聂正龙
中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司 江苏省无锡市214000
摘要：近几年，随着地铁的快速发展，施工面临着更多极端土质。西安地铁4号线在饱和软黄土层中下穿陇海铁路西安道岔“咽喉区”，首次短距离穿越西城高速铁路、徐兰高速铁路西宝段，下穿软土地层达6千米，攻克了轨道无加固条线下穿运营铁车站的世界难题，确保了高铁运营线路地面沉降量控制要求，施工安全平稳，可供类似工程参考。
关键词：地铁施工；滚钩；车站咽喉区
中图分类号：G232 文献识别码：A
1.工程简介
西安地铁4号线为南北走向，在西安火车站可换乘，车站设在地下，共2层，隧道宽11米，衔接了很多重要的交通枢纽，车站所在地距离渭河进，主体与站台通过暗挖通道相连，设4个通道以供联络，明挖部分长226.2米，宽26.6米，高15.95米，主体覆土4-6米，隧道覆土12-14米，线间距58.5米。西安地铁4号线采用B型车，是首次在国内城市地铁中不进行地表处理的轨道工程，下穿了大厚度湿陷性黄土段共达6千米，攻克了轨道无加固条线下穿运营铁车站的世界难题。
2.工程特点与难点
在此次工程中，西安地铁4号尚新路至北客站盾构区间左右双线成功下穿西高铁路涵洞，且第一次在软黄土层穿越陇海铁路西安站道岔“咽喉区”，其中的难点包括：
（1）此“咽喉区”为浅覆土施工区段，因其最小深度为7米左右，隧道容易上浮
（2）下穿的区域距离渭河近，地下水汇集速度很快，容易造成地面沉降的情况，另外此区域为饱和软黄土地层，土壤含水量高、灵敏性也高，除此之外因其土壤颗粒细，具有抗剪强度低和流动性等特征，对于施工来讲，容易造成湿陷性沉降或开挖面失稳等情况。
（3）不能准确确定土体是否达到可操作固定程度，盾构在若要在土体中掘进，对于安全施工具有很高的要求。
（4）盾构穿越施工隧道曲线增加了对土体的扰动。
3.关键技术
3.1参数与姿态控制
参数控制是极其重要的一项关键技术，只有控制好盾构掘进的参数，才能有效减少地表沉降，才能减少盾构掘进对土体的干扰作用，在此笔者认为应从四个方面控制参数：1.同步注浆、二次注浆。在注浆中，应当对每一环的注浆量进行控制，控制在5立方米以上，压力0.16-。03兆帕在进行二次注浆时，应当把凝固时间控制在40s、压力0.3-0.4兆帕。2.采用土压平衡方式。土仓压力影响着盾构是否能顺利上跨运营隧道的实施，在掘进时，淫荡根据具体情况和地质进行计算，计算得出的土压再提高0.02兆帕即可掘进，在掘进时，上部土压的波动应当在±0.01兆帕。3.控制土仓压力以及出渣量。土仓压力的变化应当予以重点关注，而可以通过控制螺旋机的转速，或者通过控制掘进速度改变可以改变土仓内渣土量，保证开挖面与土仓压力之间达到平衡压力，保证稳定程度。掘进时的出渣量应当控制在46±1立方米，防止出现隆起或沉降。4.控制推进推力、速度与刀盘转速。总推力控制在11000-16000千牛，转速1-1.5，根据实际情况计算，保持均衡可连续性的推动。由于在软土地层中，土质含水量高、强度低，应当首先保证浆液的流动性和塌落度问题，根据土质条件，用相容性强的水泥，保障粉煤灰的含量减少，流动性降低，时坍塌度降低。
3.2监控量测
在施工时，根据《西安铁路局营业线施工安全管理实施细则》，并且结合实际、结合以往的盾构下穿车站咽喉区的案例确定检测预警报警值，采用实时检测的方式，对监测数据频率进行最高每两小时一次的动态调整，且因为距离渭河十分近，容易出现涌水情况发生，故设置监测点超过300个，确保地铁2号线正常运行，也确保达到无水作业。本工程使用了机器人手臂挖掘和自动化检测设备，采用的设备时全自动检测仪，两个“机器人”全天候待在地下，检测轨道结构的位移以及地面沉降问题，每几分钟就可传送一组数据，一旦超标，立刻报警，精确度±0.5；在合规标准内，也能自动搜索踩点，及时反馈数据和采集信息，此外，其检测内容包括轨道、水平位移、路肩沉降及接触网的多个方面。
4.措施与技术总结
4.1方案、盾构始发与到达
作为一项高密度技术操作，下穿道岔咽喉区需要在事前制定周密的计划，包括监测方案与施工方案都应考虑在内。在制定设计方案时，应当对线路和站位等进行比选，仔细分析地质水文条件以及比如站房等其他的地基处理、咽喉区平面位置、使用情况等。此外，还应当对可行性与换乘的方便程度进行对比。只有在确定了上述各个要素的情况下才能确定线路方案，防止线路对各个方面影响过大[1]。在软土层地区，往往应当对地基进行加固，但在西安地铁4号线的施工中，首次突破了这一限制，在湿陷性黄土底层，对轨道施行无加固下穿。但是，就算不考虑加固方案，也应当建立三维模型，计算盾构下穿可能引起的其他问题，才能有效在必要时调整方案。同时，应当在施工时设立实验性方案，确定好穿越时间，与此同时，和铁路部门沟通，确定施工时间，还应对咽喉区进行限速。地表沉降的影响范围应当明确，在软土地层中，因为其土质是粉质性黏土，盾构的始发和接收是其中难点，要确保盾构机能在软土中行进，应当对推进数据进行监控和优化以减少沉降，以达到更好的效果。应当利用同步注浆技术，进行土压平衡，减少对土体的干扰，也就减少了土体损害，在上文中笔者已经提及，在此不做赘述。此外，因为其可能伴随上层滞水水量丰富的情况，也可以通过同步注浆，加大压力，但应当把数值控制在下部1.5巴、上部2.5巴，避免发生管片上浮情况的发生[2]。
4.2操作控制与机械保养
本工程在针对下穿活动与下穿中，选用了新技术的盾构机，超挖量适中，盾构机内采用了两种检测方式，主检测方式是自动化检测，在此基础上，又增加了人工检测，双重保险，双份安全[3]。除此之外还有一系列供计划顺利实施的针对性策略，比如对管片设计进行适用性调整、增设注浆孔、提高刀盘开口率、增加推动装置等一系列措施。同时，西安地铁4号线还使用了质量密度江大的单液浆。笔者认为，前期的准备工作与维护工作也十分重要，只有确保设备的稳定运行才能确保盾构以最佳状态进入。
4.3技术配合
只有各方面进行专业技术配合，才能最大程度的确保施工完成。首先，在计划的制定与线路的研究方面，设计部门应当联合铁路部门一起，对总体方案进行设计和改进，确保速度、条件、运营综合条件等处在可接受范围内。其次，咨询人员应当进行书记模拟，确保下穿咽喉区处在可控范围，由多方共同决定和更改方案。对于监测点的布设，也应当进行技术配合，由多方一起检测和复合数据[4]。最后应当在开工前组建检测报警分析小组，对施工实施进行全过程监控，监测单位还应当与铁路检测部门保持联系，精准掌握沉降情况。对于报警系统与应急预案，在开工之前应当对所有人员进行告知，书面记录，每日的监测数据应当通过物联传达至所有相关单位，备份纸质版[5]。
结束语
西安地铁4号线软土地层下穿咽喉区的顺利进行为我们提供了一个很好的启示作用，管理方案和技术操作都趋于成熟。深入分析软土地层盾构技术，能够提高盾构的整体施工效果，更好保障施工质量，希望我国地下隧道施工技术能够更好地发展，解决更多世界性施工技术难题。
参考文献
[1]戴志仁，任建，李小强，王天明 . 富水砂卵石地层盾构隧道穿越铁路咽喉区道岔群技术研究［J］.隧道建设（中英文），2019，39（6）：1005-1013.
[2]刘秋芳.市区某地铁站地下空间的结构设计[J].工程建设与设计,2019(13):34-36.
[3]徐冬林.软土地层中地铁盾构施工引起地表沉降的研究[J].绿色科技,2018(12):229- 230.
[4]崔蓬勃,陈晶晶,丁謇.盾构施工对软土地层地表沉降及管片的影响分析[J].江苏建筑职业技术学院学报,2017,17(3):9- 12+ 28.
[5]胡长明,陆征宇,梅源,张文萃,张钰.软土地层地铁盾构施工风险可拓评估方法研究[J].安全与环境学报,2017,17(1):21- 26.