盾构隧道下穿高速公路路基施工安全控制技术研究

张金冰

摘要：随着我国经济的快速发展，城市交通压力的日益加大，由于受地形地质条件的制约，出现了大量的地铁隧道下穿高速公路的现象，隧道下穿既有高速公路成为近年来的一种常见形式，而隧道顶部覆盖层较薄，路基填筑材料稳定性差，极易产生较大的变形，甚至失稳，将对隧道施工与高速公路运营造成安全影响，需要采取有效的工程措施，以减小隧道施工对路基的扰动。如何安全有效地控制或者减小隧道施工对高速公路路基的扰动，将路基沉降变形控制在安全范围以内，具有十分重要的意义，因此急需合理地研究下穿隧道施工对高速公路路基变形控制措施。

关键词：盾构隧道;高速路基;注浆加固;稳定性

随着经济和社会的快速发展，我国的高速公路建设也获得了快速的发展。公路的存在不仅使得全国各地的交通更加方便，促进了运输业的发展，也推动了我国经济的发展。所以高速公路的建设质量很重要，这关乎着交通运输业和国家经济的发展。但对高速公路来说，施工不当便会出现路基沉降现象。路基沉降的出现不仅会造成经济损失，还会影响到人身安全。因此在高速公路施工过程中，务必要做好相关的控制技术，才能尽量避免路基沉降现象的发生。

一、地铁隧道盾构法施工的特点

（一）安全性较高

随着科学技术的不断提高，地铁盾构施工的安全系数较高，因为施工地点大多数都是在地下，很容易受到地质及季节变化的影响，而地铁盾构施工，能够随时随地的进行盾构施工，因此不会受到各种因素的影响，其安全系数非常高。此外，地铁盾构施工还能够避免对现有城市道路的开挖，从而保证了施工的速度。

（二）工作效率较高

随着我国在地鐵盾构技术方面的不断发展，目前地铁盾构技术的应用设备也在不断的发展，其科学先进程度不断提高，使得在盾构施工过程中，能够一次性的进行隧道开挖、支护、出土、衬砌等工作，从而提高了地铁隧道施工的速度。

（三）产生危害较小

地铁隧道施工的工作面非常有限，并且施工地点还是在离地面有一定距离的地下进行，传统的施工方法对城市发展影响较大。而盾构施工方法因为其机械设备能够在地下组装，从而对地面建筑的影响非常小，因此其施工的危害性非常小。

（四）经济性更佳

因为我国城市区域分布较广，因此每一个城市的地质条件都存在一定的差异，而盾构施工无论是针对哪种地质条件，其都能够很好的适应，因此其在所有的地铁隧道施工中的经济性最佳，随着其技术的不断完善，值得我们在地铁建设中进行推广。

二、下穿高速桥风险防控措施

（一）施工组织要求

1、盾构下穿高速公路桥前，应对既有桥梁做全面评估，并提出桥梁允许变形值及警戒值，施工中应建立严密的施工监测体系。

2、穿越施工前应做好施工组织方案，建立盾构试验段，结合试验段掘进相关数据，分析制订合理的掘进参数，包括掘进速度、土仓压力、盾构姿态、同步注浆量、出土量等。

3、合理安排盾构推进顺序，采用2台土压平衡盾构机相继从任家庄站始发，向王府庄站掘进。左、右线盾构始发时间间隔1个月或间距达到100m以上，以减少对地层的叠加扰动。

4、穿越前进行以下准备工作。

（1）在盾构到达桥30m界限前，检查刀具磨损量，有磨损立即更换滚刀。

（2）确保管片防水和拼装质量。

（3）选用质量优良的盾尾油脂。

（4）合理安排施工工序，安排专人负责掘进出土与管片拼装等主要工序，尽量缩短测量、管片、渣土车等待时间，从而提高运输效率，维持作业面连续施工，加快管片拼装作业。

（二） 盾构掘进控制

1、盾构下穿高速公路桥前100 m作为试验段，总结分析掘进参数，制订合理的掘进参数控制范围，一般将推进速度降低至10～30 mm/min，并保证推进速度的匀速性，出土量控制在45～50 m3/环，土仓压力设定为0.2 MPa，浮动量控制在±0.05MPa。

2、同步注浆采用注浆量和注浆压力双控，一般控制注浆填充率为150%～250%，注浆压力为0.2～0.3 MPa，以确保同步注浆填充饱满管片建筑空隙。管片脱离盾尾5～10环时对管片进行二次补强注浆，注浆量可根据现场沉降监测资料动态调整，加固长度为穿越段影响范围45m，加固范围为管片外2m。

3、盾构穿越桩基过程中，应加大开挖面泡沫注入量，改

善开挖面土体和易性，防止泥饼，减少对前方土体的挤压作用;

同时增加刀盘转速，控制油缸推进力，减小盾构推进过程中

对侧面土体的剪切挤压作用。

（三） 施工监测控制

1、盾构穿越施工过程中，对隧道、地表及桥梁进行系统全面的跟踪测量，实行信息化施工。根据监测结果进行分析与反馈，及时调整盾构掘进施工参数，保持盾构开挖掌子面稳定，减少地层损失，并根据监测变形情况进行袖阀管跟踪注浆。

2、当遇到下列情况时，应暂停施工并根据具体情况制订控制措施。

（1）当地表沉降值超过30mm，地表隆起值超过10mm时。

（2）当桥桩单墩沉降超过20mm时。

（3）当路基沉降超过20mm或沉降变化速率超过3mm/d时。

（4）当隧道掌子面施工通过1倍洞径，地表沉降变化速率超过3mm/d，且仍持续增加时。

（四） 应急预案

穿越施工过程中，当高速公路桥桩及路基沉降达到预警值时，应根据情况及时启动相关应急预案。

1、隧道内应急措施。立即停止盾构掘进，并保持土仓压力，有效控制桥桩沉降，同时进行洞内多次补偿注浆。

2、通过预埋在区间与桥桩间的袖阀管对地层进行补偿注浆，处理完成待地表与桩基沉降稳定后，盾构机方可继续掘进。

3、对已拼装成形的盾构隧道，在沉降区内进行管片背后补注浆，在此期间提高监测的频率，及时绘制变形曲线图，加强与上级单位和公路部门的沟通，以便根据变形发展情况采取相应措施。

4、施工时还应准备好足够的抢险物资及设备，如发泡聚氨脂、盾尾油脂等，并成立行之有效的应急机构。

三、盾构穿越路基基础施工时注意事项

（一）桥梁桩基表型防护措施

桥梁桩基表型防护，必须要合理掌控桥梁桩基变形策略，合理应用各种手段，强化指数的改善。在施工初期，工作人员需要依据自身阅历与工作经验，合理挑选施工指数，正确改善工程开展情况。在施工过程中，要依据实际的变形情况，改善盾构机械设备指数，降低其对附近桥梁桩基的干扰。桥梁桩基表型防护措施主要包括：掌控挖掘面，这也是地铁隧道施工中的核心步骤，此阶段需要采取有效措施，将土压值与工作压力维持在一定的范围内。不管土压值过大还是过小，均会影响隧道施工。

（二）盾构施工现场监测工作

在地铁盾构施工中，对邻近桥墩的影响较大，因此必须要深入分析桥墩掘进施工得到的监测数据，计算、分析地层沉降数据。在实际工程案例基础上，设计相应的监测案例，计算出邻近桥梁的累计沉降量，合理安排相应的工作。就实际情况而言，在地铁盾构施工过程中，只有强化现场监测工作，完善管理制度，更新管理理念，才可确保地铁盾构施工工作的有序开展。

四、结语：

综上所述，高速公路路基沉降的施工质量控制需要我们切实做好沉降观测工作，结合沉降观测的结果，采取针对性的方案加强对其的处理，才能更好地将不均匀的沉降降到最低，有效的确保施工质量。

参考文献：

[1]陈韧.高速公路施工安全控制技术探讨[J].湖南交通科技，2013，39（04）：49-50.

[2]王霞.高速公路路基施工及质量控制技术[J].交通世界（运输.车辆），2013（12）：214-215.