盾构隧道近距离下穿既有地铁线路安全控制对策
盾构法隧道下穿既有铁路的加固保护与施工难点控制分析
盾构法隧道下穿既有铁路的加固保护与施工难点控制分析【摘要】：随着社会经济的持续上升，促进了我国地下铁路交通的发展。
盾构法隧道下穿既有铁路的状况越来越普遍，且地铁盾构法隧道下穿既有铁路涉及铁路运营安全和地铁施工安全。
本文重点研究地铁盾构法隧道下穿既有铁路可能导致的各种潜在风险因素，对盾构法隧道下穿既有铁路路基保护与施工难点分析，并在此基础上总结类似工程的共同规律。
【关键字】：盾构法隧道下穿铁路路基保护控制1前言城市地铁盾构法下穿既有铁路施工控制是地铁隧道施工非常重要的环节。
首先要对地铁盾构隧道与既有铁路之间的相关关系进行分析，然后针对穿越地段所处的工程地质情况，对既有铁路路基采取合适的加固措施进行预加固。
盾构下穿铁路施工过程中通过优化掘进参数，控制既有铁路客货车运行速度，通过对铁路路基的自动化监测等信息化手段指导施工，为盾构成功下穿既有铁路提供有效的保证措施。
本人通过南宁地铁5号线下穿既有铁路这一实例，来具体分析其下穿施工技术，通过这个案例为在以后的城市地铁建设中提供宝贵的经验。
2工程特点和工程环境情况2.1工程概况南宁市轨道交通5号线一期工程呈南北走向，线路南起国凯大道，北至金桥客运站，一期工程全长20.21km，共设车站17座，全部为地下站。
本区间江南公园站～周家坡站区间长794米，线路由江南公园站大里程引出后进入曲率半径R=700m的右转弯和曲率半径R=450m的左转弯，然后沿壮锦大道向北敷设，经过曲率半径R=800m的右转弯后接入周家坡站，左右线隧道间距13.2-16.7m,隧道的最大埋深约20.7 m。
区间下穿既有湘桂铁路线，然后线路继续沿壮锦大道向北敷设，随后下穿云桂铁路线箱涵，最后接入周家坡站。
2.2既有铁路的概况湘桂铁路线为国家Ⅰ级铁路，该铁路管理者为中国铁路南宁局集团有限公司。
湘桂线为客货两用线，上下行线均为P 60 轨无缝线路，双线铁路，线间距为5.436 m，有砟碎石道床，设计时速120km/h。
盾构隧道近距离下穿既有运营隧道的施工技术
铁
道
建
筑
工 表 明 ， 拼装管 片 的过 程 中 ， 构 机有 微 量 的后 退 ， 在 盾 前仓 土压力 变小 。据 统 计 ， 拼装 管片 前 后 的 土压 力 变 化值 可达 ０ １ＭＰ 。因此 ， ． ａ 在穿越 施 工拼 装 时 ， 土压 力
少 ， 注浆性 差 。但 考 虑到本 区段地 质变 化大 ， 可 建构 筑
的 自稳 性 、 工工 艺 、 道 埋 深 、 面荷 载 等 一 系列 制 施 隧 地
２ 工 程 地 质 描 述
下穿段 地层 自地 表 而 下 ， 至 盾 构 区 间顶 板 分 别 直
约 因素 ， 何 避 免 较 大 的扰 动 ， 为 需 优 先 考 虑 的 问 如 成
题。
２ 下 穿段 为典 型 的上 软 下硬 地 层 ， 进过 程 中容 ） 掘 易 出现堵 仓 、 刀 盘 、 糊 刀具 异 常 损 坏 等诸 多 问题 ， 成 造 施工 无法 正常 进行 。 ３ 拼装 管 片时 ， ） 前仓 的土 压力 产 生 波 动 。实 际施
物保 护要求 高 ， 合盾 构施工 特点 ， 结 采取 钢花管 注浆 加 固地 层 ， 支护盾 构上 方土体 ， 并 以达到盾 构进洞 要求 。
在隧道 内采 用地 质 钻 机进 行 钻 孔后 ， 带 泄 浆 孔 将 的钢 花管 下入地 层 ， 闭孑 口， 取 静 压 注浆 措 施 ， 封 Ｌ 采 使 水 泥浆液 在压力 条件 下 ， 均匀 地渗入地 层 ， 而 提高 较 从
地基 承载 力 ， 低 地 层 的渗 透 能 力 ， 证 盾 构 进 洞 安 降 保 全 。该方 法在 裂 隙发育 地 层 条件 下 ， 注浆 可 取得 加 固
粉质黏 土呈 硬塑 状 ， 土 呈 密 实状 。各 地 层 具体 力 学 粉
盾构近距离下穿既有地铁施工风险综合控制技术
盾构近距离下穿既有地铁施工风险综合控制技术0 引言随着我国城市轨道交通建设事业快速发展，城市交通枢纽错综复杂，盾构法的应用越来越广泛，尤其在城市地铁建设中线路设计不可避免地下穿高层建筑物、桥梁、既有运营地铁线及河流等，盾构隧道施工过程中技术措施不足易造成沉降超标、建（构）筑物开裂或倾斜、既有运营线停运、甚至塌方等安全事故，造成重大社会影响。
其中隧道近距离下穿既有运营线就是一类典型案例，因此为保证在建隧道施工与建（构）筑物、既有运营线等安全，有必要对施工阶段技术进行深入研究，采取科学合理的应对技术措施。
目前国内外行业内专家针对在建盾构地铁下穿既有地铁隧道安全风险进行评估，其中关继发［1］对安全风险及控制技术进行了深入研究；胡云龙等人［2］针对在建地铁施工对既有线的影响进行详细分析，其次参考了一些地铁盾构施工近距离下穿既有线施工［3］的类似案例以及上软下硬或全断面富水砂层盾构施工技术［4-6］，采取的技术措施主要为冷冻法［7］、地面双液浆［8-9］注浆加固，洞内双液浆注浆加固［10-11］等，均在实际工程中得到了广泛的应用。
目前国内在建地铁在上软下硬地层条件下近距离下穿既有运营地铁线施工案例较少，技术措施方案还需提升，本文将依托广州市轨道交通22号线某盾构井区间下穿既有运营地铁3号线盾构区间，采用地面定向注浆、洞内从左线向右线定向钻注浆、洞内径向超前注浆结合对运营线路自动监测技术，成功完成下穿施工。
为今后此类工况工程面临的难题提供了新的解决技术方案。
1 工程概况1.1 工程简介广州市轨道交通22号线某盾构井区间长2.51 km。
在区间里程ZDK38+542.909～ZDK38+523.709、YDK38+564.327～YDK38+545.127段于光明北路与东环路十字路口下穿既有运营地铁3号线盾构区间，下穿长度19.2～20.8 m。
22号线隧顶埋深26.5 m，隧顶距既有3号线隧底净距约5.5 m，先下穿3号线右线，再下穿3号线左线，如图1所示。
盾构近距离下穿运营地铁安全控制技术
盾构近距离下穿运营地铁安全控制技术摘要：本文针对深圳市14号线共建管廊1标23#-22#综合井区间盾构管廊下穿运营地铁14号线的施工问题, 通过穿越前、穿越中、穿越后的各种管控措施, 实现了科学、合理、安全施工，有效拓展下穿既有地铁施工技术，在实际施工中提供了一定的借鉴作用。
关键词：盾构掘进；下穿运营地铁；安全控制引言随着我国城市地下交通建设规模的高速发展，越来越多的地下建设面临需要穿越已有线路的问题。
由于既有线路在前期规划设计中未考虑新线的修建，所以，新建地铁线路施工不可避免地会引起既有线路的变形，而地铁运营对既有线路的轨道沉降有非常严格的控制标准。
如何保证下穿施工的安全和既有线路的正常运营，在工程实践中，这一问题已引起高度重视，因此需要对这类问题开展必要的深入的研究分析，以减少施工过程中安全事故的发生。
因此，本文以深圳市地铁14号线共建管廊1标23#-22#综合井区间盾构管廊下穿既有地铁14号线为例，对盾构管廊下穿运营地铁线路的施工进行详细的分析和研究，以确保城市建设能够顺利进行。
1.工程概况本论文以深圳市地铁14号线共建管廊1标23#～22#综合井盾构区间为依托，在里程段LK19+289～LK19+270.66、LK19+271～LK19+251.7（404环-430环）下穿地铁14号线大运站-嶂背站区间左线、右线，地铁14号线隧道外径为6.7m，内径6.0m，管廊区间与14号线地铁隧道最小竖向距离3.48米。
管廊隧道洞身位于<30-3-3>块状强风化砂岩层，14号线隧道洞身位于<30-2-3>土状强风化砂岩层中，地铁14号线隧道上覆土从上到下依次为素填土、粉质黏土、砂砾、土状强风化砂岩；14号线隧道洞身下部为土状强风化砂岩：23#～22#综合井区间盾构下穿地铁14号线平面图23#～22#综合井区间盾构下穿地铁14号线平面图2. 穿越运营地铁14号线施工安全技术总体安排原则：“技术领先、设备先进、施工科学、组织合理、措施得力、突出重点、预案在先、规避风险、安全施工”。
分析地铁盾构隧道近距离下穿既有铁路隧道安全性
分析地铁盾构隧道近距离下穿既有铁路隧道安全性◎程磊（作者单位：长沙市建设工程质量安全监督站）引言：处于新构建盾构隧道范围内的右线隧道长度为2457m，并且在里程SDK45+250.146～SDK45+295.146这一范围内下穿既有铁路路基。
普铁设有有砟轨道，运行时速可以达到160km/h，属于国家一级电气化铁路，其中铁路路基包括表层和底层，厚度分别为4m 和2m。
铁路轨道面到区间隧道结构的净距离大概是26m，比隧道直径大了1倍。
左右线隧道的埋深有22m，两者的中心线距离为28m。
进行隧道施工时，优先选择左线隧道，待左线隧道施工完成并停机后，再进行掘进右线隧道。
一、有限元模型构建本论文运用底层-架构-实体三维模型（详情见图1所示），岩土体使用的是摩尔-库伦本构。
因为路基架构与隧道两者间的地点关系是相对而言的，将模型（图1）的尺寸设置为：x×y×z=100m×100m×65m，x 代表的是平行盾构施工方向，y 代表的是垂直盾构施工方向，z 代表的是地层竖向。
桩界面参数中，法向刚度模量、剪切刚度模量、最终剪力的取值分别是250000kN/m 3、25000kN/m 3、150kN/m 2。
左右隧道中心线之间相距28m，隧道埋深22m。
优先对左线隧道施工，施工完毕关停机器之后对有线隧道加以施工。
盾构隧道的内外径分别是5.5、6.2m，注浆层的厚度为0.33m，利用二维板壳单元来对盾壳与管片进行模拟。
另外，盾构管片每环是1.5m，千斤顶力为100kN/m 2，掘进压力与注浆压力分别是120、150kN/m 2。
图1数值计算整体模型图二、计算结果分析下表是路基总体在左线隧道（掘进第1到第5步）和右线隧道（掘进第6到第10步）在不同掘进步骤下的沉降数值。
表1路基整体在不同施工步下的最大沉降值根据表1可以看出，盾构隧道的施工会给路基整体的沉降值造成影响，伴随施工的持续开展，沉降数值会逐步变大。
盾构施工近距离下穿地铁线路沉降控制技术
盾构施工近距离下穿地铁线路沉降控制技术摘要：地铁工程的大量建设，让城市中盾构施工变得越来越多，如何控制盾构施工下穿地铁线路的沉降是施工中的一个重难点，对于保证地铁施工的高质量和安全性具有重要意义。
本文从盾构施工下穿地铁线路的五个阶段出发，结合工程实例，对不同阶段采取了有针对性的控制措施，保障了地铁施工的安全。
关键词：盾构施工；下穿地铁线路；沉降控制一、工程概况某市地铁区间为单洞单线区间，区间起点为机场北站，终点为吊出井，起点里程为YDK41+437.900，终点里程为YDK42+343.576（ZDK42+335.972），区间长度905.676m（左线898.072m），线路埋深在19m～27m之间，最小线间距12.05m。
区间线路自机场北站先后以24‰、28‰及4‰坡度向下直至吊出井。
机～吊区间右线在机场北站大里程端（对应里程：DK41+437.9）始发掘进，始发直线掘进211m后在里程DK41+659.8（对应环号：142环）处先后下穿既有运营的11号线右线、11号线入场线、11号线出场线及11号线左线。
盾构施工近距离下穿地铁线路是施工难点，特别是结合地下不良地质条件的影响，使得土体易受施工影响发生沉降，施工控制难度加大。
二、盾构施工下穿地铁线路沉降控制措施分析盾构施工造成的土体沉降主要是因为施工过程对于土体的扰动和水土流失造成的。
其可以分成五个阶段，第一阶段，盾构施工还未达到断面，地下水位降低导致沉降；第二阶段，盾构通过该断面前，因控制不足，导致前方土塑性变形引起沉降；第三阶段，盾构通过断面，由于刀盘与盾体之间存在15mm间隙及超挖、纠偏、盾构外侧与土体之间接触导致沉降；第四阶段，盾构通过该断面后产生的弹塑性变形，因衬砌处理不当导致的沉降；第五阶段，盾构通过断面后，发生的后续沉降。
针对沉降五阶段分别采取不同控制措施：1.前期沉降控制措施为保证盾构顺利掘进上软下硬地层，在出入线与正线之间用A600@150垂用高压旋喷桩对隧道上软下硬段进行预加固处理。
站端盾构机近距离下穿既有地铁运营线施工保护工法
站端盾构机近距离下穿既有地铁运营线施工保护工法站端盾构机近距离下穿既有地铁运营线施工保护工法近年来，随着城市的发展和交通运输的需求逐渐增加，地铁交通成为了城市重要的交通方式之一。
然而，在城市交通建设中，由于地下空间资源的有限性，地铁线路的建设工程中常常面临既有地铁运营线的穿越施工问题。
站端盾构机近距离下穿既有地铁运营线施工保护工法应运而生，成为解决这一问题的有效解决办法。
站端盾构机近距离下穿既有地铁运营线的施工保护工法是指在地铁运营线正常运行期间，通过合理的设计和施工方案，保证现有线路的连续运营，同时实施施工保护措施，确保施工过程的安全和顺利进行。
首先，站端盾构机近距离下穿既有地铁运营线的施工保护工法需要进行充分的前期调研和勘察。
施工团队需要详细了解既有地铁运营线的结构和运行情况，包括路基土质、横断面形状、沉降控制和地铁运营线埋深等参数。
同时，还需要评估和分析不同施工阶段的风险，并制定相应的保护方案，确保施工过程的安全。
其次，站端盾构机近距离下穿既有地铁运营线的施工保护工法在施工期间需要采取一系列的保护措施。
首先是地面保护，采用临时加固措施，如设置临时基坑、悬挑梁等，保护既有地铁运营线的正常运行。
同时还需要加强现场监测和预警机制，及时发现和处理地面沉降和振动等异常情况。
另外，还需要对盾构机进行专门的保护和控制。
在施工过程中，应严格控制盾构机的施工参数，如推进速度、土压平衡等，确保盾构机的安全和稳定。
同时，还需要对盾构机进行定位和引导，避免与既有地铁运营线发生碰撞和冲击等事故。
此外，施工期间还需要加强与既有地铁运营线管理部门的沟通和协作。
及时共享施工进展和风险控制情况，协商解决施工过程中的问题。
同时还需要进行培训和演练，提高施工人员的专业素养和应急能力。
最后，站端盾构机近距离下穿既有地铁运营线的施工保护工法还需要进行施工后的检测和评估。
通过监测数据的采集和分析，评估施工对既有地铁运营线的影响和损伤程度，及时采取修复和加固措施，恢复地铁运营线的正常运行。
盾构超近距离下穿既有地铁风险分析及控制措施
（2）由于盾构掘进引起既有出入段线隧道结构应 力场重新分布，从而导致正在运营的既有出入段线隧道 结构变形，而隧道结构变形会引起轨道变形，若超过限 值将影响地铁运营安全。
主要为密实状态的<2-5>中砂层，级配良好，成分为石
英、长石及暗色矿物等。底部含砾石，个别粒径较大。
地下水为第四系松散层孔隙潜水，补给来源主要
来自侧向径流补给、大气降水及绿化带灌溉水的入渗补
给，地下水水位埋深 22.7～26.6 m。该段盾构法隧道底
埋深最低处为 17.1 m，地下水位于隧道以下。
2 风险分析
（1）根据西安地铁在全断面砂砾石地层盾构法 施工经验，本区间工程施工宜选用大推力、高扭矩、 耐磨性能强并配置合理刀具的盾构机。为此，施工中 采用了中国中铁土压平衡盾构机，该盾构机总推力 37 000 kN，主驱动为液压驱动，功率为 945 kW，额定 扭矩 6 000 kN · m，脱困扭矩 7 200 kN · m，以满足在西 安地区砂层推进的需要。
新建盾构隧道与既有出入段线隧道的空间位置关系 极为复杂，平面投影关系上，两者呈近 30°相交，在空 间相对位置关系上，结构相交最近处净距仅为 0.99 m， 最远处净距约为 3.44 m。根据 D B11/T 716-2010《穿越 既有交通基础设施工程技术要求》，交叉角度越小，新 建盾构隧道施工对既有出入段线隧道的影响范围越大。 由于本工程是小角度斜下穿，因此既有出入段线隧道同 一横截面处左右轨的沉降可能会出现轨道高差。另外， 新建盾构隧道的施工必然会引起土层的应力重分布，进 而会引起既有出入段线隧道产生附加位移和附加内力。 因此，在新建盾构隧道施工过程中存在以下风险。
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盾构隧道近距离下穿既有地铁线路安全控制对策
本文主要以盾构隧道近距离下穿既有地铁线路工程为背景，简单介绍了近距离穿越既有地铁线路工程的施工控制要求，并提出了几点施工安全控制措施，以仅供日后相关领域人员的参考借鉴。
标签：盾构隧道;近距离下穿;地铁;安全控制;既有线
在地铁的实际施工过程中，工程体量大，且属于高风险建设工程，随着城市化进程的逐渐推进，地下环境中的结构设施越来越多，如何保证在盾构隧道下穿施工顺利开展的同时，又不会对既有地铁线路的正常运行带来影响，成为了相关领域人员不得不面对的问题之一。
1、施工控制要求
在进行地铁施工建设的过程之中，主要需要加强控制的是区间隧道施工期间的变形问题，而就实际施工来说，其变形问题大致可划分成以下三个方面：（1）隧道周边土体结构的变形，会直接威胁到附近建筑体的安全性与稳定性;（2）既有结构附近土体的变形，情况严重时便会直接引起既有结构出现坍塌，严重威胁到人们的生命财产安全;（3）支护结构发生变形，会导致隧道施工存在较大安全风险。
此外，若是出现沉降问题也会对隧道施工带来影响：（1）地层沉降对隧道的影响。
盾构施工可能会使得附近土体受到扰动，从而在开挖断面上出现不均匀的沉降槽，对既有地铁线路的正常运营带来不良影响，成型隧道管片会随着沉降槽的形成而使得管片间的应力重新分布，导致管片见的重复挤压破损;（2）地层沉降对轨道的影响。
盾构施工会使得附近土体受到扰动，使得土体出现不均匀沉降，而一旦土体出现沉降，轨枕的支撑面会随之也发生一定的下沉，使得轨道多支座超静定系统也受到破坏。
并在列车动荷载作用之下，这些支撑面下沉的轨枕会连带轨道发生显著变形，使得轨道中应力大幅增高，当土体沉降较大时，甚至会使轨道断裂;（3）轨道差异沉降对列车运营的影响。
盾构施工近距离下穿既有地铁线路时，周边土体会受到扰动，使得地层发生差异沉降，轨道也会随之出现差异沉降。
而差异沉降会和列车自振结合起来，导致列车振幅变大，使列车出现摇摆运动。
所以，在施工作业期间，必须要有效确保结构物不发生变形、裂缝和沉降等问题，即使存在以上情况也需要将其控制在一定范围内，不能超出允许范围，如此才能有效确保施工作业安全、顺利的进行[1]。
2、盾构隧道近距离下穿地铁施工安全控制措施
2.1施工控制措施
在进行盾构隧道近距离下穿地铁施工时，必須要采取合理的措施，确保既有建筑结构与周边环境不受破坏，保障施工的顺利进行，主要措施有：
（1）同步注浆。
为了防范既有结构沉降问题的出现，在进行盾构掘进时，需要迅速在刀盘开挖轮廓与盾体外缘之间的间隙脱出盾构后的衬砌背面环形建筑间歇中填充足够的浆液材料，达到控制盾构通过是下沉的目的。
结合地质环境特点，浆液配比、注浆压力、注浆量以及注浆的起止时间会对同步注浆的具体效果起到重要作用。
由于浆液能够在短时间内凝固，这会对后期沉降起到一定的限制作用。
在进行同步注浆时，以选择使用缓凝无机材料最佳，当注浆材料充分凝固之后会具有低收缩性。
在开展注浆工作时，需要对注浆的压力与流量变化进行细致观察，对注浆参数进行严格把控。
（2）二次注浆。
采取二次（或是多次）注浆是为了弥补同步注浆所存在的不足之处，同时也是防范地表沉降的有效措施，能够让盾构在穿越建筑物、铁路轨道、道路与地下管线时，极大程度的减小地表沉降。
衬砌背后进行二次注浆，重点对拱部120°的范围实行施工作业[2]。
（3）监控测量指导盾构施工。
依照理论研究结果，同时联系工程施工现场，对盾构掘进提供实测控制指导，并针对盾构掘进时的不同阶段、不同参数下位移规律、土层扰动以及参数敏感性等做出详细的分析探讨，以此实现对盾构各项施工参数准确性的有效把控。
在下穿既有地铁线路时，地铁下方一定范围会引起土体的附加水平应力，所以对穿越前所确定的土压力应当进行适当的提升，且因为存在土层构成复杂、地面超载作用力以及建筑体基础结构等不确定因素，所以，应当按照穿越时的具体情况模拟拖进试验，在按照反馈数据对计算的静止土压力实行调整与改进，其后再正式开展盾构掘进施工。
在盾构掘进期间，需要确保足够且有效的注浆量与注浆压力，掘进的速度要遵守慢速、均匀的原则。
2.2下穿施工时的安全保护措施
在开始盾构施工之前，应当联系施工场地的地质状况以及下穿施工的作业特征，对盾构机的适应情况实行技术剖析。
在盾构施工前期准备阶段，还应当对盾构机采取全方位的维修与养护，对刀具进行检查与替换，从而为迅速、高效的下穿既有地铁线路打牢基础，保证穿越过程中的沉降控制效果。
在施工作业前，应当制定出一套周密严谨的应急预案，在正式施工时，应当安排专人对施工情况进行巡视检查，若是发现异常状况，需要立即采取应急预案的相关措施。
在盾构下穿段作业时，因为会对既有线结构造成一定影响，从而具有较大风险，此时，不仅需要对盾构隧道的掘进施工做日常监测，还要在既有线隧道周围安设自动化监测设备，基于自动全站仪来实现对出入线段的结构与道床的全方位、全天候监测。
并且，要按照监测计划，事先布置好每一处监测点，从而能够在开始监测工作之时，监测元件能够迅速进入至稳定的运行状态。
监测所得数据可经由远程操控系统直接传输至计算机，以此作为施工指导依据。
监测的周期需按照施工具体情况随时使用计算机做出调整，所设置的最小监测频率为1次/h。
结合风险评估分析结果，并联系设计需求，可实施以下措施予以保护：为保证既有线区间隧道能够继续安全的运行，需要对既有轨道进行专项保护，详细实施措施为，先对钢轨、扣件以及道床等实行全面细致的检查，保证既有轨道结构处于稳定、牢固的状态。
在对区间下穿出入段线区段以及两侧各ID（出入段线区段隧道跨度）范围段落装设轨距拉杆防护设施，同时在下穿作业正式开展之后将其限速运行，尤其是下穿出入段线要尽可能的在列车停止运行时进行施工[3]。
结语：
综上所述，地铁作为一项便民设施，受到了老百姓们的喜爱，随着城市的逐渐发展，地铁路线增加，变得错综复杂，在实际的隧道施工中，要采取合理的安全控制措施避免对既有地铁线路造成影响。
参考文献：
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[2]张军荣.隧道近距离下穿既有线地铁线路安全控制[J].建筑，2018（16）：71-73.
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