地铁隧道下穿高铁桥盾构施工技术

【摘要】本文主要分析了地铁隧道下穿高铁桥盾构施工技术，重点介绍了隧道下穿后对铁路轨面沉降以及规矩等指标的控制，进一步研究了盾构下穿前实施隔离桩防护措施对高铁桥桩造成的影响，同时针对盾构距离下穿高铁桩基施工制定相应的措施。

【关键词】地铁隧道；高铁桥；盾构隧道

随着社会的发展，下穿铁路工程数量逐渐增多，同时因盾构施工会对地层造成损失，从而出现地表沉降。现阶段，我国高铁速度逐渐增加，对路基和轨道的要求也逐渐提升。为了有效的保证铁路的正常运行，要实施有效的措施降低隧道施工对铁路产生的影响，避免路基和铁路变形。

1. 工程概况

我国某地铁盾构隧道要穿越高铁隧道，高铁桥采用了混凝土简支梁桥，跨度32.7m，桩长21m，每个承台下按照要求设置了8根桩。地面标高约40.7m，桥梁支座标高约46.7m，净高约6.0m。区间桥桩与隧道水平距离7.4m/7.55m，隧道顶部埋深右线16.4～16.6m，左线16.2～16.5m。具体位置如图1和2所示。

图1 区间隧道与高铁桥平面位置关系

图2 区间隧道与高铁桥剖面位置关系

在具体施工阶段，结合实际地理特点和沿线站位布置，线路采用盾构法来下穿高铁隧道，根据高铁隧道的相关资料，该地区体现了岩石强风化以及地质条件不佳等特点。地铁盾构隧道的施工会直接影响上部高铁隧道，从而造成沉降以及衬砌开裂等问题，所以要合理的选择地铁隧道施工距离和方式，保证高铁隧道沉降得到有效控制。

1. 影响因素

地铁盾构隧道下穿高铁隧道施工过程中容易受到多种因素的影响，具体要注意以下几个方面：第一，地铁隧道和高铁隧道之间保持垂直距离，高铁隧道变形和内力变化随着距离的改变而改变。第二，地铁盾构隧道下穿位置的地理条件，在距离相同的情况下，要保证围岩从而降低施工对高铁隧道造成的影响。第三，在实际施工过程中施工方法以及施工顺序的不同会对高铁隧道造成不同的影响。第四，地铁隧道和高铁隧道平面上相交的角度在实际设计过程中要尽可能的控制地铁隧道从而对下穿通过高铁隧道更加接近垂直，降低对高铁隧道产生的影响。

1. 盾构隧道下穿高铁桥风险控制体系

根据风险分析相关理论和实际地铁盾构隧道下穿高铁桥的实际特点，主要从以下四个方面制定盾构隧道下穿高铁桥风险控制体系。

3.1风险识别

结合盾构隧道、高铁桥和实际施工环境等情况，对下穿施工过程中存在的潜在风险进行分析，明确风险源、风险发生的形式以及风险导致的后果等，合理控制工程安全的关键风险。

3.2风险评估

结合高铁桥的实际运营情况、安全控制情况以及设计方案等，采用风险分析的方式来定性评价风险分析方法以及明确风险事件的概率和后果，对风险因素等级进行判定，开展风险控制指标和控制标准的拟定，为科学划分风险等级和综合评价奠定基础。

3，3风险防控

针对盾构下穿高铁桥施工过程中存在的风险进行防控需要制定科学的盾构掘进方案和掘进参数，主动开展支护防范，实施桥桩加固技术，同时动态的控制盾构施工过程中，开展施工分线的精细化管理。

3.4风险监控

通过制定监测方案实时测量下穿段施工，结合监测结构来对盾构掘进参数进行调整，如果监测结构符合预警值情况下，能够自动的进行报警，实时防控措施和应急预案，保证穿越段施工的安全进行。

1. 地铁隧道下穿高铁桥盾施工技术

4.1地铁隧道开挖工况对高铁隧道位移影响

地铁隧道先开挖左线后再开挖右线会对高铁隧道衬砌位移产生影响，首先要选择地铁盾构隧道以及高铁隧道距离为1.5D，再开挖过程中高铁隧道竖向进行位移，再完成施工后，高铁隧道会向下开展竖向位移，随着地铁区间距离越近，竖向位移也会增加，当竖向位移在地铁隧道左右线路中间时，竖向位移达到最大，地铁隧道下穿高铁隧道施工时，高铁隧道仰拱竖向位移达到最大值。此外，在针对隧道左右线同时开挖影响高铁隧道衬砌位移情况进行分析时，要选择地铁盾构

隧道和高铁隧道之间距离为1.5D，开挖地铁隧道时，地铁上方的高铁隧道断面处仰拱竖向位移逐渐增加。通过对地铁隧道先左线开挖再进行右线开挖和同时开挖的情况进行对比分析，掌握两种开挖工况对高铁隧道位移产生的影响，选择地铁隧道和高铁隧道距离1.5D，再对两种开挖工况仰拱的竖向位移数值进行分析，明确左右线同时开挖有效的降低了施工工期，然是同时挖开严重的扰动了盾构施工围岩，使得盾构掘进控制难度大大增加，促使高铁隧道竖向位移增加。

4.2地铁隧道和高铁隧道距离对高铁隧道位移产生的影响

地铁隧道施工影响高铁隧道的情况取决于两者之间的距离，分别对0.5D、1.0D、1.5D距离时高铁隧道竖向位移结果进行分析，明确当距离为0.71D时的高铁隧道位移，从而对地铁隧道下穿高铁隧道划分为两个区域，超过0.71D为强影响区，小于则为中影响区，对于强影响区高铁隧道容易受到施工的影响，因此要采用相应的措施保护高铁隧道，针对中影响区，在实际施工过程中要重视施工监测，合理的采取施工措施。

4.3地铁隧道施工对高铁隧道应力增量影响

高铁隧道应力分析主要使用应力增量法来开展分析，根据隧道健全度来明确应力的增长控制标准。经过计算，高铁隧道最大拉应力增量在拱腰的部位，高铁隧道拱腰处拉应力增量随着施工过程中变化而变化，地铁隧道和高铁隧道距离减小时，高铁隧道应力增量会增加，因此应力增量要尽可能的小于健全度较差的应力允许增量，保证高铁隧道的安全。

4.4地面隔离桩施工技术

在盾构区间沈大高铁客专桥桩与隧道间打设 600@1200隔离桩，并按照要求在隔离桩上设置钢筋混凝土冠梁，规格为600mm×600mm。在隔离桩施工过程中，选择了Φ600mm钻孔灌注桩，桩底标高位于盾构隧道底面下 1000mm，桩顶标高要求与地面齐平。混凝土采用了C30水下；钢筋材料：加劲筋为Φ16mm，主筋为Φ22mm，螺旋箍筋为Φ8mm。为了确保地面隔离桩施工的顺利进行，则需要做好以下几个方面的工作：（1）钻孔桩设备选择。在施工现场进行测量得知，高铁桥下净空距离约7.0m，此时如果选择正常钻孔桩设备无法满足高度需求，此时通

过相关调查后选择最大高度为6.5m的反循环钻机；（2）吊装设备选择。通过自卸吊运的方式将分节的钢筋笼运送至高铁桥钻孔灌注桩施工现场。该过程中，为了避免起重机械对高铁营运产生不利影响，在实际吊装工作中不选择起重机械，并保证与高铁线路间隔50m处进行吊放，随后通过人工方式滚至桥下，借助130反铲挖掘机来完成吊装下放操作；（3）制作钢筋笼。在进行钢筋笼制作过程中，需要对桥下净空高低、下放时安全距离、钢筋笼接驳距离等因素给予综合考虑，并且对钢筋笼采取机械套筒连接、分节制作，单节长度控制在4m。

4.5下穿前技术

首先，推进至影响范围内停机，对盾构下穿重大风险源条件进行检查，其中包括风险源专项措施完成程度和桩体强度是否满足设计需求；自动化监测以及地面人工监测情况，并将采集到的初始值上报第三方监测单位；高铁桥附近环境调查与记录工作；盾构检修、维护与配件的更换，这样不仅可以降低故障发生率，而且还可以确保设备性能处于良好状态，进而确保后续施工的有序进行。同时，按照要求做好注浆、二次注浆系统及相关设备的检查、维修与清理工作，提高注浆施工的整体效果；现场盘点渣土改良材料、油脂、衬砌管片、同步注浆材料、管片螺栓、密封止水材料等施工材料，并检查其相关参数和质量问题，以期更好的满足后续施工需求；按照要求准备好深孔注浆机、黄沙等应急物资设备。第二，管片脱离盾尾六环位置进行二次注浆，避免后方水流前窜。第三，对下穿前试验施工技术参数进行总结，从而为盾构下穿高铁参数制定奠定基础。第四，施工管理人员和作业层操作人员开展技术交底工作，使每位工作人员更好的了解和掌握施工流程，以确保后续施工的有序进行。第五，有效的落实领导带班以及关键工序值班情况，合理布置监控测量人员数量、任务，明确每位工作人员的基本职责，以确保各环节施工的有效衔接。第六，管片选择了多孔管片，以确保后续二次注浆施工的顺利进行。

4.6盾构下穿施工技术控制措施

第一，结合专项施工方案、试验段总结，来对上部土压力进行设定，从而位置压力的稳定，保证开挖的安全性。第二，要维持盾构推进速度为60mm\\min左右，在推进时要保证注浆浆液同时推进，保证掘进结束后浆液注入量≥5.0m3，注

浆压力≥4bar。第三，对同步注浆浆液配合比进行优化，从而进一步调整浆液易性。第四，在下穿前要低盾构姿态进行调整，严格控制盾构推进状态，防止盾构出现大幅度偏差。第五，管片脱离盾尾要及时的进行注浆，分别在左上和右上间隔一环注入，二次注浆要进行多次，注浆压力要低于 0.5Mpa，从而和二次注浆距离盾尾维持合理的距离，防止二次注浆浆液对壳体进行包裹摩擦地面。第六，要及时监测地面高铁桥墩沉降以及倾斜自动化监测频率情况。第七，管片螺栓要多次复紧，并且保证紧力矩超过300Nm。第八，对掘进出渣量进行控制，在实际推进过程中合理控制螺旋机转速，结合皮带称重以及门吊承重来体现出渣情况。

4.7盾构下穿施工管理保证措施

在进行盾构下穿沈大高铁桥施工时，为了确保施工的顺利进行，并达到预期的施工效果，则需要做好相应准备工作，具体内容如下：第一，要严格落实领导带班制度，盾构下穿施工过程中项目部门以及作业队伍要制定现场带班制度，进一步明确责任人，从而对施工质量和安全进行严格控制。第二，对工序现场进行管控，包括盾构推进主要参数控制、同步注浆和二次注浆控制等，需要专人进行监控。第三，停机准备时要及时清理渣土箱，每环推进前要将清水加入渣土箱内，避免渣土在土箱内黏着，使得出土方量统计不准确。第四，停机准备时要全面检修盾构、电瓶机车以及门式起重机等设备，保证设备的良好性能。在下穿时，安质人员以及设备管理人员要监督检查设备维保情况。第五，施工要重视安全性，保证每一环节的有序开展，避免抢进度。第六，盾构隧道测量工作要及时开展，从而将信息进行反馈，便于施工工作的顺利进行。第七，地面监测涉及到墩台自动化监测、地面监测数据等。第八，一旦发现紧急情况，包括渣土较稀以及出土量无法控制等，要立即停止推进，及时向领导汇报，制定施工方案。第九，要准备好应急物资以及应急队伍。

1. 结论和建议

首先，地铁隧道施工时，高铁隧道的位移方向主要是竖向位移，地铁左右隧道中间线断面高铁隧道仰拱竖向位移达到最大。其次，地铁隧道施工时高铁隧道拱腰处拉应力增加量最大。再次，地铁隧道左右线分别开挖对高铁隧道竖向位移影响程度小于同时开挖。最后，地铁隧道距离和高铁隧道距离越近，施工过程中

高铁隧道的位移和应力增量越大。通过对盾构推进参数控制进行优化，降低对铁路造成的影响，结合正面土压力，实时监测地表变形以及盾构掘进的参数，合理控制地表变形量，保证开挖面土压力维持平衡，降低开挖面土体出现变形以及土层损失等情况，此外要加强对建筑物变形、沉降等情况的监测，并采取相应的措施，有效控制铁路轨道的结构变形，降低盾构对周围土体的扰动。

1. 总结

简而言之，通过对地铁隧道下穿高铁桥盾构施工影响因素、施工风险以及施工技术进行分析，进一步研讨了前期方案，完善了下穿过程中技术以及管理体系，充分发挥盾构施工技术的作用，通过同步注浆降低盾尾通过后隧道外周围出现的空隙，减少隧道周围土体对桩基产生的摩擦，进而为类似的工程提供经验。

【参考文献】

[1] 朱建辉. 复杂地质条件下地铁隧道盾构施工技术方案研究[J]. 市政技术. 2021(05)：52-55

[2] 李虎. 大转接始发盾构施工技术在地铁建设中的应用[J]. 设备管理与维修. 2022(02)：150-151