曹亞奇，歐陽(yáng)天一，李文龍，周雄威，劉 康

（中建隧道建設(shè)有限公司，重慶 401320）

盾構(gòu)近距離下穿鐵路隧道掘進(jìn)施工中，保證安全、快速下穿和及時(shí)、足量注漿，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)是安全下穿鐵路的關(guān)鍵。施工中必須從設(shè)備保障、刀盤(pán)刀具適應(yīng)性、掘進(jìn)模式、參數(shù)控制、出渣控制、姿態(tài)控制、管片選型及拼裝控制、施工監(jiān)測(cè)和施工管理等方面進(jìn)行控制。

1 工程概況

南寧市軌道交通4 號(hào)線一期工程施工總承包01 標(biāo)土建1 工區(qū)那歷村站～那洪立交站區(qū)間沿那洪大道自西向東敷設(shè)，沿線地勢(shì)較平緩，地下水位埋深4.9～5.7m。地鐵盾構(gòu)隧道與南環(huán)線槎路隧道平面交角約83°，槎路隧道于2002 年竣工，為單洞單線貨運(yùn)隧道，隧道采用“新奧法”施工，初期支護(hù)厚度200mm；二襯厚度450mm，隧頂埋深約8m，新建盾構(gòu)隧道隧頂距離槎路隧道仰拱底左線為2.644m，右線為2.725m，下穿段對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度為6.7m。槎路隧道列車(chē)速度為80km/h，碎石道床厚度0.75m。

盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)直徑為6m，壁厚0.3m，盾構(gòu)穿越的地層為泥巖及泥質(zhì)粉砂巖，槎路隧道上部為含粘性土圓礫，下部位于泥巖、泥質(zhì)粉砂巖層中，下穿段夾層土主要為泥巖，右線局部存在層狀泥質(zhì)粉砂巖層。

2 下穿施工工藝

1）盾構(gòu)隧道穿越前，進(jìn)行現(xiàn)狀檢測(cè)，檢查隧道內(nèi)的滲漏水、裂縫等病害情況，并采用地質(zhì)雷達(dá)掃描襯砌背后是否存在空洞，對(duì)結(jié)構(gòu)病害進(jìn)行統(tǒng)計(jì)梳理。

2）對(duì)影響鐵路安全運(yùn)營(yíng)的結(jié)構(gòu)病害，提前進(jìn)行處理，施工前針對(duì)疑似空洞位置采用袖閥管注漿的方式在地面對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行注漿加固補(bǔ)強(qiáng)，改善隧道結(jié)構(gòu)受力。

3）重視盾構(gòu)設(shè)備系統(tǒng)參數(shù)選擇，采用6 輻條+6 小面板復(fù)合式刀盤(pán)，刀盤(pán)開(kāi)口率不小于35%、增加攪拌棒數(shù)量、刀具布置合理（將部分滾刀換為撕裂刀，滾刀刀圈采用合金顆粒刀圈，提高泥巖地層的破巖能力和掘進(jìn)效率)等，設(shè)定合理土壓及掘進(jìn)速度，保證螺旋機(jī)排土通暢；配備盾體的水平徑向注漿孔，必要時(shí)能夠在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中同步注入特制膨潤(rùn)土或克泥效，以及時(shí)充填盾構(gòu)掘進(jìn)引起的盾體與土體的間隙，減小掘進(jìn)時(shí)的地層損失。

4）下穿前將盾構(gòu)施工計(jì)劃與鐵路運(yùn)輸部門(mén)對(duì)接，通過(guò)行車(chē)調(diào)度來(lái)實(shí)現(xiàn)下穿過(guò)程中無(wú)列車(chē)通過(guò)或減少列車(chē)通過(guò)班次，盾構(gòu)正穿隧道邊線前后8 環(huán)（其中左線553～560 環(huán)、567～574 環(huán)；右線551～558 環(huán)、565～572 環(huán)）需線路限速45km/h，盾構(gòu)正穿隧道范圍內(nèi)需進(jìn)行線路封鎖（左線561～566 環(huán)、右線565～572 環(huán)），線路內(nèi)加固施工期間均為天窗期，車(chē)輛停運(yùn)。線路加固內(nèi)容主要包括隧道空洞注漿（地面注漿）、應(yīng)急道砟放置、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝。

5）盾構(gòu)掘進(jìn)通過(guò)下穿段時(shí)，拼裝增加注漿孔型管片（除封頂快外，其余均增加至3 個(gè)注漿孔，即每環(huán)設(shè)置16 個(gè)注漿孔)，對(duì)管片注漿孔全環(huán)加密的范圍（左線560～575 環(huán)、右線558～573 環(huán)）加強(qiáng)洞內(nèi)二次注漿，充填管片背后的空隙。每隔2 環(huán)在管片11 點(diǎn)、1 點(diǎn)位置開(kāi)注漿孔注雙液漿，直到超出管片注漿孔加密區(qū)為止，二次補(bǔ)漿注漿量定為0.6m3，注入壓力2.5～3bar。以自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為指導(dǎo)合理進(jìn)行注漿，當(dāng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)警時(shí)則采取徑向打設(shè)小導(dǎo)管對(duì)管片外地層進(jìn)行深層注漿加固，重點(diǎn)是地層損失最大的夾層土區(qū)域，恢復(fù)甚至提高地基承載力。

6）加強(qiáng)盾構(gòu)管片結(jié)構(gòu)整體剛度，對(duì)既有鐵路隧道結(jié)構(gòu)下方周邊32m 范圍內(nèi)的盾構(gòu)隧道管片級(jí)別進(jìn)行提升，增強(qiáng)下穿施工影響范圍內(nèi)盾構(gòu)隧道的結(jié)構(gòu)承載力。本工程中下穿段盾構(gòu)管片采用強(qiáng)度等級(jí)為X4 的增加注漿孔型預(yù)制鋼筋混凝土管片。

3 下穿施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 掘進(jìn)模式選擇

在泥巖、粉砂巖地層中掘進(jìn)采用氣壓平衡模式掘進(jìn)，并做好防漏氣措施，根據(jù)試驗(yàn)段掘進(jìn)數(shù)據(jù)并結(jié)合土壓力計(jì)算，確定合理的土壓力參數(shù)。盾構(gòu)掘進(jìn)及出土過(guò)程中維持土倉(cāng)一半左右的渣土，在刀盤(pán)前方及土倉(cāng)內(nèi)加入水、泡沫劑、膨潤(rùn)土等改進(jìn)渣土流塑性的材料，并被刀盤(pán)和攪拌棒強(qiáng)制攪拌。在盾構(gòu)油缸推進(jìn)過(guò)程中伴隨著壓氣設(shè)備向土倉(cāng)內(nèi)不斷加氣，產(chǎn)生氣壓和水土壓力以平衡來(lái)自開(kāi)挖面的水土壓力。

3.2 掘進(jìn)參數(shù)設(shè)定

根據(jù)施工段的隧道埋深、地層分布情況及地下水位高度，對(duì)下穿地段的理論土壓力進(jìn)行計(jì)算，取中線位置（隧道結(jié)構(gòu)上覆土層從上至下依次為礫石填土①1：0～3.5m，含粘性土圓礫⑤2：3.5～12.56m，泥巖⑦1-2：12.56～14.27m，泥巖⑦1-3：14.27～17.7m，泥質(zhì)粉砂巖⑦2-3：17.7～18.9m，泥巖⑦1-3：18.9～20.0m，地下水位埋深5.1m）處水土壓力計(jì)算作為盾構(gòu)掘進(jìn)頂部土壓控制基準(zhǔn)。

對(duì)于正式下穿段，上覆既有隧道結(jié)構(gòu)替換了土體，因此對(duì)垂直土壓力修正。

式中K0——靜止側(cè)壓力系數(shù)，取0.29；

r——土體的平均重度，取20kN/m3；

H1——鐵路隧道埋深，取8m；

H3——兩隧道結(jié)構(gòu)邊線的凈距，取2.6m；

D——鐵路隧道高度，取9.2m；

T——鐵路隧道結(jié)構(gòu)的重量，取100kN/m。

根據(jù)理論土壓力計(jì)算結(jié)果1.01bar，并考慮正式下穿過(guò)程中鐵路隧道自身結(jié)構(gòu)的自穩(wěn)性，下穿施工土壓力調(diào)整范圍設(shè)定值取1.05～1.30bar，在施工過(guò)程中根據(jù)下穿前50 環(huán)的試驗(yàn)段掘進(jìn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)及下穿槎路隧道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)盾構(gòu)施工土壓力等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化調(diào)整。

3.3 施工技術(shù)措施

1）停機(jī)檢查 盾構(gòu)正式下穿施工前，在540 環(huán)處停機(jī)檢查，對(duì)設(shè)備進(jìn)行徹底的檢修，確保下穿期間所有設(shè)備包括盾構(gòu)刀盤(pán)、刀具處于完好狀態(tài)。

2）盾構(gòu)掘進(jìn)采用氣壓平衡模式掘進(jìn) 做好防漏氣措施，保持開(kāi)挖面穩(wěn)定。

3）同步注漿和二次注漿 在掘進(jìn)過(guò)程中要及時(shí)進(jìn)行盾尾處的同步注漿外，每隔2 環(huán)在管片11點(diǎn)、1 點(diǎn)位置開(kāi)注漿孔注雙液漿，直到超出管片注漿孔加密區(qū)為止，二次注漿應(yīng)根據(jù)推進(jìn)情況及時(shí)合理進(jìn)行。

4）渣土改良 改善渣土的流塑性，使渣土不粘結(jié)，提高掘進(jìn)速度?？紤]到隧道結(jié)構(gòu)存在病害，泡沫注入量可以適當(dāng)減少，發(fā)泡率也要降低，以免因氣量過(guò)大擊穿夾層土，破壞原有隧道結(jié)構(gòu)。

5）控制出土量 每環(huán)的出土量一般為51～55m3。

6）防滲措施 主要針對(duì)盾尾防水，在盾尾漏水部位可將海綿條塞入管片與盾殼間的間隙，或用壓注黏稠度較高的盾尾油脂，以起到一定的堵塞作用。及時(shí)進(jìn)行二次補(bǔ)注漿，形成止水環(huán)箍。

7）監(jiān)測(cè)工作 監(jiān)測(cè)工作包括鐵路隧道內(nèi)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)（在運(yùn)營(yíng)鐵路上布設(shè)隧道結(jié)構(gòu)豎向位移、水平位移、拱頂豎向位移、拱頂水平位移、軌道豎向位移、軌道幾何形位、接觸網(wǎng)桿豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)等自動(dòng)化監(jiān)測(cè)項(xiàng)目）和地表的沉降監(jiān)測(cè)。其中自動(dòng)化監(jiān)測(cè)頻率為30min/次。

8）降低震動(dòng)影響 加強(qiáng)檢修維保，保證推進(jìn)油缸活動(dòng)順暢，降低油缸機(jī)械振動(dòng)，下穿過(guò)程中注意降低推力、穩(wěn)定刀盤(pán)扭矩，值班工程師必須熟悉盾構(gòu)掘進(jìn)的地層和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)情況，及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。

9）加強(qiáng)盾構(gòu)姿態(tài)管控 嚴(yán)格進(jìn)行姿態(tài)控制，確保推進(jìn)姿態(tài)平順，減少管片錯(cuò)臺(tái)。通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)值的分析計(jì)算適時(shí)糾偏，及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)千斤頂?shù)慕M合。

10）備存應(yīng)急道砟 在鐵路隧道避險(xiǎn)區(qū)內(nèi)備存袋裝道砟，若施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)軌面沉降超限，則采用調(diào)整道砟厚度的方法及時(shí)調(diào)整軌道高程，以符合鐵路線路的標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

2019 年3 月25 日和4 月24 日，左右線盾構(gòu)分別成功下穿南環(huán)槎路隧道。盾構(gòu)近距離安全下穿既有鐵路隧道，使鐵路隧道結(jié)構(gòu)最大豎向沉降量控制在4.85mm 以?xún)?nèi)，盾構(gòu)施工全過(guò)程無(wú)預(yù)警，各項(xiàng)監(jiān)控量測(cè)參數(shù)均滿足沉降控制標(biāo)準(zhǔn)及要求，結(jié)構(gòu)安全可靠。文章總結(jié)了地鐵盾構(gòu)隧道近距離下穿既有鐵路隧道的施工關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用中效果顯著，可為類(lèi)似下穿工程提供借鑒參考。