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摘要:经济的发展是,社会的进步推动了我国综合国力的提升,也带动了交通业的发展,国内各城市存在许多城市、城际交通互相穿越的工程,线路立交下穿的交叉形式有助于交通环境与交通组织的管理,但也对既有结构的变形控制提出了挑战。修建下穿结构时,考虑到经济性与对穿越结构的变形控制难度,会比选不同形式的支护结构,选择更利于下穿控制的支护形式。因此,有必要分析采用不同支护形式修建下穿隧道对既有结构影响的变形规律,以此评估不同支护形式在下穿工程中的适应性。
关键词:盾构隧道;下穿铁路;施工技术
引言
随着城市化发展越来越快,地铁对于城市发展起到了至关重要的作用,为了避免地铁在建设过程中对城市建筑物造成影响,就需要更加科学地建设地铁线路,由于地铁在建设中的难度极大,需要考虑到各种因素,为了不影响现有建筑物的安全,在施工过程中采用盾构法隧道下穿铁路施工技术,对下穿既有铁路施工具有十分重要的意义。
1盾构法隧道下穿既有铁路施工中存在的问题
在盾构法隧道下穿既有铁路的土方挖掘过程中,盾构排土量对盾构开挖的稳定性会造成非常大的正面压力,为了保证并控制地表发生变形,就需要对排土量进行控制,通过一定的条件,将螺旋输送机的转速进行调整,有利于使盾构排量在盾构千斤顶的推进中实现互相协调,因此在盾构中,对于排土量和压力差的比例关系,是由被动破坏和主动破坏界限之间的开挖决定的。在对盾构机的掘进速度和地质强度进行分析后,再结合以往的盾构施工经验,在对盾构法隧道下穿既有铁路的掘进过程中,需要将盾构掘进速度控制在35mm/min,可以最大限度地减少对周围基地等建筑物下沉的影响。
2盾构隧道下穿铁路施工技术
2.1下穿前准备工作
下穿铁路前通过试验段掘进分析、总结出最理想掘进参数用于下穿过程中盾构掘进参数设定值由于下穿铁路是一个不可逆的过程,而且由于盾构下穿铁路对于沉降控制的要求远高于盾构通过普通区域,因此需要在盾构下穿铁路前,要在盾构通过的普通区域设置试验段,试验段的选取要与下穿段盾构隧道埋深、水文、地质情况相近,试验段的掘进以沉降控制为主不断调整盾构参数,最终总结出能够控制铁路沉降的盾构参数。
2.2地质调查
在盾构法隧道施工中,由于具有重要性、变形性以及敏感性,需要采取特别严格的施工措施才能确保下穿施工的成功。在下穿施工完成后,轨道交通车辆运行与被穿体之间存在着一定相互影响关系,由于这种持续和长久的相互影响,容易为地铁运行会带来意想不到的危害,这是下穿工程必须面对的问题。根据实际分类,下穿工程的类型可以根据盾构隧道与下穿体之间的平面几何关系分为斜交下穿、部分下穿、小角度斜交下穿、正交下穿、切角下穿以及测下穿等。由于工程地质条件对于下穿方案的影响至关重要,是决定下穿施工措施以及后续运营条件的重要因素,所以在下穿工程的地层,可以将地质土壤分为软黏土、黏土、复合地层、硬岩以及软岩这5种类型,因此在进行下穿工程施工中,做好对应的土壤情况调查,对于施工方案的选取具有十分重要的作用。
2.3新管幕法下穿铁路既有线施工地表沉降监测
近年来,随着地下工程施工技术的发展,新管幕法作为传统管幕法的改进与创新得到了广泛推广,地铁车站、地下车库等地下大断面结构物的施工工程,以及穿越城市公路、铁路的地下车道或人行通道工程均可看到新管幕法的应用。新管幕法区别于传统管幕法施工,所用的钢管均为大直径钢管,直径一般在1800mm以上,大直径钢管可作为永久结构,于施工后期在其顶管形成的水密性空间内施做结构物外轮廓,包括结构顶板、底板、中板和墙体。这种施工方法在施工过程中不可避免地会对土体造成扰动,诱发地表发生沉降,威胁周围建筑物、管线安全,尤其是当施工项目涉及下穿铁路既有线时,更是将直接影响铁路既有线的安全运营,因此,在施工过程中,只有进行系统化有效的安全监测,才能对工程的安全性有全面的了解,以确保工程的顺利进行。针对新管幕法施工安全监测,我国目前多采用传统监测手段,主要借助全站仪、水准仪、经纬仪、位移传感器及摄影测量设备等进行工作。这种监测手段技术成熟,监测精度满足施工需求,监测具有一定成效但存在诸多不足,如易受施工环境(温度、阳光、降雨等)和人为因素干扰,且工作量大,更无法实现自动、远程、连续监测。当前,国内外许多学者与研究机构都在施工安全监测技术方面投入了大量的精力,开展了大量研究。学者们主要在监测仪器、监测方法、监测网络化和监测远程自动化方面进行了深入研究,力图通过高精度、高适应性的监测仪器真实感知监测物理量,采用新技术下的监测方法与监测网络提高监测信息处理效率并实现远程自动化监测。
2.4施工期间铁路桥的保护措施
(1)加注发泡剂、膨润土浆等润滑剂,改良土体,降低刀盘所受扭矩,减少对周围土体的扰动;(2)保持盾构开挖面的稳定。通过设定推进速度调整排土量或者设定排土量调整推进速度,以保持土舱压力与地层压力的平衡。(3)加强同步注浆与二次注浆。为了减小和防止地面沉降,在盾构掘进中,要尽快在脱出盾构后的衬砌背面环形建筑空隙中充填足量的浆液材料。(4)盾构姿态控制。盾构推进时,控制好盾构姿态,避免盾构上浮、叩头和后退等现象发生。盾构在曲线上掘进时,放慢掘进速度、小幅度纠偏、减少超挖、加大注浆量,加强纠偏测量工作,以减少地层损失和地面沉降量。
2.5隧道初期支护
对地铁隧道项目而言,初期支护主要是指安装钢架、锚杆及混凝土施工。在安装钢架时,施工人员应科学选择安装地点,通过预留原岩空间的方式,为钢架挖槽等环节的高效开展做铺垫,与此同时,施工人员还要确保钢架平面与隧道中线垂直,无论是倾斜度,还是安装存在的偏差,均应处于合理范围。而砂浆锚杆的施工要点,可被归纳如下:其一,仔细检查注浆设备质量是否达标,按照要求截取砂浆锚杆,在测量放线的基础上,利用红漆对钻孔位置进行准确标注;其二,均匀搅拌施工所需砂浆,再按部就班的完成注浆、插锚杆等环节。如果浆液由一次拌和所得,施工人员应在浆液初凝前,尽快利用其完成相关作业,通过不断搅拌的方式,避免浆液沉淀给项目质量带来不必要影响。网喷混凝土主要分为喷射混凝土和网片施工,前者着重强调喷射作业,要求施工人员以分段分片和自上而下原则为指导,在对钢筋壁面与格栅进行喷射的前提下,仔细喷射钢筋格栅。后者需要施工人员以设计方案为依据,先对首层钢筋网进行铺设,再利用混凝土覆盖首层钢筋网,并对第二层钢筋进行平整铺设。
结语
在盾构法隧道下穿既有铁路施工技术中,通过对盾构过程中的难点进行分析处理,从而保证了盾构推动处于最佳的工作状态,实现了在盾构技术中对周围建筑物的安全保护。不断发展和完善盾构隧道下穿的地铁施工技术,可以使城市地铁的科学施工变得更加合理。
参考文献
[1]王佳.盾构法隧道下穿既有铁路技术分析[J].城市建筑,2019(32):164-166.
[2]杨罡.地铁盾构隧道下穿既有铁路变形控制研究[J].山西建筑,2018(10):170-171.