盾构下穿铁路站线安全施工技术

I

Fruits and Application

与应用

盾构下穿铁路站线安全施工技术

郑军

(中铁一局集团有限公司，陕西西安710054)

摘要：郑州市轨道交通5号线中州大道车辆段出人线区间盾构隧道下穿圃田西站18条股线，通过风险分 析，制定线路加固措施:对4条运营线路采取地面注浆十便梁架空保护措施，对其余14条股道采取地面注浆 +扣轨保护措施，确定具体穿越技术方案，加强监控量测，同时制定周密的施工安全保证措施，有效的保证了 铁路大动脉顺畅运营及施工安全。

关键词：盾构；下穿铁路;地面注浆；施工便梁；扣轨 DOI：10. 13219/j. gjgyat. 2018. SI. 039中图分类号：U458. 1 文献标识码：B

文章编号：1672-3953(2018)Sl-0113-003

为保证郑州市轨道交通5号线工程中州大道车 辆段出人线区间盾构隧道的施工安全及既有铁路的 正常运营，最大限度地降低工程施工风险，提出了营 业线保护加固措施、盾构区间施工安全技术措施及 相应的施工监测方案，顺利实施穿越圃田西站，可供 类似工程施工借鉴。

2 风险情况

圃田西站位于郑州桥工段东二区，出人线区间

2.1 风险源概况

下穿圃田西站18条股道，各条线路分别为：

(1) (2) km/h。

(3) 西南联络线下行1条股道，列车运行最高时

速 80 km/h。

(4) 速 30 km/h。

2.2 风险分析

陇海线上下行2条股道，为I级双线电气化 陇下货线1条股道，列车最高运行时速70

线路，列车运行最高时速85 km/h。

1 工程概况

郑州市轨道交通5号线中州大道车辆段出人线

由相邻车站引出，线路过石化路下穿圃田西站后转 人明挖段接收井吊出。

出人线区间在里程右K1 + 673. 709〜右K1 + 794. 039、左 K2+170. 8〜左 K2+ 323. 2 范围内双 线下穿圃田西站18条股道，出人线隧道采用盾构法 施工，地铁线路下穿铁路交点里程为陇海线K562十 543、陇下货线K0 + 703、西南联络线K0 + 305。

盾构下穿段主要覆土为：①：杂填土、②21粉质 粘土；隧道开挖范围内为：②21粉质粘土、③粉土粘 土、③51粉细砂。

勘察场地内地下水可分为上层滞水、潜水，上层 滞水勘察期间主要在出人线起点段内揭露，埋深4 〜4. 4 m，高程98. 19〜98. 48 m;出人段线地下水位 埋深13. 5〜24. 9 m(高程77. 1〜87. 62 m)，车辆段 地下水位埋深17. 8〜19. 8 m(高程76. 38〜78. 7 m)。在陇海铁路以北地下水主要赋存于©51粉细砂 和②52细砂层及其所含亚层中。

收稿日期=2018-04-02

作者简介:郑军（1973—），男，高级工程师

其余14条股道均为站线，列车运行最高时

出人线左、右线盾构隧道双线下穿莆田西站18 条平行股道，股道基础为碎石道床。出人线线路与股

道平面夹角约38〜58°，盾构隧道覆土约9〜12 m，平 面曲线半径350 m，线路纵坡8%。。风险等级I级。

(1)

陇海铁路是全国铁路运输的枢纽之一，在全

国铁路网中处于十分重要的地位，施工中确保铁路 大动脉顺畅安全运营是难点也是重点所在。

(2) 盾构以350 m半径曲线下穿圃田西站，且盾 构下穿段隧道开挖断面下部为粉细砂层，粉细砂层自 稳性差，而下穿段地面沉降控制要求极高（轨面沉降 值不得超过6 mm，相邻两股钢轨水平高程不得超过 6 mm,相邻两股钢轨三角坑不得超过6 mm),因此确 保地面沉降符合要求是施工的难点之一。

3 下穿范围的加固措施

圃田西站4条运营线路自南向北依次为：陇下

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货线、陇海下行线、陇海上行线、西南下行线，该4条 线路采用地面注浆+便梁架空保护措施。圃田西站 除4条运营线路以外其余14条站线采用地面注浆 +扣轨保护措施。

3.1 地面袖阀管注浆加固

4

4.1

盾构穿越方案

设置试验段

在盾构到达前1〇〇 m(石化路以南）范围作为试 验段，通过对试验段的数据进行分析，制定合理的掘 进参数指导盾构下穿圃田西站段施工。在实际施工 过程中，根据实际情况并同出土量进行有机结合，根 据地面沉降情况可适当调整土压力设定值，在盾构 到达前确定合理的掘进参数，作为保障铁路运行的

4.2 土仓压力控制

根据地质及隧道埋深等情况，计算切口平衡压 力：P =々y/i。式中：P为平衡压力；y为土体平均重

度（取19. 7 kN/m3); A为隧道埋深（9〜12 m);是为

袖阀管注浆通过浆液填充使路基下方土体提前 得到加固，有效控制由盾构引起的隧道上层土体扰 动，大大降低地铁施工引起的地基变形和不均匀沉 降，从而保证铁路轨道、路基以及周边构筑物的安全。

(1)

外结合、左右对称、间隙跳孔”的原则进行。使浆液 在压力条件下，较均匀地进人地层，以达到浆液在地 层中分段可控、均勻扩散的目的。采用后退式分段 静压袖阀管注浆工艺，均匀充填及固结地层后，土体

注浆采用分段注浆工艺，按照“分区分段、内 安全前提。

土的侧向静止平衡压力系数，取0.42。即下穿段理 稳固性和承载力普遍提高。

论上部土压力为 〇• 7〜0• 9 bar(l bar=0. 1 MPa)。(2) 加固后土体无侧限抗压强度不小于0. 8

MPa。

上部土仓压力控制在〇• 7〜0• 9 bar之间（上部

区间线路纵向加固范围：延伸至轨道外侧 土压），盾构掘进过程中必须保持土压稳定，严禁在

盾构掘进过程中土仓压力忽高忽低。

4.3 掘进参数控制

(3)

20 m，左线 174 m(K2 + 152〜K2 + 326)，右线 190 m(Kl + 650 ~'K1 + 840)。

(4) (5)

心线向外侧各6.5 m，总宽度28. 2〜36.8 m不等。注浆孔位布置:周边地面斜向下打设。

3.2 D型施工便梁加固

区间线路横向加固范围：自左、右线线路中 刀盘转速在1. 〇〜1. 3 r/min，扭矩<4 000 kN .

m，掘进速度控制在30〜40 mm/min，保证盾构机平 况经项目总工程师同意后适当调整，使盾构机能够 顺利通过。

4.4

出土量控制

加固体厚度2 m，浆液扩散半径= 1 m稳通过。若无法达到上述参数，。 则根据当时地质情

D型施工便梁是在铁路既有线上施工时加固线 路，使线路轨道结构保持正常的几何形位，确保既有 铁路线路正常运营而架设的临时结构。其本质是 一种特殊的桥梁结构，目的是在不中断行车的情 况下，最大限度地减少隧道掘进施工对既有线的 干扰。

3.3 扣轨加固

y = 7t X (D/2)2 X L = 7C X (6. 47 m/2)2 X 1. 5 m=49.3m3/环。式中为盾构外径（m);L为管 片长度(m)。松散系数取1.2〜1.3,即最终出土量 为 59. 15〜64. 08 m3/环。

可以用量测渣土体积的方法来控制，根据每掘 进一斗土的管理行程来严格控制，若出土量出现异 常及时向土建工程师和当班领导汇报情况。

控制出土量稍小于理论值，保证盾构切口上方 土体能微量隆起，以减小土体的后期沉降。

4.5 姿态控制

扣轨布置:轨道外侧各吊扣一组3根组轨束梁、 线路中心线处吊扣一组5根组轨束梁。扣轨加固现 场见图1。

严格控制盾构的纠偏量。在掘进中严格控制盾 构机的姿态，最大限度减少每次纠偏的幅度，每环纠 偏量不超过3 mm。然后根据每环的测量结果和盾 尾间隙情况，对盾构机下一环的推进提供精确依据， 及时调整各区千斤顶的伸长量。

图1

扣轨加固

盾构机操作人员严格执行指令，谨慎操作，盾构

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4.7.2 防止管片上浮措施

(1)

选择合适的浆液性能。根据注浆效果随时

调整浆液配比，不断调整浆液性能。

(2) 控制好同步注浆压力，在略高于注人面的水 土压力下保压注浆，达到浆液饱满密实。

(3)

控制盾构机姿态，发现偏差时应及时逐步纠

正，不得过急过猛，以免造成管片环面受力严重不 均，使管片错位或上浮。

4.7.3 防止盾构机铰接密封渗漏

(1)

穿越前，对盾构机的铰接密封进行检查，检

查铰接密封固定螺栓，将所有螺栓复紧一边。

(2) 向铰接密封处注人足够的润滑脂，以保证密 封良好。

下穿圃田西站段处于i? = 350 m圆曲线上，尽量的 使得水平姿态向圆曲线内侧倾斜1〇〜20 mm，同时 保持盾构机轴线与设计轴线在水平方向和垂直方向

偏差在±30 mm之内旦出现姿态偏差过大，立

。

一

即进行调整，但应避免紧急纠偏，纠偏操作逐步进 行。进人曲线段就应提前调整好盾构机姿态，对初 始出现的小偏差及时纠正，尽量避免盾构机走“蛇” 形，并控制每环的纠偏量在3 mm以内，以减少对地 层的扰动，并为管片拼装创造良好的条件[1]。

4.6 土体改良措施

采用高分子聚合物、钠基膨润土以及泡沫等材 料综合进行渣土改良，钠基膨润土按照1:6的配比， 每环注人量在8 m3左右，膨润土的泥浆比重控制在 1.1〜1.2之间，稠度控制在20〜23 s;泡沫原液比 例控制在2%〜5%，泡沫流量控制在250〜350 L/ min，最终渣土坍落度控制在160〜180 mm。

4.7 其它保证措施

5 施工监测

针对盾构下穿铁路期间施工，为避免严重后果

的发生，必须加强施工过程中的监控测量，把施工引 起的一系列动态变化信息及时反馈到盾构施工现 运营安全的事故发生。

4. 7. 1 机械保持保证措施

(1) 阻塞。

(2)

(3)

水密封应良好;各种密封油脂注人管道应完好，不应

盾尾密封油脂注人系统工作应正常，盾尾止 场，使现场及时调整施工参数，以避免危及铁路行车 (1) 监测范围:穿越前、穿越中及穿越后再掘进一

定范围(通常为l〇〇m)。应加强路基沉降及变形的 同步注浆设备工作应正常，注浆管路内不应 监测，在过铁路路基处布设主观测断面，对路基做变

集中润滑系统借助于压力计检查润滑泵工 形测量。充分重视监控量测信息以指导施工，及时优

化调整掘进施工参数，做到信息化动态施工管理[2]。

(2) 检测项目内容：铁路路基及轨面监测，铁路

固结，保证注浆管路的通畅。

作是否正常。正确的工作状态为压力计的指针震

荡，否则打开管路并检查润滑脂是否泄露。

(4) 空压机及油水分离器上的空气洁净装置根 生产生活用房监测，接触网监测，跟踪监测。

(3) 监测信息反馈：每次测量完成后，监测人员 据需要排水，并及时清洗过滤器更换润滑油。(5) 对刀盘驱动装置、主传动装置进行油位检查， 及时进行数据处理分析，形成当日报表，根据监测数 及时填充润滑油，并检查泄漏舱是否有液体泄露。据指导施工。

(6 )检查刀盘驱动装置、驱动密封润滑点，检查所 有润滑接头、润滑内密封，清除内密封处的污物和液体。

(7) 检查螺旋输送机驱动密封是否有液体泄漏

6 结束语

盾构穿越特殊构筑物前，要根据风险源情况，做

好监控量测及构筑物保护，穿越前做好施工组织，穿 并检查螺旋机的应急闸门。(8) 检查皮带机所有滚轮的旋转，刮板和边缘导 越期间根据试验段掘进参数及监测数据，确定合理 施工安全技术方案，制定安全保证措施，确保铁路大 板磨损情况。(9) 对拼装机、拼装机轨道、旋人轴、报警灯和报 动脉的安全及施工顺利进行。警喇叭进行检查，必要时进行清扫，对损坏和裂缝进 行可视检查。

(10) 复和更换。

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参考文献

[1] 周忠陆.浅覆土透水砂层泥水盾构越江技术[J].建筑机

械化，2009(01):63-65,6

检查所有线路，接线端子、控制按钮、电缆

卷盘、传感器、感应器、遥控器等，对损坏部分进行修

[2] 高毅.盾构在粉土粉砂地层中下穿铁路车站和干线施

工技术[J].中华建设，2015(05) :152-153

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