該項目在的切口平衡壓力為P =0.10～0.13 MPa。當然在實際的盾構掘進過程中土壓的控制還需要依照現(xiàn)實情況的不同進行差異性的調(diào)整。

（二）掘進速度

盾構穿越鐵路施工項目的掘進速度要依照施工場地的地質(zhì)水文條件、工期的精度要求，以及同類型工程的施工經(jīng)驗來進行綜合的確定。出于安全性和效率性的雙重考慮，該項目的盾構穿越速度初定為6～8m/d，稍緩于一般性的掘進速度，速度減緩可以有效降低盾構掘進對周圍土體的不利干擾，有效降低地鐵軌道地基的變形、沉降。

（三）排土量

合理的排土量是確保盾構穿越鐵路施工處于有效的土壓平衡狀態(tài)的關鍵一環(huán)。通常盾構掘進的排土率理論公式為K=Q_S/Q₀表示。Q_S代表理論上由螺旋輸送機的排土量，Q₀代表理論上的出渣量。從理論上說，只有當K的取值為1，或者無限接近于1時，此時的排土量較為均衡，并且渣土能夠處于良好的塑流狀態(tài)，密閉性較好。

（四）力及注漿量

注漿量應該控制在理論空隙量的150～200%，灌漿要較為豐盈、充實，盾構掘進中每環(huán)的注漿量V應該控制在2.66～3.55m³之間為宜，同時還可以根據(jù)實際的盾構決定情況以及地面沉降幅度開展二次補漿，以此來提升整體的注漿效果。在注漿的過程中會施以相應的外力，其目的是為了讓漿液更好的滲透、填充進縫隙中，一般來說，注入壓力應該高于底層土壓力的0.1～0.2MPa，同時為了更好的確保盾構隧道的穩(wěn)定性，壓力值不宜設置過高，此次項目的注漿壓力初步設定為0.25MPa。二次補漿時的注漿壓力還需要在該壓力值的基礎上增加0.01～0.03MPa，只有這樣才能確保補漿效果。

結語

綜上所述，不難看出，隨著我國軌道交通系統(tǒng)的快速發(fā)展，軌道交通盾構穿越地鐵施工的項目也不斷增多。盾構穿越鐵路施工本身具有一定的難度，在開展該項作業(yè)之前，要對相應的風險因素進行有效分析與預判，做好相應的準備工作，開展相應的現(xiàn)場勘察，為后續(xù)施工作業(yè)的開展提供客觀、真實的數(shù)據(jù)參考。在具體實施環(huán)節(jié)，要結合項目的特點、實際，對盾構穿越鐵路施工的各項參數(shù)予以科學分析、合理的明確，確保各項施工工序的有效開展，進一步提高盾構穿越鐵路施工的質(zhì)量水平，給人們提供更加健全完善、安全高效的軌道交通服務。

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