城市地铁盾构隧道下穿运营铁路施工控制技术研究

任权

摘要：随着城市化进程的加快，地铁网络运营越来越复杂，盾构隧道下穿铁路的状况越来越普遍，作为盾构控制技术的重要内容，对地铁盾构隧道下穿运营铁路的研究有着重要意义。本文对盾构施工技术进行了简要的概述，并针对盾构施工过程中出现的问题提出了解决策略，旨在加快盾构隧道下穿铁路的研究进程。

关键词：城市地铁；盾构隧道；下穿铁路；控制技术

盾构穿越原有的建筑是盾构技术中较为复杂的问题，目前城市地铁的建设进程逐渐加快，越来越多的地铁网络建设错综复杂，再加上盾构隧道下穿铁路的要求，力求对原有的地铁网络的影响降到最低，这成为了时代研究的重点问题和难点问题，对其进行深入研究就显得十分必要。

一、盾构技术的概述

目前针对盾构穿越技术的研究理论成果较多，可对于在可控制范围内对穿越中的注浆压力、土仓压力的范围研究较少。盾构技术是地下暗挖隧道的一种重要方法，大部分是使用地铁盾构机进行作业，对地下空间进行掘进，首先要保证隧道基面的稳定性和安全性，防止基面坍塌的情况，从而在地下安全的进行隧道开挖的施工，具体的施工过程是首先在隧道的一端开挖基坑，然后将掘进的设备吊入基坑内，设备便可在基坑内进行掘进作业，按照指定的设计路线推进到隧道的另一端，盾构技术的特点是施工的过程自动化程度高，全过程机械化作业，极大的节省了人力，提高了工作的效率，且受气候的影响因素较小。一般在隧道较长、工程量较大的情况下会选择盾构技术，盾构技术较于传统挖掘技术更为经济合理，它的施工过程主要由三方面组成，包括开挖面的稳定过程、挖掘排土的过程和砌后灌浆的过程。其中保证开挖面的坚固是工作的主要方向，也是区别于其他掘进方法的最明显方面，有的硬岩本身的硬度较高，稳定性较好，一般不存在开挖面稳定性的问题。

二、盾构技术的分析

减小盾构隧道所要穿越的铁路处于运营状态，这对盾构穿越的施工提出了更高的要求，盾构穿越施工对既定运营的铁路造成的影响，同时也要在施工前做好风险防范工作。目前主要有三个方面的风险需要防治。第一方面，施工隧道与要穿越的线路垂直距离小，在进行模拟建设隧道距离穿越线路约有18.7米高，即施工20米左右，而出入段线的结构中，底板距离隧道结构的距离大约为5.3米。对于运营列车的隧道保护要求十分苛刻，必须要确保地铁运营的安全，盾构穿越施工将正在运营的线路列为一级保护等级，足可见其重要性。斜向穿越的距离较长。隧道与原有的线路斜向交叉时，需要穿越的距离较长，在如此长距离的穿越过程中要采取有效的保护措施，保障既定线路的正常运营。第二方面，施工技术的保护措施。虽然进行了具体分析，但为了更好的抵御风险，还需要在实际施工期间落实好保护措施。成立专业的领导小组，加强对穿越工程的领导，选择富有建设经验的施工工人进行建设。在穿越工程施工前对技术工人进行较为综合的技术交底，确保工人落实好各项保护措施。在穿越施工进行期间，要安排相关工人进行值班，实时监测铁路的运营情况，有特殊情况发生时及时和领导小组进行沟通协商。还要进行实地勘测并办理好相关的手续。如果按照穿越工作进行时间来划分，可分为两个阶段，第一个阶段是在施工之前，要到相关的运营公司办理手续，在获得公司的允许后，才能进行作业。第二个阶段是在进行了部分穿越工程时，要进行实地勘测，了解地铁建设的内部结构以及实际施工状况，并记录好数据，以便更加准确的进行施工指导。第三方面，在穿越工程竣工之后，要对列车的并行进行控制。当盾构工作顺利进行到并行阶段，穿越工程所存在的风险也就基本上得到了控制，但在这种情况下，仍然要注意对原有线路的影响，在结构的建设中加强对于参数的控制，确保整个工程实际的施工数据合乎设计的参数，从而保证穿越过程的顺利竣工。

三、控制技术的措施分析

在盾构穿越工程之中，要确立方案合理、严密监控的施工原则，施工中可以采取以下有效的控制措施。第一，在试验阶段确定施工的参数，要不断探索在试验阶段掘进参数对于整体工程的影响，为盾构穿越铁路建设积累宝贵的经验，从而更好的完成施工。第二，要合理控制掘进的速度。在盾构穿越铁路之前，要将掘进速度控制在平均速度的三分之一到三分之二，控制施工速度的均衡性，注意各个环节的衔接。第三，进行严格的压力管理。当穿越进度将要达到铁路时，要适当的增加土仓的压力，控制土仓压力的稳定性，避免压力出现加大的波动。第四，还要对渣土进行管理，确保挖土的准确性。要控制出土量和进土量相一致，严禁控制出土超量，一旦发现特殊情况，及时排查原因。第五，加强监测，及时进行参数调整。在穿越铁路施工期间要及时反馈施工的信息，实时监测盾构机各个性能的参数，做到信息化的进行施工。

四、盾构施工中问题的处理策略

虽然在盾构工程进行之前进行实地考察，也对环境进行了分析，但地下盾构工程仍是一份比较抽象的工程，任何情况都有可能发生，再加上地下地铁网络建设复杂，给穿越工程增加了更大的难度。当盾构机进入控制阶段期间，其内部很容易出现进水的情况，当发现有进水的情况时，要立即启动应急方案，让应急人员进入相应的岗位，准备好应急物资。还要立即停止掘进工作，保持土仓的压力值。调整监控的频率，对流水的情况要实时的进行监控。如果观察流出的水为清水，没有掺杂任何的砂砾，发现监测点没有发生明显的变化，此时要保持监测的点不变，对工程的掘进状况没有很大的影响。

五、结束语

总之，盾构穿越工程要在掘进的过程中进行有效控制，且要根据实际的情况制定科学的方案，采取有效的措施保证穿越工程的顺利完成。可制定科学的专项施工方案，在进行穿越施工之前进行优化和修正，让最后的施工方案更具有科学性。要加强对于周边环境的检测，对可能发生的特殊状况进行预测，发生特殊状况及时处理，将损失降到最低。还要做好应急方案，在穿越施工的过程中应急人员必須时刻待命，在发生险情的第一时间赶到事故现场，进行事先准备好的应急方案。加强监控，增加监控的频率，监控的数据要及时的进行播报，只有各方面严格要求，各部门协调合作，才能保证穿越工程的顺利完成。

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（作者单位：中铁四局集团第四工程有限公司）