盾構(gòu)隧道近距離下穿既有地鐵線路安全控制對(duì)策

趙猛

【摘要】本文主要以盾構(gòu)隧道近距離下穿既有地鐵線路工程為背景，簡(jiǎn)單介紹了近距離穿越既有地鐵線路工程的施工控制要求，并提出了幾點(diǎn)施工安全控制措施，以僅供日后相關(guān)領(lǐng)域人員的參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)隧道;近距離下穿;地鐵;安全控制;既有線

在地鐵的實(shí)際施工過(guò)程中，工程體量大，且屬于高風(fēng)險(xiǎn)建設(shè)工程，隨著城市化進(jìn)程的逐漸推進(jìn)，地下環(huán)境中的結(jié)構(gòu)設(shè)施越來(lái)越多，如何保證在盾構(gòu)隧道下穿施工順利開(kāi)展的同時(shí)，又不會(huì)對(duì)既有地鐵線路的正常運(yùn)行帶來(lái)影響，成為了相關(guān)領(lǐng)域人員不得不面對(duì)的問(wèn)題之一。

1、施工控制要求

在進(jìn)行地鐵施工建設(shè)的過(guò)程之中，主要需要加強(qiáng)控制的是區(qū)間隧道施工期間的變形問(wèn)題，而就實(shí)際施工來(lái)說(shuō)，其變形問(wèn)題大致可劃分成以下三個(gè)方面：（1）隧道周邊土體結(jié)構(gòu)的變形，會(huì)直接威脅到附近建筑體的安全性與穩(wěn)定性;（2）既有結(jié)構(gòu)附近土體的變形，情況嚴(yán)重時(shí)便會(huì)直接引起既有結(jié)構(gòu)出現(xiàn)坍塌，嚴(yán)重威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全;（3）支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，會(huì)導(dǎo)致隧道施工存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。

此外，若是出現(xiàn)沉降問(wèn)題也會(huì)對(duì)隧道施工帶來(lái)影響：（1）地層沉降對(duì)隧道的影響。盾構(gòu)施工可能會(huì)使得附近土體受到擾動(dòng)，從而在開(kāi)挖斷面上出現(xiàn)不均勻的沉降槽，對(duì)既有地鐵線路的正常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)不良影響，成型隧道管片會(huì)隨著沉降槽的形成而使得管片間的應(yīng)力重新分布，導(dǎo)致管片見(jiàn)的重復(fù)擠壓破損;（2）地層沉降對(duì)軌道的影響。盾構(gòu)施工會(huì)使得附近土體受到擾動(dòng)，使得土體出現(xiàn)不均勻沉降，而一旦土體出現(xiàn)沉降，軌枕的支撐面會(huì)隨之也發(fā)生一定的下沉，使得軌道多支座超靜定系統(tǒng)也受到破壞。并在列車動(dòng)荷載作用之下，這些支撐面下沉的軌枕會(huì)連帶軌道發(fā)生顯著變形，使得軌道中應(yīng)力大幅增高，當(dāng)土體沉降較大時(shí)，甚至?xí)管壍罃嗔?（3）軌道差異沉降對(duì)列車運(yùn)營(yíng)的影響。盾構(gòu)施工近距離下穿既有地鐵線路時(shí)，周邊土體會(huì)受到擾動(dòng)，使得地層發(fā)生差異沉降，軌道也會(huì)隨之出現(xiàn)差異沉降。而差異沉降會(huì)和列車自振結(jié)合起來(lái)，導(dǎo)致列車振幅變大，使列車出現(xiàn)搖擺運(yùn)動(dòng)。

所以，在施工作業(yè)期間，必須要有效確保結(jié)構(gòu)物不發(fā)生變形、裂縫和沉降等問(wèn)題，即使存在以上情況也需要將其控制在一定范圍內(nèi)，不能超出允許范圍，如此才能有效確保施工作業(yè)安全、順利的進(jìn)行[1]。

2、盾構(gòu)隧道近距離下穿地鐵施工安全控制措施

2.1施工控制措施

在進(jìn)行盾構(gòu)隧道近距離下穿地鐵施工時(shí)，必須要采取合理的措施，確保既有建筑結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境不受破壞，保障施工的順利進(jìn)行，主要措施有：

（1）同步注漿。為了防范既有結(jié)構(gòu)沉降問(wèn)題的出現(xiàn)，在進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，需要迅速在刀盤開(kāi)挖輪廓與盾體外緣之間的間隙脫出盾構(gòu)后的襯砌背面環(huán)形建筑間歇中填充足夠的漿液材料，達(dá)到控制盾構(gòu)通過(guò)是下沉的目的。結(jié)合地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，漿液配比、注漿壓力、注漿量以及注漿的起止時(shí)間會(huì)對(duì)同步注漿的具體效果起到重要作用。由于漿液能夠在短時(shí)間內(nèi)凝固，這會(huì)對(duì)后期沉降起到一定的限制作用。在進(jìn)行同步注漿時(shí)，以選擇使用緩凝無(wú)機(jī)材料最佳，當(dāng)注漿材料充分凝固之后會(huì)具有低收縮性。在開(kāi)展注漿工作時(shí)，需要對(duì)注漿的壓力與流量變化進(jìn)行細(xì)致觀察，對(duì)注漿參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把控。

（2）二次注漿。采取二次（或是多次）注漿是為了彌補(bǔ)同步注漿所存在的不足之處，同時(shí)也是防范地表沉降的有效措施，能夠讓盾構(gòu)在穿越建筑物、鐵路軌道、道路與地下管線時(shí)，極大程度的減小地表沉降。襯砌背后進(jìn)行二次注漿，重點(diǎn)對(duì)拱部120°的范圍實(shí)行施工作業(yè)[2]。

（3）監(jiān)控測(cè)量指導(dǎo)盾構(gòu)施工。依照理論研究結(jié)果，同時(shí)聯(lián)系工程施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)提供實(shí)測(cè)控制指導(dǎo)，并針對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)的不同階段、不同參數(shù)下位移規(guī)律、土層擾動(dòng)以及參數(shù)敏感性等做出詳細(xì)的分析探討，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)盾構(gòu)各項(xiàng)施工參數(shù)準(zhǔn)確性的有效把控。在下穿既有地鐵線路時(shí)，地鐵下方一定范圍會(huì)引起土體的附加水平應(yīng)力，所以對(duì)穿越前所確定的土壓力應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶嵘?，且因?yàn)榇嬖谕翆訕?gòu)成復(fù)雜、地面超載作用力以及建筑體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等不確定因素，所以，應(yīng)當(dāng)按照穿越時(shí)的具體情況模擬拖進(jìn)試驗(yàn)，在按照反饋數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算的靜止土壓力實(shí)行調(diào)整與改進(jìn)，其后再正式開(kāi)展盾構(gòu)掘進(jìn)施工。在盾構(gòu)掘進(jìn)期間，需要確保足夠且有效的注漿量與注漿壓力，掘進(jìn)的速度要遵守慢速、均勻的原則。

2.2下穿施工時(shí)的安全保護(hù)措施

在開(kāi)始盾構(gòu)施工之前，應(yīng)當(dāng)聯(lián)系施工場(chǎng)地的地質(zhì)狀況以及下穿施工的作業(yè)特征，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的適應(yīng)情況實(shí)行技術(shù)剖析。在盾構(gòu)施工前期準(zhǔn)備階段，還應(yīng)當(dāng)對(duì)盾構(gòu)機(jī)采取全方位的維修與養(yǎng)護(hù)，對(duì)刀具進(jìn)行檢查與替換，從而為迅速、高效的下穿既有地鐵線路打牢基礎(chǔ)，保證穿越過(guò)程中的沉降控制效果。在施工作業(yè)前，應(yīng)當(dāng)制定出一套周密嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽?yīng)急預(yù)案，在正式施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)安排專人對(duì)施工情況進(jìn)行巡視檢查，若是發(fā)現(xiàn)異常狀況，需要立即采取應(yīng)急預(yù)案的相關(guān)措施。

在盾構(gòu)下穿段作業(yè)時(shí)，因?yàn)闀?huì)對(duì)既有線結(jié)構(gòu)造成一定影響，從而具有較大風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)，不僅需要對(duì)盾構(gòu)隧道的掘進(jìn)施工做日常監(jiān)測(cè)，還要在既有線隧道周圍安設(shè)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備，基于自動(dòng)全站儀來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)出入線段的結(jié)構(gòu)與道床的全方位、全天候監(jiān)測(cè)。并且，要按照監(jiān)測(cè)計(jì)劃，事先布置好每一處監(jiān)測(cè)點(diǎn)，從而能夠在開(kāi)始監(jiān)測(cè)工作之時(shí)，監(jiān)測(cè)元件能夠迅速進(jìn)入至穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。監(jiān)測(cè)所得數(shù)據(jù)可經(jīng)由遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)直接傳輸至計(jì)算機(jī)，以此作為施工指導(dǎo)依據(jù)。監(jiān)測(cè)的周期需按照施工具體情況隨時(shí)使用計(jì)算機(jī)做出調(diào)整，所設(shè)置的最小監(jiān)測(cè)頻率為1次/h。

結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析結(jié)果，并聯(lián)系設(shè)計(jì)需求，可實(shí)施以下措施予以保護(hù)：為保證既有線區(qū)間隧道能夠繼續(xù)安全的運(yùn)行，需要對(duì)既有軌道進(jìn)行專項(xiàng)保護(hù)，詳細(xì)實(shí)施措施為，先對(duì)鋼軌、扣件以及道床等實(shí)行全面細(xì)致的檢查，保證既有軌道結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定、牢固的狀態(tài)。在對(duì)區(qū)間下穿出入段線區(qū)段以及兩側(cè)各ID（出入段線區(qū)段隧道跨度）范圍段落裝設(shè)軌距拉桿防護(hù)設(shè)施，同時(shí)在下穿作業(yè)正式開(kāi)展之后將其限速運(yùn)行，尤其是下穿出入段線要盡可能的在列車停止運(yùn)行時(shí)進(jìn)行施工[3]。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，地鐵作為一項(xiàng)便民設(shè)施，受到了老百姓們的喜愛(ài)，隨著城市的逐漸發(fā)展，地鐵路線增加，變得錯(cuò)綜復(fù)雜，在實(shí)際的隧道施工中，要采取合理的安全控制措施避免對(duì)既有地鐵線路造成影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]王道鋼，楊鐘凱.分析隧道近距離下穿既有線地鐵線路安全控制對(duì)策[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2019（13）：140.

[2]張軍榮.隧道近距離下穿既有線地鐵線路安全控制[J].建筑，2018（16）：71-73.

[3]張福忠.地鐵隧道超近距離下穿既有線安全施工技術(shù)[J].山西交通科技，2015（03）：87-90.