盾构下穿对某高铁桥梁的技术措施研究

盾构下穿对某高铁桥梁的技术措施 研究

黄丽静 张杰

（无锡地铁建设有限责任公司）江苏无锡 214100

摘要：本文结合无锡地铁4号线一期工程某盾构区间下穿沪宁城际铁路线施工案例，介绍了地铁盾构隧道下穿沪宁高铁桥梁的方案设计，并提出了一些下穿高铁桥的保护措施以及相关要求，确保盾构下穿沪宁高铁桥施工时的行车安全。

关键词：盾构；下穿；高铁桥梁；技术措施

1 工程概况

无锡地铁4号线一期工程广石路站～青石路站区间（以下简称“广青区间”）为盾构法区间，整体呈北-南走向，区间全长约2107米，穿越沪宁城际铁路无锡西特大桥江海西路-凤宾路段。区间以直线穿越沪宁城际铁路无锡西特大桥标准跨，穿越节点处桥墩设计编号分别为540#（DK174+170.310）、541#（DK174+203.010）、542#（DK174+235.710），运营管理编号分别为48#（K129+008.35）、47#（K128+975.786）、46#(K128+943.086)，该处沪宁城际铁路供电接触网支柱为068#（运营里程为K129+000）。地铁线路与铁路夹角约78°，隧道与桥桩最小水平距离约9m。区间在沪宁高铁桥下穿的主要土层为⑥1-1黏土以及⑥1黏土，均为中压缩性土层，工程地质条件良好。盾构隧道与沪宁高铁桥的平剖面关系图详见图1-1、图1-2。

图1-1 盾构隧道与沪宁高铁平面图 图1-2盾构隧道与沪宁高铁剖面图

本区间采用加泥式土压平衡盾构机进行施工。区间隧道采用钢筋混凝土单层管片，管片内径5.5m，管片外径6.2m，管片厚度0.35m，管片采用C50混凝土。管片径向宽度1.2m，管片环向由6块(3A+2B +K，A为标准块，B为邻接块，K为封顶块)拼装而成，管片拼装方式为错缝拼装，链接方式为高强螺栓连接，环缝与纵缝均贴有遇水膨胀止水胶条。

2 盾构下穿铁路时采取的技术措施

2.1 沪宁城际铁路采用微型桩隔离保护

为进一步减小地铁区间盾构施工对沪宁城际铁路影响，在盾构隧道与沪宁城际铁路桥墩之间设置隔离桩。受桥下净空的影响，将地面下挖1.8m后施工微型桩，微型桩桩径0.45m，间距0.6m，设置2排。桩长约26.6m，桩底位于隧道底以下约6m。桩顶设置1.5×0.8m混凝土冠梁，冠梁处设置0.6×0.8m混凝土支撑，支撑水平间距约3m。

2.2 穿铁路施工期间对铁路线路进行限速

通过加强施工控制地铁区间隧道施工所引起的沪宁城际铁路和京沪普速铁路的沉降变形满足保护要求。为保证施工期列车运营安全建议在穿越施工期间铁路列车进行适当限速。盾构穿越期间，沪宁城际高铁按限速200km/h 考虑，京沪铁路按限速60km/h 考虑，并根据高铁桥墩以及普铁路基监测数据变化情况及时调整。

2.3 严格控制盾构施工地层损失率

计算预测结果显示，盾构区间隧道施工过程中地层损失率在0.5%以内时可较好的控制地铁施工对沪宁城际铁路、京沪普速铁路的影响。根据类似工程经验，通过加强施工控制，盾构区间穿越铁路段地层损失率需控制在0.3%以内，以有效控制轨道交通施工对铁路的影响。

2.4穿越段管片预留注浆孔

为了确保盾构掘进施工期间管片间隙注浆的饱满，在设计层面对穿越沪宁城际铁路、京沪普速铁路段管片增设管片注浆孔（在普通管片注浆孔的基础上，增加六组注浆孔，重点对管片顶部进行注浆加固），首先确保同步注浆浆液饱满，同时在管片脱出盾尾后，及时进行二次补充注浆。加强监测，及时反馈监测数据，根据监测情况必要时可通过预留注浆孔对周边土体进行注浆加固以控制沉降与变形进一步发展。

2.5穿越段管片加强配筋

考虑到区间下穿沪宁城际线段在后续的运营使用过程中，长期受到较大的荷载，以及在地铁实施完成后铁路线路整体的沉降要求较为严格，将该范围内的管片进行加强配筋设计：穿越京沪普速铁路和沪宁城际铁路及两侧20m范围内的管片配筋不小于：内侧8E25、外侧10E18（受力主筋采用HRB400级钢筋），穿越段管片采用6.8级螺栓进行加强。

2.6区间盾构隧道施工参数控制要求

1、为便于加强盾构施工过程的风险安全管理，控制区分为A区和B区，A、B区之外为一般控制区。A区定义为盾构穿越铁路前10环以及盾构穿越铁路后管片脱出盾尾10环加上铁路本身宽度三者之和。B区定义为盾构穿越铁路前10环到前20环间的范围（12m）。盾构进入控制区B区前10环之前进行应盾构检查验收，而后方可进行穿越控制区施工，穿越过程中盾构机应避免停机。

2、为达到盾构穿越铁路变形控制的要求，盾构推进施工过程控制是最重要环节，应在盾构距离铁路50～100米范围内进行试验段掘进，对地面沉降等数据与盾构掘进数据进行采集，并逐步调整出最合理的盾构掘进参数，作为穿越铁路段施工参数设计的依据。

3、加强同步注浆，严格控制二次注浆。二次注浆过程中，要对注浆压力与注浆量进行双指标控制，确保注浆控制地层沉降的同时，还要注意避免因为注浆导致的管片开裂与地表隆起等次生灾害，事先编制逐环的二次注浆方案，实施过程中由专人旁站，对压力和注浆量进行实时记录，如果注浆量过少、注浆压力高，可以采用在邻近管片环上打开泄压孔，排除地层内的空气或水囊，进而顺利注入浆液。

2.7 区间盾构隧道施工日常监测与管理

在进行盾构工程施工时，必须要做好全面的监测与管理，具体表现为四个方面。

1、设置监测项目。除了需要做好常规隧道收敛、地表沉降以及建筑物沉降等项目进行监测外，在进行下穿作业时，必须要与下穿建筑物的结构与其结构特点进行合理的设置。

2、设置监测报警参数。通常情况下，监测报警参数的设置有四种方式，首先应是根据相关的规程、规范进行规定，具体参照《铁路轨道工程施工质量验收规范》、《建筑基坑工程监测技术规范》以及《城市轨道交通工程检测技术规程》等；其次，应根据实际的施工情况与施工方案在各个施工环节中设置明确的报警参数；再次，应明确产权单位的给定，产权单位其对需要进行盾构下穿的建筑物的相关情况的掌握最为清晰，所以，应结合多年进行管养的经验与数据给定报警参数；最后应利用专家评审会对盾构下穿作业的风险进行评估与评审，明确监测报警值。

3、强化监测工作的开展力度。在进行盾构穿越施工前，应准确的读取每一个监测点的最初值，并在实际的穿越施工中，确保监测频率能够达到每天2次以上；而在进行盾构穿越施工后，则应确保每天的监测频率能够达到1次以上，直到铁路路基的沉降变形能够保持在稳定的状态。

4、报警处理与预警处理。当监测数据的过程中出现报警或者预警的情况时，不仅需要按照计划好的程序进行报警与预警原因的分析例会，研究与分析应采取的技术手段，同时也需要按照规定的程序及时将报警与预警的相关情况上报给产权单位，所采用的技术手段或者是进行消警处理也必须要获得到产权单位的许可。

3结论

本文介绍了地铁盾构隧道下穿沪宁高铁桥梁的方案设计，同时提出了一些盾构隧道下穿高铁桥的保护措施以及相关要求，主要得出以下结论：

1、本工程在传统沉降控制措施的基础上，还借鉴了3号线车站基坑、盾构区间紧邻公路高架桥桩的经验，在盾构隧道下穿高铁桥施工范围内采用隔离桩进行隔离保护。

2、盾构隧道下穿高铁桥施工时可采用以下措施对高铁桥进行加强保护：穿越前对既有运营高铁线路进行安全状态评估，严控盾构隧道穿越施工的地层损失率、穿越施工期间对地面高铁运营线路进行适当限速、盾构区间穿越段管片加强配筋并增加预留注浆孔，施工期间对同步注浆与二次注浆进行严格控制、加强监测并做到信息化施工。