广州市轨道交通四号线车黄盾构隧道下穿广深铁路段施工综合措施分析

2018-03-26李蕾

城市建设理论研究（电子版） 2018年27期

李蕾

中铁华铁工程设计集团有限公司北京 100071

正文：

广州市轨道交通四号线车黄盾构隧道下穿广深铁路段隧道里程为:右线YDK9+51.541～YDK9+85.274，左线ZDK9+56.675～ZDK9+90.830，掘进长度约为34m。为满足地面沉降不大于5mm（铁路运营安全要求），以确保盾构施工及铁路行车安全，盾构隧道施工需牢固建立完整安全保障体系，采取一系列切实可行的立体、综合安全技术保证措施。

一、地质情况分析

广深铁路南北两侧、左右线各布置的两个补勘点揭示，右线从上到下具体地质情况：〈1〉1.7m、〈2-4〉2.6m、〈3-2〉3.6m、〈4-1〉4.5m、〈3-2〉1.8m、〈6〉0.4m、〈7〉1.4m，隧道拱顶覆盖〈6〉、〈7〉地层厚度约1.8m，隧道洞身地层为〈7〉、〈8〉地层。左线从上到下具体地质情况：〈1〉1.5m、〈2-4〉2.6m、〈3-2〉4.2m、〈4-1〉4.1m、〈3-1〉0.7m、〈5-2〉0.5m、〈6〉2.8m，隧道拱顶覆盖〈6〉地层厚度约2.8m，隧道洞身地层为〈6〉、〈8〉地层。线路调坡后，洞顶以上相对不透水层比较薄，左线约2.8m，右线约1.8m，且存在〈3-2〉等含水量较丰以及软弱地层。

二、线路调坡

地质补勘显示，铁路位置处原设计盾构隧道左右线均存在砂层侵入隧道，严重影响盾构掘进及地面沉降控制。为避开原不利地质条件，下穿铁路段线路坡度，右线由39‰调整为50‰、左线由38‰调整为48.5‰，加深了隧道埋深，使隧道掘进地质条件得到了一定程度的改善，进而降低了掘进风险。

三、盾构机选型

采用土压平衡盾构机。通过铁路段，采用盾构机土压平衡模式掘进，用土把腔室填满，为了达到与水压相抗衡的目的，需要将土仓中的泥土压和作业面的土压相结合。为了保持正面土体的稳定，从而避免地表沉降，在掘进过程中要格外注意，需要使开挖土量与排土量一直处于平衡状态。

四、施工组织策划

1、建立联动机制

与广铁集团相关处室密切沟通，建立高效的联动机制，实现信息及时通达，以取得广铁在限速行车，上道监测、线路检查与恢复整治，应急响应等方面予以指导、配合。

2、列车限速

盾构机刀盘到达铁路(III线)前两天和盾尾通过铁路(II线)后三天，列车实行限速运行(80km/h)，依据《监测方案》及时监测线路状况。

3、盾构机检查

盾构机通过铁路前，于预定位置停止掘进，对所有设备进行彻底的检查和维修（刀具、注浆系统、尾刷等），特别是土压计的检定，以确保盾构机处于良好的工作状态。主要包括盾构机同步注浆系统、发泡系统、土压平衡系统以及数据传输系统、油脂注入系统，隧道内排水排污系统的维修和检查。

五、盾构掘进技术

1、建立土压平衡掘进条件

铁路段地层掘进，土压力控制范围150～200kpa。机内增设保压泵系统装置，为有效建立土压平衡掘进条件提供设备保障。

2、采用微扰动掘进模式

采取微扰动掘进模式，能够使盾构掘进最大程度地不扰动原始地层，不改变地层原始结构，掘进速度不大于20mm/min，土仓压力变动幅度不大于30kpa，确保盾构机无论于掘进、停机状态，均可相对维持土仓压力与掌子面的平衡，避免土压大起大落而扰动掘削地层。

3、严格控制出土量

精确出渣计量，确保出土不超量，可参照每环出渣量70m3、电机车渣土计量4.5斗/环、出渣1斗车的掘进进尺为300mm控制。盾构机出渣量过大，将意味着掌子面出现了坍塌。

4、控制注浆量

控制工后沉降的最有效手段是通过注浆填充管片与围岩之间的空隙以支撑隧道拱顶地层。下穿铁路段盾构管片壁后选择注双液浆，保证管片壁后与隧道围岩之间短时间内凝固并充填密实，使管片在短时间内得到稳定，同时封堵后面来水，预防盾构机后面来水涌入刀盘前方造成“喷涌”的可能。

5、预防结“泥饼”

铁路段掘进，土压设定略大于计算值。铁路段隧道断面为〈6〉、〈7〉、〈8〉地层，〈8〉地层相对具有一定硬度，快速通过较难实现，地层混杂（如〈5-2〉、〈6〉、〈7〉、〈8〉）再加上掘进速度难以提高，形成“泥饼”的可能性相对增大。注入传统土渣改良添加剂、结合注入TAC高分子材料进行土渣改良，可以防止“泥饼”现象的发生。

6、预防“喷涌”

预防“喷涌”主要有三个措施：首先，为了避免泡沫存在气压而产生的“假土压”现象，应当慎重选择渣土改良剂，并且加入适当的高分子材料；为了达到租个尾盾来水，应当将管片与围岩之间的空隙紧密填充，填充方式为双液注浆；为了将原液高分子材料顺利加入到螺旋机中，可以在机器前加上注入管路，从而将渣土直接转化为塑型渣土，最终形成“土塞”效应。