盾构隧道下穿地铁既有线路施工技术

江啸

摘 要：在城市地铁修建规模的逐渐扩大之下，在建地铁线路依然面临下穿既有线路的情况。为保证在既有运营线路安全的基础上促进在建工程顺利施工，则应对其中的相关技术进行探究，特别是针对当下常用的盾构施工法，极有必要对其技术开展实施详细分析。

关键词：盾构隧道;地铁;既有线路;下穿;施工技术

中图分类号：U231.1 文献标识码：A

0 引言

现阶段，地铁已经成为城市居民出行的一种主要交通方式，其修建工作也同时也成为了缓解交通压力，保证出行质量和安全的主要措施。在当前地铁隧道施工中最常见的就是盾构施工法，它不仅安全便捷，还能减少劳动强度投入。然而由于该方式无法实现返工，所以为保证作业质量，尤其是针对要穿过既有线路的情况，必须结合具体工程状况，找到影响施工质量的因素，采取有效的施工技术。

1 地铁盾构施工概述

该施工方法是当前这类工程作业当中比较常见的一种全机械性的手法。在其实际应用时，就是把相关设备从竖井或者基坑壁开孔位置设定妥当，然后出发，并一直根据设定的轴线向另一个孔洞行进（图1）。其中主要是通过盾片及外壳支撑围岩给隧道和地面带来的压力。一般在开挖时需要通过专门的切削设备先开挖土体，然后输送出去，并借助千斤顶的力量在后开展加压行进[1]。一般每推进一环的距离，就会在尾部支护的影响之下拼装一环的衬砌。目前使用该方式下穿地铁机油线路已经成为整个地铁建设运营发展当中无法避免和最常见的情况。

2 施工技术分析

2.1 施工前保护

作业之前应该先对整个施工过程加强风险评估，列出具体的评估方案，尤其对出入段线必须列出相应的风险源清单，同时根据实际设计要求采取相应的措施加以保护。比如對既有线路隧道的运营安全加强保护;对盾构机进行全面保养和维护等。另外在实际下穿作业之前应该先和相关的运营公司加强联系，确保能够对其既有线路轨道等实施加固和检查。一是可以针对钢轨、扣件和道床等开展全面检测和排查，确保整个轨道结构能始终保持稳定。二是要给下穿出入段线和两侧设立轨距拉杆防护举措，并在下穿后立即实施限速操作。

2.2 保持开挖面稳定和螺旋机喷涌预防

在地层处理方面，土压管理极为关键，而其中螺旋输送机排土的顺畅程度则是重中之重，实际开展过程中对于切削土体应该给其使用高性能的分散剂或者膨润土，以减少其刀盘中央位置出现泥饼聚集等现象，保证输送机能的顺畅性，避免喷涌现象，尽可能规避土压力值的大幅度波动[2]。要保证开挖面的稳定性，首先则应该给刀盘前方土体使用润膨润土，从而在加大土地流动性的同时减少附着力，但不应该将附着在土仓内以及经刀头上的土挖出;其次应用刀盘辐条上的搅拌翼将切掉的膨润土和土体进行充分搅拌，从而强化蓬松度，提升可排性;最后通过螺旋输送机的注浆孔把相关膨松剂输送到内部，以提升土体自身的流动程度，降低摩擦，使其能被完全排出。

2.3 盾构掘进

由于其设备的排土量会给开挖层的稳定程度和其正面土压力带来一定影响，所以在把控地表变形时，最关键的就是控制好排土量。通常在正面土压力基本确定的条件之下，螺旋输送机的转动速度可能会使设备的排土量受到影响，同时输送机的转动速度和千斤顶的行进速度之间也会彼此影响。从有关分析研究当中发现，无论是何种破坏操作，其界限间开挖层面稳定区间当中的排土量与压力差之间是存有一定关系的[3]。在明确设备实际的推进速度和工程的地质状况之后，根据相关作业经验，可以把盾构穿过既定地铁段的掘进速度控制在每分钟35毫米，防止开挖作业给底层带来一定影响。

2.4 壁后注浆

对于地层沉降控制工作来说，需要特别关注注浆方式和相关参数，一般情况下都采取壁后同步注浆。即在同步注浆系统的作用下，跟随盾构机的前推趋势，把管片衬托脱出吨位所产生的间隙及时进行填充。该技术不但可以有效减少围岩松弛的现象，还能使千斤顶推力渐渐被传输到围岩上，因此还能实现良好的填充效果。由于注浆是整个作业过程中的关键环节，所以还必须将该环节和其他施工环境之间的配合与协调程度落实好，确保在过轨作业过程中能实现对地表沉降的有效控制。在再次补注浆当中，应该选择初次注浆的30%，并对脱出盾尾四到六环之后的管片实施二次注浆，同时把注浆压力设置在大约0.5兆帕[4]。第三次补注浆则需要在管片脱出盾尾八到十环之后，应用双浆液，即同时使用水泥浆和水玻璃。整个操作过程中必须加强监测，进一步分析各类监测数据，依照实际状况进行调整;另外还应该依照工程建设实际，确定出实际的补注浆频次。

2.5 管片拼装

首先，管片的拼装工作应该与盾构的掘进作业同步开展，并在整个过程中将管片和盾尾之间的位置关系确定清楚，实际操作时及时进行纠偏。其次，在拼装之前，还应该先完成设备的推进，这是因为具体的推进方向和管片端头的姿态会影响设备轴线和管片拼装的基本形式。设备作业时需要依照小纠偏的原则开展，并在其操作当中严格依照计算数值对千斤顶的行程差实施管理与控制，以保证设备的实际进展方向与隧道设计轴线处在预计的偏差范围当中，并使其位置始终被设定在轴线的内部，使整体纠偏幅度处在合理范围中，确保高程偏差和隧道轴线两者的折角也依然被控制在设定数值当中。最终，始终以封顶块位置为中心，在先上后下的原则中对管片实施拼装。整个过程中还应该要保证掘进作业完成前10分钟时让管片进入拼装区域内，并且需要将环面平整性与椭圆程度控制妥当。该环节一旦结束之后，必须立即和千斤顶结合起来，防止盾构机出现后退或者管片位移等情况，同时马上将横纵螺栓拧紧。

2.6 控制地面沉降

受盾构机作业特点的影响，整个作业过程中地表变化的发展情况主要会分为五项缓解：即当盾构还未进行之前，变形状况与掘进中土压力以及出渣量的控制有一定关系。当盾构到达之后，这时整体变化速率会渐渐变大，使地表的隆起和沉降将达到峰值。在盾构通过过程中，其地标都会出现明显的沉降变化，尤其是当吨位通过的时候，最容易发生突然性沉降，所以必须及时进行注浆，实现对突然沉降的有效控制。盾尾全部通过后，地表沉降会得到一定缓解，沉降曲线也会渐渐稳定。如此一来，后续出现的沉降大多数都是受到土体固结等问题引起的，虽然时间比较长，但是沉降量小。在盾构掘进作业中，通过有效控制施工参数，同时采取针对性地管理措施，能够实现对地表沉降的全面控制。一般控制措施最有效的阶段就在于推进过程中的土压控制与后续注浆控制。

一是落实土压控制。实际施工过程中，盾构通过所引起的沉降问题是无法规避的，但一旦其值超过了预警值，就必须对推进速度、出土状况等进行控制，尽可能实现对土仓压力的全方位调整。实际落实过程中，必须进行全面持续性监控，以地表隆起为准对出土量和开展进度进行控制，尽可能减少正面土层的实际压力，减少隆起现象，完成这一操作之后，则可以通过强化正面图像压力的形式，实现对盾构机前方地表沉降的进一步控制。

二是落实注浆量控制。在盾构作业当中注浆作业是一项关键环节，必须依照压力和量相互同步控制的原则开展，并依照作业控制量测的实际反映情况对注浆压力进行调整，使整体落实量可以直接超過理论计算结果，并在整个活动当中将平均值控制在最佳范围中。

三是将推进方向变化的情况缩减到最小。即在实际作业过程中，始终遵循小纠偏的基本原则，防止出现大范围的纠偏现象，减少因为作业原因而引起的推进方向改变。倘若盾构机在过轨段推进或者实施仰头推进，则需要有效控制超挖方向，以保证出土量的合理值。

四是减少给地层带来的巨大扰动。该项工程实际作业时会给地层带来巨大扰动，这是由于盾构机刀盘旋转以及是千斤顶的推力等情况引起的。因此必须保证该设备的机械性能。因为隧道管片变形量和拼接质量有所关联，所以在作业过程中必须要加强管理，保证一次紧固。另外在每一个掘进阶段还需实现螺栓再次紧固。

3 结束语

总的来说，盾构隧道作业直接穿越既有线路的操作难度较大、风险高。所以在实际施工时必须采取有效的针对措施，应用线路加固、注浆加固等方式实现沉降控制，同时基于实时监测量对掘进速度和姿态进行调整，使施工进度、质量及安全都能始终保持在既定范围之中，则能够达到良好的作业效果。

参考文献：

[1]高超.分析盾构隧道下穿既有线施工控制技术[J].低碳世界，2017（8）：240-241.

[2]熊毅.盾构近始发端头下穿既有地铁线路的综合施工技术研究[J].建筑工程技术与设计，2018（14）：914+3194.

[3]程景栋，段军朝，张能.盾构隧道下穿既有地铁线路自动化监测技术[J].建筑机械，2019（10）：93-96.

[4]董高峰.盾构隧道下穿既有线路施工参数控制及沉降分析[J].工程建设与设计，2019（8）：117-121.