地鐵隧道下穿高鐵橋盾構(gòu)施工技術(shù)

張士民/ZHANG Shi-min

（中鐵上海工程局集團(tuán)市政環(huán)保工程有限公司，上海 201906）

1 工程概況

沈陽地鐵4 號線紅椿路站～城建學(xué)院站區(qū)間盾構(gòu)側(cè)穿哈大高鐵客專高架橋樁，地鐵隧道與哈大高鐵客專高架橋側(cè)穿夾角分別為62°和63°，隧道里程（直線段）：左線DK29+061.90～DK29+89.06，27.16m；右 線DK29+074.40～DK29+100.07，25.67m。高鐵線路管理里程分別為K383+714、K383+681，側(cè)穿位置在馬總屯特大橋6 號墩（軌道設(shè)計高程51.03）、7 號墩（軌道設(shè)計高程51.292）、8 號墩（軌道設(shè)計高程51.292）之間。高鐵橋?yàn)榛炷梁喼Я簶?，跨?2.7m，樁基礎(chǔ)，樁長21m，每處承臺下設(shè)置8 根樁。橋梁支座標(biāo)高約46.7m，地面標(biāo)高約40.7m，凈高約6.0m。

區(qū)間隧道與橋樁距離：水平7.4m/7.55m，盾構(gòu)穿越地層為③-9-4 圓礫，隧道頂部埋深：左線16.2～16.5m，右線16.4～16.6m。具體位置關(guān)系如圖1、圖2 所示。

圖1 區(qū)間隧道與高鐵橋平面位置關(guān)系

圖2 區(qū)間隧道與高鐵橋剖面位置關(guān)系

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 地面隔離樁施工措施

盾構(gòu)區(qū)間隧道與沈大高鐵客專橋樁間打設(shè)600@1200 隔離樁，隔離樁上設(shè)600mm×600mm的鋼筋混凝土冠梁。樁徑及樁型：?600mm 鉆孔灌注樁；樁頂標(biāo)高：與地面齊平；樁底標(biāo)高：盾構(gòu)隧道底面下1 000mm；混凝土設(shè)計標(biāo)號：C30水下；鋼筋材料：主筋為?22mm，加勁筋為?16mm，螺旋箍筋為?8mm。

1）鉆孔樁設(shè)備選擇 現(xiàn)場實(shí)測高鐵橋下凈空距離約7.0m，正常鉆孔樁設(shè)備不能滿足高度要求，通過比選，選擇最大高度6.5m 的反循環(huán)鉆機(jī)。

2）鋼筋籠制作 綜合考慮橋下凈空高低、鋼筋籠接駁距離、下放時安全距離等因素，對鋼筋籠采取分節(jié)制作、機(jī)械套筒連接，單節(jié)長度為4m。

3）吊裝設(shè)備選擇 分節(jié)的鋼筋籠通過自卸吊運(yùn)送至高鐵橋鉆孔灌注樁施作場地附近。為了防止起重機(jī)械對高鐵營運(yùn)線的干擾，吊裝不使用起重機(jī)械，距離高鐵線路50m 處吊放在地面，然后人工滾至橋下，通過130 反鏟挖掘機(jī)吊裝下放。

2.2 地鐵盾構(gòu)下穿高鐵橋施工技術(shù)措施

2.2.1 試驗(yàn)段施工

通過試驗(yàn)段施工，收集施工相關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)（表1），試驗(yàn)段長度100m。通過分析出土量、掘進(jìn)狀態(tài)及地層沉降變形數(shù)據(jù)等，選取最佳施工參數(shù)，達(dá)到試驗(yàn)的目的，確保盾構(gòu)區(qū)間安全順利施工。

表1 試驗(yàn)段總結(jié)盾構(gòu)施工參數(shù)

2.2.2 下穿前技術(shù)、管理措施

盾構(gòu)下穿沈大高鐵橋期間，指從刀盤距離高鐵橋20m 至盾尾離開高鐵橋20m 期間，左線長67.16m、右線長65.67m，項(xiàng)目部針對盾構(gòu)下穿沈大高鐵橋施工做了相應(yīng)準(zhǔn)備工作。

1）推進(jìn)至影響范圍前停機(jī)，組織盾構(gòu)下穿重大風(fēng)險源條件驗(yàn)收，檢查準(zhǔn)備情況：①風(fēng)險源專項(xiàng)措施（鉆孔灌注樁隔離樁）已完成，樁體強(qiáng)度滿足設(shè)計及相關(guān)要求；②自動化監(jiān)測、地面人工監(jiān)測現(xiàn)場布設(shè)完成，初始值已采集并上報第三方監(jiān)測單位；③高鐵橋附近的環(huán)境調(diào)查完善；④盾構(gòu)停機(jī)檢修、維保及配件更換，盡可能降低設(shè)備故障概率，保證設(shè)備性能良好；同步注漿、二次注漿系統(tǒng)全面檢修、清理；⑤施工材料（油脂、渣土改良材料、同步注漿材料、襯砌管片、密封止水材料、管片螺栓等）現(xiàn)場盤點(diǎn)，滿足使用需求；⑥應(yīng)急物資設(shè)備（如深孔注漿機(jī)、黃沙）準(zhǔn)備齊全。

2）管片脫離盾尾6～8 環(huán)位置二次注漿形成環(huán)箍，防止后方水流前竄。

3）總結(jié)下穿前試驗(yàn)段施工技術(shù)參數(shù)，為盾構(gòu)下穿高鐵橋參數(shù)設(shè)定提供理論依據(jù)。

4）對施工管理人員、作業(yè)層操作人員進(jìn)行全員技術(shù)交底，思想狀態(tài)上重視。

5）領(lǐng)導(dǎo)帶班、關(guān)鍵工序值班、監(jiān)控量測人員布置、任務(wù)劃分及落實(shí)。

6）管片采用多孔管片，便于二次注漿施工。

2.2.3 盾構(gòu)下穿施工技術(shù)控制措施

1）根據(jù)專項(xiàng)施工方案、試驗(yàn)段總結(jié)，設(shè)定上部土壓力，盡量保證壓力的穩(wěn)定，保證開挖面前方土體穩(wěn)定。

2）盾構(gòu)推進(jìn)速度，控制在60mm/min 左右。推進(jìn)過程中確保同步注漿漿液在推進(jìn)完成時可有效注入，掘進(jìn)完成時漿液注入量不小于5.0m3；注漿壓力不小于4bar。

3）優(yōu)化同步注漿漿液配合比，調(diào)整好漿液的和易性，將稠度控制在12.5～13.0 之間，初凝時間≯6h。

4）下穿前調(diào)整好盾構(gòu)姿態(tài)，下穿過程中嚴(yán)格控制盾構(gòu)推進(jìn)姿態(tài)，避免盾構(gòu)大幅糾偏。

5）管片脫離盾尾后及時補(bǔ)強(qiáng)注漿，左上、右上間隔一環(huán)注入；二次注漿須多遍注入，且單孔注入量須進(jìn)行控制0.5～0.6m3/孔；注漿壓力不大于0.5MPa。保證二次注漿距離盾尾有一定的安全距離，避免二次注漿漿液包裹殼體造成殼體與地層摩擦。

6）地面監(jiān)測：高鐵橋墩沉降、傾斜自動化監(jiān)測頻率調(diào)整為1 次/2h，及時反饋數(shù)據(jù)；項(xiàng)目部安排專人24h 對地表進(jìn)行監(jiān)控量測、橋墩沉降復(fù)核，頻率1 次/2h，及時術(shù)反饋數(shù)據(jù)。

7）管片螺栓復(fù)緊：管片螺栓進(jìn)行多次復(fù)緊，擰緊力矩不低于300Nm。

8）控制掘進(jìn)出渣量：推進(jìn)過程中控制螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速；通過皮帶稱重、門吊稱重反饋出渣情況，及時共享信息，做出分析。

2.2.4 盾構(gòu)下穿施工管理保證措施

1）落實(shí)領(lǐng)導(dǎo)帶班制度：盾構(gòu)下穿沈大高鐵馬總屯特大橋期間，項(xiàng)目部和作業(yè)隊(duì)伍建立現(xiàn)場帶班值班制度（雙人單崗），明確相關(guān)責(zé)任人，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量和安全。

2）關(guān)鍵工序現(xiàn)場管控：如盾構(gòu)推進(jìn)主要參數(shù)控制、同步注漿及二次注漿控制、出土量記錄等，安排專人盯控。

3）停機(jī)準(zhǔn)備時，將渣土箱清理干凈，每環(huán)推進(jìn)前向單個渣土箱內(nèi)加清水（底部10cm），防止渣土粘在土箱內(nèi)，造成出土方量無法統(tǒng)計。每班及時統(tǒng)計門吊稱重，并做出分析。

4）停機(jī)準(zhǔn)備時對盾構(gòu)、電瓶機(jī)車編組、門式起重機(jī)、攪拌機(jī)等主要設(shè)備進(jìn)行全面檢修、維保，確保設(shè)備性能良好。下穿過程中，安質(zhì)人員、設(shè)備管理人員每班對設(shè)備維保、檢查情況進(jìn)行監(jiān)督再監(jiān)督。

5）施工以安全、平穩(wěn)為主，每一工序按部就班，禁止搶進(jìn)度。

6）盾構(gòu)隧道測量工作要按要求及時進(jìn)行，反饋信息指導(dǎo)施工。

7）地面監(jiān)測包括墩臺自動化監(jiān)測、地面監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時反饋。

8）如發(fā)現(xiàn)緊急情況，如渣土較稀、出土量不可控現(xiàn)象，立即停止推進(jìn)，并向值班領(lǐng)導(dǎo)匯報，召開工地會議討論方案，現(xiàn)場按照制定的方案、措施實(shí)施。

9）應(yīng)急隊(duì)伍、應(yīng)急人員、應(yīng)急設(shè)備物資準(zhǔn)備。

3 監(jiān)控測量

在復(fù)雜施工條件下，尤其是隧道下穿鐵路工程時，施工可能會引起鐵路軌道各種不平順現(xiàn)象，鐵路軌道的不平順會引起輪軌劇烈振動，大大降低行車平穩(wěn)性，進(jìn)而威脅行車安全。因此，在下穿鐵路的各類工程中，必須制定嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)，以保證行車安全?？刂茦?biāo)準(zhǔn)包括：沉降控制值、沉降控制速率、不均勻沉降控制值、水平位移控制值等。

采用沉降傳感器JMQJ-6205AD、傾角傳感JMQJ-7315ADS 和配套的硬軟件實(shí)現(xiàn)對鐵路橋墩的自動化監(jiān)測，用到的硬件設(shè)備主要有測量傳感器、信號控制箱、溫度氣壓傳感器、供電電源、計算機(jī)服務(wù)器。

如圖3～圖6 所示，區(qū)間隧道相鄰的6#、7#、8#橋墩累計沉降數(shù)值小于1.5mm，人工復(fù)核結(jié)果，累計沉降數(shù)值2.5mm；水平位移累計值＜1mm；不均勻沉降一直在1mm 以內(nèi)。各類變形數(shù)據(jù)都控制在允許范圍內(nèi)。

圖3 下穿時期7#橋墩沉降

圖4 地表沉降位移監(jiān)測變化曲線圖

圖5 下穿后續(xù)時期順橋水平位移

圖6 下穿后續(xù)時期橫橋水平位移

4 結(jié)語

沈陽地鐵4 號線紅椿路站～城建學(xué)院站區(qū)間盾構(gòu)隧道下穿哈大高鐵客專高架橋，通過前期方案研討、下穿過程中技術(shù)和管理體系完善等工作，盾構(gòu)施工未對哈大高鐵造成任何不良影響，達(dá)到了預(yù)期目的，并未類似工程提供寶貴施工經(jīng)驗(yàn)。O