地铁盾构下穿铁路群施工控制技术研究

2021-09-13马继山彭显晓

天津建设科技 2021年4期

周鑫，马继山，彭显晓

（天津市地下铁道集团有限公司，天津 300000）

随着地铁大规模建设，施工穿越铁路群的情况时有发生[1～2]。地铁盾构穿越铁路群施工风险大、沉降控制标准高，为确保铁路运营安全，需要合理选择施工方案[3～5]。本文以天津某地铁区间穿越津秦客专、京津城际延伸线与津山铁路为背景，介绍地铁盾构穿越铁路群施工控制要点，将地铁施工对铁路路轨的影响降至安全要求范围内，保证铁路运营及盾构施工安全。

1 工程概况

天津某地铁区间为单洞单线圆形隧道，下穿津山铁路、津秦客专及京津城际延伸线共20股道，其中津山线14股道，津秦客专及京津城际延长线各2股道，津山三线（已停运）2股道。盾构过铁路段埋深在18.6～19.5 m。盾构隧道掘进范围内以粉质黏土、粉土为主，局部有粉砂层，地层较为均匀，承载力基本接近，土层软硬程度相似，对盾构姿态控制有利。盾构穿越地段地下水丰富，埋深较浅，约0.7～2.0 m；左右线盾构隧道穿越范围内的⑧1、⑨1粉质黏土及⑧2粉砂渗透系数较大，地下水具有微承压性。区间穿越津山铁路段平面为直线段，在京津城际延伸线、津秦客专线下方设置盾构预留通道，约束土体变形，对盾构施工及运营阶段承受列车的动荷载有利。见图1。

图1 盾构下穿铁路群

2 施工控制

2.1 总体控制

根据盾构穿越铁路的成功经验，通过采取合理控制掘进参数、二次注浆、夹层土体加固等措施，在不加固地面土体的情况下，地面沉降完全可以控制在-10～0 mm[6～10]。因此本工程下穿铁路群时，主要以自身施工控制措施为主，严格控制盾构机掘进参数及相关处理方法，将盾构穿越施工分为4个阶段重点进行控制，即刀盘进入铁路范围前5 d、穿越期间、盾构脱离轨道范围5 d内、盾构脱离影响区后10 d[10]。各阶段地面沉降控制指标见表1。

表1 沉降控制标准 mm

2.2 主要施工参数

采用复合式土压平衡盾构机并优化开口布置，使其适用于软土地层，满足过障碍要求，刀盘直径为6.43 m，管片宽度1.2、1.5 m；及时合理调整土仓压力，避免刀盘前方产生隆起，左右线土压力设定为0.20～0.24 MPa；合理控制出土量，避免引起较大地面沉降。粉质黏土松散系数经验值取1.2，宽度1.5 m的管片盾构出土量控制在58.42 m3以内，宽度1.2 m的管片盾构出土量控制在46.74 m3以内；以20～40 mm/min的速度匀速稳定推进。盾构总推力控制在22 000 kN以内，刀盘扭矩保持在2 500 kN·m以内，刀盘转速约1 r/min。

2.3 盾构过铁路段掘进控制

根据津山铁路区域的工程地质条件，下穿过程应匀速、连续，保证盾构机平稳通过。在沉降区内管片背后二次注浆，提高地面监测频率。选用优质盾尾油脂，在盾构下穿铁路段加强盾尾油脂的注入，正常油脂注入量为25～30 kg/环，穿越铁路地段时注入量调整为45～50 kg/环，防止盾尾漏水。对于津山线纵坡变化大的区段采用稳坡法推进，减少对地层扰动。

在盾构机进入津秦客专与京津城际延伸线下方过程中，覆土厚度及水土压力基本无变化，结合试验段通过情况，设定更加合理的掘进参数，保证盾构机平稳、姿态准确，改良渣土和易性，在掘进中同步注浆和径向注浆同时进行，控制地表沉降。选择合适时间通过京津城际铁路线，确保盾构施工对铁路的影响降至最低。严格控制出土量，根据理论计算量结合之前盾构机推进经验数据确定最佳同步注浆量，根据后期沉降监测情况及时加强二次注浆。严格控制管片拼装质量，确保管片不出现渗漏水情况。