地鐵盾構(gòu)隧道下穿運營鐵路的設(shè)計思路

郭 嘉

（廣東省重工建筑設(shè)計院有限公司，廣東廣州 510700）

1 工程概況

大沙東站—姬堂站區(qū)間線路出大沙東站后沿鎮(zhèn)東路向北敷設(shè)，側(cè)穿沿線兩側(cè)房屋后，以600 m半徑右轉(zhuǎn)后沿東北方向繼續(xù)敷設(shè)，下穿黃埔體育中心公交樞紐站后，以600 m半徑左轉(zhuǎn)至鎮(zhèn)東路附近。在鎮(zhèn)東路旁側(cè)穿橫沙立交橋繼續(xù)沿鎮(zhèn)東路敷設(shè)至石化路附近時下穿河溝、廣深Ⅳ線、烏涌、廣園快速、烏涌，之后下穿橫沙立交橋北端橋頭位置及停車場板房群，以450 m半徑左轉(zhuǎn)進入中間風井，出中間風井后繼續(xù)沿西北方向敷設(shè)，期間下穿富田—日捆儲運（廣州）有限公司后以1 050 m半徑右轉(zhuǎn)，下穿萬綠榕苑山莊（已拆除）后進入豐樂北路，沿豐樂北路向北敷設(shè)進入姬堂站。

區(qū)間隧道右線設(shè)計起訖里程YDK31+501.000～YDK34+194.500，YDK32+501.300=YDK32+500.000，長鏈1.300 m，全長2 694.8 m。左線設(shè)計起訖里程ZDK31+501.000～ZDK34+194.500，ZDK32+503.179=ZDK32+500.000，長鏈3.179 m，全長2 696.679 m。

盾構(gòu)于中間風井小里程及大里程端始發(fā)，在大沙東站大里程端及姬堂站小里程端吊出，盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)徑5.4 m、外徑6.0 m，采用土壓盾構(gòu)。

暗挖工程施工注意事項如表1所示。

表1 暗挖工程施工注意事項

2 地鐵盾構(gòu)隧道下穿運營鐵路構(gòu)思

2.1 盾構(gòu)隧道規(guī)劃

圓形盾構(gòu)隧道外直徑6 000 mm，管片厚度300 mm，管片寬度1 500 mm。采用結(jié)構(gòu)荷載模型籌算盾構(gòu)隧道管片涂層結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和形變，考慮永久荷載、可變荷載和偶然荷載等最無用荷載組合下的結(jié)構(gòu)承載力，實施管片配筋操作，鋼含量提至205.48 kg/m3，管片混凝土選擇形變和輕度均符合的高強C50砼。

2.2 精準管控盾構(gòu)掘進參數(shù)

完美設(shè)置正面土壓力、推進壓力，管控開挖速度和開挖量，有效管控注漿量、注漿時間以及注漿壓力，保障注漿質(zhì)量，嚴格管控軸線偏向量。盾構(gòu)穿過鐵路后，參照后續(xù)的沉降凝結(jié)速度，適時實行二次注漿作業(yè)，確保管片壁后與圍巖之間的縫隙連接平滑牢固，保證地層可靠，預防后續(xù)發(fā)生形變和凹陷，達到鐵路部門倡導管理地表沉降的規(guī)劃細則。該段隧道盾構(gòu)動工從中間風井開始后，必須開挖約300 m才能抵達斷裂帶和鐵路。該區(qū)域段落盾構(gòu)作業(yè)劃分為試驗段，設(shè)立地面沉降量與盾構(gòu)掘進參數(shù)間的關(guān)系，為盾構(gòu)下穿斷裂及廣深鐵路時盾構(gòu)掘進參數(shù)的確切擬定提供有效的參考。

2.3 信息化監(jiān)測

盾構(gòu)穿越廣深鐵路及斷裂帶進程和后期，需要合理監(jiān)測地表和鐵路路基沉降實況，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)指引盾構(gòu)掘進參數(shù)的擬定，把信息化施工納入現(xiàn)有作業(yè)方式中，提升工程的可靠性。信息化施工是盾構(gòu)動工安全通行的有效防護，承接單位應聯(lián)合鐵路等有關(guān)部門協(xié)議專項監(jiān)測措施，有效管理鐵路形變。

2.4 防止偏磨出現(xiàn)

刀盤刀具焊接耐磨設(shè)備，選用硬度大、抗切割性強的切割頭，聯(lián)合重型刀盤一起應用；經(jīng)過對復合式盾構(gòu)機滾刀，齒刀調(diào)換，配合不同的刀具搭配方式，達到此地層的開挖條件。選用重型滾刀或耐磨滾刀，把雙刃滾刀調(diào)換為單刃滾刀，單刃滾刀的接觸面積相對雙刃滾刀較小，破壞速度更快。按期或不定時校驗刀具，防止過度損耗，縮短使用期；有規(guī)劃更新工具，管控刀具的損耗速率。在穿越結(jié)構(gòu)破壞區(qū)域前，應選取恰當?shù)谋何稽c停放機器，對盾構(gòu)機等器械徹底檢驗修整。

2.5 預防螺旋機噴涌

節(jié)制螺旋輸送機的卸土量，必要時調(diào)節(jié)排土量，以取得緩沖效果，避免達到噴涌現(xiàn)象。減緩螺旋機挖土速率，維持土倉的土不少于總?cè)莘e的1/2，利用加入的土體壓力排出土倉的多余水分。同步注漿效果需要完美鎖死襯砌空隙，將水堵住，以預防土倉和管片后面形成水力通道。

2.6 管控盾構(gòu)機運行方式

在開挖進程中注入泡沫，降低刀盤扭矩，排除讓盾構(gòu)機產(chǎn)生滾動的外部因子；按時注漿，保證注漿量，選取活性漿液等方法加大盾構(gòu)周圍的摩擦力，有效管理盾構(gòu)滾動；利用扭轉(zhuǎn)刀盤旋轉(zhuǎn)方向更正盾構(gòu)滾動；減緩推進速率，檢查盾構(gòu)機前后通過切割頭的滾動情況。

2.7 預防螺旋機卡死

及時調(diào)節(jié)開挖參數(shù)，避免方向偏差過大，可以完全切割巖石，防止大塊巖石卡死螺絲機；在開挖進程中，將泥漿水或泡沫倒入土倉，預防堵塞螺旋機、水進入隧道。

2.8 預防刀盤結(jié)污

開挖時，在切割頭前加水，注入適量發(fā)泡劑，用于冷卻儀器、改善渣土，使其具有良好的流動性，成為可利用土。

2.9 預防盾尾漏漿

把控運行方式，避免盾尾刷損耗過大，增加盾尾刷數(shù)量。盾尾發(fā)生漏漿現(xiàn)象，應提升同步注漿量、加大盾尾油脂注入量，漏漿現(xiàn)象嚴重，需要準備初凝時間較短的雙液漿施展襯砌壁后注漿。

2.10 加強盾構(gòu)密封止水效果

（1）高水壓作業(yè)危險管理方式。

①盾構(gòu)殼體應滿足要求的硬度和承載力，可以經(jīng)受高的水土壓力，不產(chǎn)生形變，保證動工和實操人員的安全以及盾構(gòu)設(shè)施（隧道開挖、管片拼裝等）的正常運行。

②提升盾尾的密封性能，標準規(guī)定最低限度是可以經(jīng)受1.0MPa的水壓，不發(fā)生滲漏。

③努力維持動工過渡環(huán)節(jié)的連續(xù)性和勻速性，以防止長期停工。

（2）刀具的查驗。

此盾構(gòu)段長約270 m，下穿前實行開倉查驗或調(diào)換刀具，防止發(fā)生下穿階段換刀操作。若因其他原子發(fā)生停機，需要采取手段首先確保工作面和盾構(gòu)周邊土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，固定工作面的氣壓要求不能過大，避免工作人員出入受阻。

（3）突水、泥風險管控。

控制水和泥漿泛濫的風險、隧道管片全環(huán)雙液漿注漿、切割頭開口的自動閉合設(shè)計。

3 結(jié)語

目前，我國正位于基礎(chǔ)設(shè)施全力發(fā)展時期，尤其是城市軌道交通，面臨的動工條件和整體環(huán)境日趨復雜，相似的建設(shè)項目普遍涌現(xiàn)。本文以大沙東站—姬堂站區(qū)間隧道下穿廣深鐵路工程為例，論述有線隧道盾構(gòu)作業(yè)時的實際操控不足點，為類似工程提供參照。