地铁技师论文业内推荐阅读8篇之第三篇：研究隧道下穿地铁线路建设的难点及对策
摘要：现阶段，随着城市人口数量的急剧增加，城市中交通运输压力越来越大。通过地铁工程的建设与运营，能够有效缓解上述问题。在应用盾构法进行地铁项目的施工建设时，由于施工环节的掘进速度相对快，并且能够显著降低施工期间的劳动强度，同时不会对周围环境与工程项目造成较大的扰动，因而该方法在目前的地铁工程施工中有着广泛的应用。但是，该技术施工期间，可能出现地面沉降等问题，因而在进行盾构隧道的设计与施工环节中，要加强对现场地质、工程条件的分析，合理选择施工主要参数，并制定科学、可行的施工方案，确保施工工作的顺利开展。本文结合沙河站~田心村站区间的工程案例，对地铁盾构下穿既有结构运营线保护技术进行研究。
关键词：地铁施工； 既有结构； 盾构； 下穿； 保护技术；
1 引言
对于地铁盾构法而言，它是一种全机械化的施工方法。该方法应用时的主要优势体现在施工速度方面，同时对于周围环境与工程的影响较小。但是，应用盾构法进行地铁工程的施工环节中，也会导致周围的土体出现一定的变形与位移问题，进而导致周边建（构）筑物发生沉降变形等现象。在进行地铁新线与既有线叠交施工时，一旦既有线结构出现沉降问题，由此所引起的轨道变形问题将对地铁工程的运营造成极为不利的影响。因而，要加强对此类下穿问题的研究，提高施工期间既有运营线路的安全与稳定效果。
2 案例分析
2.1 工程概况
该工程位于广州市，盾构机由广州东站~沙河站区间中部的轨排井（兼盾构始发井）始发，向两端车站掘进，分别在云台花园站（小里程端）和广州东站（大里程端）吊出。根据十一号线总体工筹，盾构先从轨排井始发，往云台花园站方向掘进，先隧后站直接通过沙河站及田心村站，掘进至云台花园站（小里程端）解体吊出后再次转运至轨排井，完成轨排井~广州东站区间的隧道掘进。本区间采用两台中铁装备土压平衡盾构机进行掘进，并且采用阶段性始发，先始发左线，待左线台车全部进洞后，再进行右线始发。沙河站~田心村站区间起点里程为ZCK13 615.449 （YCK13 583.273），终点里程ZCK14 770.299 （YCK14 770.299），左线隧道长1154.85m,右线隧道长度1187.026m.区间隧道为准6.0m圆形断面单线单洞盾构隧道，埋深约11.7~32.8m,线间距7.1~27.96m,线路纵坡为单向坡，最小坡度为0.24%,最大坡度为2.92%.在YCK14 181.836位置设置1个联络通道采用矿山法施工。区间出沙河站后，下穿地铁6号线隧道，在YCK13 773~YCK13 990位置，下穿长运中心广场建筑群，过先烈东路后，在YCK14 40~YCK14 300位置，下穿田心村村民房屋，如图1所示。
图1 隧道下穿地铁线路
2.2 下穿段6号线工程概况
11号线隧道与6号线隧道平面成25°夹角，下穿处11号线隧道顶部距6号线隧道底部最高距离为5.77m,最低为4.51m,且中间地层全为<9-1>微风化砾岩、<9-3>微风化含砾粉砂岩，如图2、图3所示。
图2 11号线与6号线平面位置关系
图3 11号线左线隧道与6号线纵向位置关系
2.3 施工对地铁既有结构运营线的风险分析及地保措施
2.3.1 工程特点
盾构机下穿的既有隧道主要处于在碎屑岩岩石微风化，局部在碎屑岩岩石全、强、中风化带中通过，且地下水的赋存不均一，在裂隙（断裂）发育地段，水量较丰富，具承压性。岩石强度较高，盾构掘进距离长、穿越岩层范围大，盾构掘进过程中掘进参数调整以及对设备的可靠度、刀具的耐磨性、盾尾刷密封等要求高。
2.3.2 工程重难点
（1）盾构机在岩层中掘进，对于盾构机的破岩能力，设备的可靠度、姿态控制等都提出了更高的要求。由于盾构机在岩层中掘进，刀盘及刀具磨损都会较严重，盾构掘进施工过程中如何避免盾构机关键部位的严重磨损是本工程的难点，防止掘进至运营地铁隧道下方时停机或检修。
（2）运营中地铁线路对盾构施工中产生的岩土体沉降或隆起特别敏感。因此针对盾构施工可能造成地铁运营隧道相应沉降或隆起的原因主要由于盾构机掘进时推力控制、土仓压力控制、出土量控制、同步注浆、二次注浆量及压力、铰接、盾尾密封及螺旋输送机喷涌等。
2.3.3 穿越前技术准备工作
（1）在施工前对沿线盾构施工影响范围内的地铁线路、管线及建筑物进行全面调查，收集相关资料，列出需重点保护的对象名称及反映其所处里程、地面位置、类型、结构等详细参数的清单，提前作出预案，并准备相应应急物资材料配备。
（2）根据地质勘察情况或盾构推进过程中的地质变化情况，对建筑物周边地质不明的进行补充详细勘察，明确地形情况、基础土层结构、各土层土体性质、地下水情况等。
（3）为了使盾构安全、顺利下穿运营地铁隧道，将始发后的100环列为试验段，在试验段阶段，对盾构的各个工艺流程和施工参数，尤其是注浆工艺进行24h监控，及时记录实际发生的各项数据。通过对试验段推进参数的试验和分析，为盾构安全、顺利的下穿地铁线路提供切实可行的技术参数和措施。
（4）为已处于运营的地铁隧道安装自动化监测，监测对象为地铁隧道结构，监测内容为隧道结构在X、Y、Z三维方向的变形变位值及隧道结构相对收敛情况。
（5）盾构机下穿运营地铁隧道前50m时，停止掘进，对所有设备进行彻底的检查和维修，特别是刀具、土压计、液压系统、注浆系统、测量自动导向系统等，以确保盾构机以良好的状态顺利穿过运营地铁隧道。
2.3.4 下穿地铁隧道重难点应对措施
（1）刀具检查措施。
在盾构到达地铁运营线前50m范围以外，组织开仓对刀具和是否结泥饼进行检查。开仓点选择在地质补勘点位地质条件较好。同时根据该地质情况掘进施工经验，边缘滚刀磨损量控制在5~8mm,超出上述磨损量须进行更换，其他周边刀磨损量控制在10mm,面刀磨损量控制在15mm,磨损量超出上述标准时，必须进行更换。刀具出现偏磨、刀具异常损坏时，全部更换刀具。
（2）沉降控制应对措施。
在盾构隧道施工过程中，开挖破坏了地层的原始应力状态，地层单元产生了应力增量，特别是剪应力增量，这将引起地层岩土体的移动，而地层移动的结果又必将导致不同程度的地面沉降。当沉降过大，地铁隧道就有可能遭到破坏影响运营。因此，在盾构下穿地铁隧道时需注意对既有地铁隧道进行保护，采取如下措施： （1） 选择正确的掘进参数，加强地表沉降、地下水位及地铁隧道线路的观测，并及时反馈施工。加强过程控制管理，实施信息化施工，防止开挖面失稳引起过大的地表沉降；同时也应防止地面由于土压过大引起地表隆起； （2） 加强对盾构掘进中的工况管理，改良碴土，避免泥饼形成，堵塞刀盘和土仓，导致在地铁隧道影响范围内开仓清洗。严格控制注浆参数。对于控制浆液配合比，同步注浆时控制注入量，二次注浆控制注浆压力，并根据第三方自动监测系统的沉降数据及时进行注浆调整。及时施做止水环，防止水土流失，造成沉降。
3 结束语
在整个十一号线盾构下穿六号线沙河站~沙河顶站区间隧道自动化监测期间，监测数据变形较小，监测指标均符合规范和设计的要求。六号线右线高程累计变形最大点为Y03-3,累计变形-3.67mm,稳定期变形0.12mm,变形速率为0.004mm/d;稳定期变形最大点为Y10-2,累计变形-2.34mm,稳定期变形-0.75mm,变形速率为-0.025mm/d;六号线左线高程累计变形最大点为Z08-1,累计变形-0.90mm,稳定期变形-0.47mm,变形速率为-0.008mm/d;稳定期变形最大点为Z08-4,累计变形0.01mm,稳定期变形0.87mm,变形速率为0.015mm/d.其中稳定期的监测数据变形较小，高程位移变化速率最大值（-0.019mm/d）小于《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）的要求，可以认为此期间隧道结构未发生变形，同时经工后普查，城市轨道交通结构未因外部作业出现新增病害（详见现状调查报告），且既有病害无变化。十一号线盾构下穿六号线施工期间对广州地铁6号线隧道影响较小。
本文主要结合沙河站~田心村站区间工程施工案例，对地铁盾构下穿既有结构运营线保护技术进行了研究。由于本工程下穿对运营6号线隧道存在着沉降等影响问题，因而施工时首先对各项主要风险源进行了分析，并结合现场实际状况定制下穿地铁隧道重难点应对措施，确保工程施工顺利开展。
参考文献
[1]陈孟乔。新建地铁车站近距离穿越既有地铁隧道的变形控制[J].中国铁道科学，2011 （4） :3-9.
[2]张成平。大断面隧道施工引起的上覆地铁隧道结构变形分析[J].岩土工程学报，2009 （5） :5-10.
[3]张飞进。盾构施工穿越既有线地表沉降规律与施工参数优化[D].北京工业大学，2006.