地鐵隧道下穿鐵路橋梁施工技術(shù)的探析

朱琳

摘要：現(xiàn)代城市交通線路對外呈現(xiàn)出復(fù)雜化的發(fā)展態(tài)勢，交叉立橋的情況隨處可見。人們對地鐵工程環(huán)境與建設(shè)質(zhì)量提出的要求有不斷提升的趨勢，這提示地鐵工程在建設(shè)期間，在確保質(zhì)量安全的基礎(chǔ)上，還需加強對本地建筑物的維護力度，尤其是橋梁項目安全性。在這樣的背景下，隧道下穿擴大基礎(chǔ)橋梁施工技術(shù)被提出并開始使用。同時在軌道交通施工中，區(qū)間隧道下穿鐵路橋梁時，區(qū)間隧道施工對橋梁將會產(chǎn)生重要影響。施工技術(shù)應(yīng)用中，需要考慮隧道開挖和承載力與橋梁本身負(fù)載之間關(guān)系，以提升施工安全性。本文結(jié)合搭地鐵隧道橋梁項目實例，著重介紹了盾構(gòu)施工技術(shù)，并對力學(xué)構(gòu)造和施工流程進行了分析，隨后，又圍繞地鐵隧道下穿橋梁施工其他適用技術(shù)展開了討論，其中包括隧道頂部加固、超前支護施工和臺階施工技術(shù)等。

關(guān)鍵詞：鐵路橋梁;地鐵隧道;盾構(gòu)下穿挖掘

1盾構(gòu)施工技術(shù)

地鐵隧道下穿擴大基礎(chǔ)橋梁的施工程序有：（1）建設(shè)土層;（2）墊高;（3）沖洪積層填土;（4）末期對新濕的沖洪積層填土實施更新措施。在此流程中，需遵照的基礎(chǔ)施工原則是為被下穿鐵路橋梁建設(shè)創(chuàng)造優(yōu)良基礎(chǔ)，實現(xiàn)對土層的穩(wěn)定性建設(shè)，提高其結(jié)構(gòu)安穩(wěn)性。

2工程概況

在地鐵工程總長度為1485M，地質(zhì)勘查報告顯示某工程穿越的土層類型以粉質(zhì)黏土為主，標(biāo)準(zhǔn)斷面高程為6.2M，覆土埋設(shè)深度取值范圍為15.3～22.1M，隸屬于淺埋隧道?，F(xiàn)已知區(qū)間隧道為K14+537～K14+586下部穿行地鐵3號線部分站區(qū)，并且A、B站分別列為特級、一級環(huán)境安全風(fēng)險點。該地鐵線的施工采用礦山法為主的開挖工藝，襯砌結(jié)構(gòu)為馬蹄形復(fù)合式，隧道的外頂標(biāo)高與現(xiàn)有車站的外底標(biāo)高之間相距的最大值1.08M，最小值為0.93M。地鐵運營部明確規(guī)定，在新線施工過程中，現(xiàn)有線路一定要處于正常運營狀態(tài)，這在很大程度上增加了工程的施工難度。經(jīng)現(xiàn)場勘測發(fā)現(xiàn)，3號線A站區(qū)處于B站區(qū)車站正上方的位置，有48M的長度，其中間兩跨為連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，簡支梁在兩端，采用擴大基礎(chǔ)。區(qū)間隧道的中心線與橋基的水平距離相距14.2M。頂部和橋基垂直距離為17.3M?，F(xiàn)有車站結(jié)構(gòu)上部有防爆層覆蓋設(shè)計，厚度在0.5～1.2M，且在地面下埋置0.5～1M。3施工方案

3.1綜合施工方案

為實現(xiàn)對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)沉降過程的有效控制，需要提前對具體的施工方案和路線進行擬定。對于新建區(qū)間隧道施工，目前擬定出了1套施工方案：采用臺階法對區(qū)間隧道穿越橋區(qū)段進行施工，穿越既有車站區(qū)段采用CDE法施工，在對隧道區(qū)間進行開工時要從橋基兩端開始進行，相對施工。在區(qū)間隧道距既有線兩端20M位置創(chuàng)設(shè)注漿工作室，并在工作室內(nèi)做水平旋噴樁，可以對既有隧道兩端拱頂及其土體起到一定的固定作用。目前，隧道兩端拱部的旋噴樁長度為20M，經(jīng)由現(xiàn)有線下部隧道兩端旋噴樁長度為64M，在中掌子面挖掘過程中建議使用斷面注漿法實現(xiàn)對土體的有效加固。從監(jiān)測結(jié)果以及現(xiàn)有資料分析得知，現(xiàn)有隧道的結(jié)構(gòu)安全達(dá)到臨界狀態(tài)。但新建隧道與現(xiàn)有車站之間的間隔土層極為薄弱，僅僅只有1.05m，在開挖施工過程中很可能會形成圍巖的二次擾動或者直接影響到地層結(jié)構(gòu)的完整性，導(dǎo)致現(xiàn)有車站發(fā)生沉降。而且在上部列車運行時也會給新建隧道帶來一定的沖擊影響，若使用傳統(tǒng)加固措施就難以實現(xiàn)對現(xiàn)有車站的有效支撐。結(jié)合已有工程案例及既往施工經(jīng)驗，本隧道工程在施工期間為實現(xiàn)對地鐵3號線車站沉降情況的有效緩解，確保運行安全，計劃在下穿區(qū)施工段，對新建隧道頂部進行早期支護時，采取與車站結(jié)構(gòu)底板緊密相靠的形式，對上下2條隧道間隔涂層實施剝離措施，促進2個結(jié)構(gòu)的“零距離”接觸。具體施工方案是[3]：在隧道下穿到車站正下方時，隧道斷面由原來的馬蹄形改變成正方形，按照一定的間隔距離，在早期支護上加上千斤頂，當(dāng)早期支護形成閉鎖成環(huán)后，迅速使用千斤頂形成頂力，不但可以給下部地基土形成良好的擠壓作用，增強地基承載能力，同時，也能保證早期支護頂部和既有車站底板結(jié)構(gòu)頂二者的緊湊性。在早期支護形成閉合后，要快速對壁后進行回填注漿。并用型鋼將有千斤頂安置斷面上的格柵鋼架替換掉。

3.2工程風(fēng)險和鐵路控制標(biāo)準(zhǔn)

以往大量的施工實踐表明，盾構(gòu)結(jié)構(gòu)對地層形成的影響相對較小，在地鐵工程施工期間地表沉降問題易于控制，處于運營狀態(tài)的地鐵對地表沉降表現(xiàn)出較高的敏感性，故而研究相對合理的盾構(gòu)結(jié)構(gòu)。若經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)沉降量超過鐵路行業(yè)既定的沉降標(biāo)準(zhǔn)，那么，施工操作會造成地表出現(xiàn)不同程度的移位和變形量，情節(jié)嚴(yán)重時會導(dǎo)致整體軌道沉降或者不同區(qū)段軌道的沉降顯現(xiàn)較明顯，前后凸凹不平會損傷鐵路設(shè)備設(shè)施的性能，為鐵路運營過程埋下安全隱患。故而，在對盾構(gòu)結(jié)構(gòu)施工前，一定要全面檢查施工方案與機械設(shè)備，借此方式保證地鐵鐵路運營過程中結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定性，鐵路運營軌道運行也無異常。

某市擬新建一條地鐵線路，該線路全長30km，中途停靠車站數(shù)量為25個，橫跨該市5個行政區(qū)。地質(zhì)勘察結(jié)果表明，項目所在區(qū)域地形相對平坦，地表覆蓋層為素填土，由磚塊、黏性土和砂石混碎土構(gòu)成，隧道上部為瀝青路面，某段下穿鐵路既有橋梁。地鐵隧道下穿鐵路橋梁方案隧道開挖采用方法為礦山法，上下臺階的間距約為4m，設(shè)計人員利用數(shù)值模型對開挖過程進行模擬，模擬過程以上臺階開挖為開端，由下臺階開挖工作告一段落結(jié)束。

項目施工所用盾構(gòu)機，主要分為刀盤/盾體/電氣系統(tǒng)等部分。設(shè)計人員出于提高盾構(gòu)挖掘注漿質(zhì)量的考慮，遂決定在最后一節(jié)臺車上，對注漿設(shè)備進行加設(shè)，真正做到在不停機的前提下，使注漿要求得到最大程度滿足。事實證明，改良土體的積極作用，主要可被歸納為：其一，提高測算土層壓力的準(zhǔn)確性;其二，通過盾構(gòu)機積壓的方式，加快填充盤土層旋轉(zhuǎn)并沉降的速度。對本項目而言，改良土體的初衷是嚴(yán)格控制出土量，避免由于出土量不符合預(yù)期，而引發(fā)不必要的問題。

3.3徑向注漿

回填注漿是項目施工不可缺少的環(huán)節(jié)，通過澆注空隙和未澆實區(qū)域的方式，對混凝土結(jié)構(gòu)的整體性進行凸顯，另外，這樣做還能使土體更加穩(wěn)定，從根本上解決混凝土泄露等問題?；诘罔F隧道橋梁開展轉(zhuǎn)換作業(yè)，通常需要用到徑向注漿技術(shù)，本項目也不例外。在實際施工時，施工人員考慮到環(huán)境給項目帶來的影響，遂決定將重心放在控制注漿方向上，這是因為只有以項目施工所提出需求為依據(jù)，對注漿分布曲線加以調(diào)整，才能使其優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。利用盾構(gòu)機開展注漿作業(yè)，可為注漿沉降效果提供有力保障。要想使盾構(gòu)順利通過，關(guān)鍵是借盾構(gòu)機之手，對盾構(gòu)系統(tǒng)進行相應(yīng)的注漿處理，在落實相關(guān)工作時，施工人員應(yīng)確保注漿壓力值始終0.3～0.4MPa，注漿壓力值過大或過小，均會給施工安全性帶來不利影響。

4結(jié)語

提升鐵路建造施工的技術(shù)水平，一定要嫻熟掌握建筑施工流程及各項參數(shù)，包括施工目標(biāo)對象的土質(zhì)、車站結(jié)構(gòu)、同步灌漿、掌控地表沉降、優(yōu)化土地構(gòu)造、維持開挖面的穩(wěn)定性等。只有嚴(yán)格依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)落實隧道下穿擴大基礎(chǔ)橋梁建設(shè)中的各細(xì)枝末節(jié)，方能保證工程施工質(zhì)量及鐵路運輸安全性。此外，在地鐵隧道施工中，重點研究了隧道下穿鐵路橋梁適用技術(shù)，例如，隧道頂部加固、對隧道開挖工序中的不穩(wěn)定部分進行超前支護，并通過改良土體、徑向注漿和臺階施工等方式，對施工技術(shù)進行了強化，確保地鐵隧道施工有序開展。

參考文獻(xiàn)

[1]謝建偉.淺談地鐵隧道下穿鐵路橋梁施工技術(shù)[J].河南建材，2018（02）：141-142.

[2]周元元.地鐵隧道下穿鐵路橋梁施工技術(shù)的探析[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2018（06）：200-201.

[3]佘才高，韓高孝.地鐵盾構(gòu)隧道在巖層中下穿高速鐵路橋梁時的施工參數(shù)研究[J].城市軌道交通研究，2015，18（06）：90-93+99.

[4]閆辰騫.淺談地鐵隧道下穿鐵路橋梁施工技術(shù)[J].中華民居（下旬刊），2013（04）：329-330.

北京城市快軌建設(shè)管理有限公司 北京市 100027