肖飞
重庆建工第一市政工程有限责任公司 400020
摘要：盾构法施工已经广泛应用于城区地下工程建设，施工过程中下穿建筑物或穿越过程中遇到管井、管井群是重难点问题之一。隧道泥水盾构下穿红砖艺术馆区域热源管井群方案的成功实施，可为后续在类似地层条件下的盾构工程提供技术资料和施工经验的参考。
关键词：盾构隧道；高铁桥梁；差异沉降；有限元模型；控制措施
引言
近年来高速铁路的快速发展给人民生活中的出行体验带来了极大改善。由于城区高铁线路的规划受地上建筑物的影响，多采用地下隧道设计，其中安全、高效的盾构法成为高铁隧道修建的主要方法之一。城市中地下管线和各种深埋构筑物情况复杂，盾构隧道下穿各类管线、管井不可避免，是施工过程中的重要风险源，在此过程中的沉降控制十分关键。对于相关问题诸多学者进行了研究，盾构工程穿越大流量通行桥梁基础异形托换的施工工艺;通过模型试验来研究盾构隧道开挖与管线竖向变形之间的关系。运用统一土体移动模型解，得到盾构隧道施工引起地下管线竖向位移的计算方法;类矩形盾构隧道施工引起邻近地下管线的变形规律。
1工程概况
区间隧道下穿段的地层从上往下依次为杂填土、砂质粉土、粉砂、粉细砂、粉土、粉质黏土。区间隧道覆土深度约8m，采用盾构法施工，隧道外径6.4m，管片厚0.3m，左右线间距为13m。高速铁路设计时速为350km/h，无砟轨道，双线。区间隧道从跨五环路的80+128+80m预应力混凝土连续箱梁中跨穿越，平面交角为40°，中跨桥墩号281、282。
2地铁隧道盾构法工程
盾构的工作以盾构机为中心，是贯穿于整个施工掘进的基础设备，建造隧洞的施工方式是将地表以下的土层使用盾构机进行支撑。盾构法运用较为广泛，并且具有实用性强、施工速度快以及安全性高等特点，盾构机在盾构技术中起到一定的保护作用，在施工时，有效避免了施工过程中出现的土方坍塌等状况。盾构始发是指盾构从组装调试，到完全进入区间隧道并完成挖掘为止的施工过程。盾构机在施工过程中，安装至始发工作井中，一般为地铁车站端头，再将开挖面挖出与装配式衬砌跨度相同的土，使用盾壳作为支撑作用向装配衬砌和地层开挖，然后通过千斤顶的推动力将盾构推动，使其克服地层阻力，盾构连续工作。地层开挖是地铁隧道整个工程中最为基础的工作，而盾构法对于底层开挖环节有着主要的保护支撑作用，帮助整个施工工程能够顺利地进行，施工开挖具有一定的安全隐患，因此需要根据施工地质进行设计，将挖法尽量合理化，保证施工发展建造基坑合理化。地铁隧道盾构法工程需要对施工区域进行详细的规划和设计，在一定程度上保证其进展的顺利性，地铁隧道盾构法工程对于地铁施工有着隐蔽性及安全性较高的特点，暗开挖的方式在一定程度上保证了施工操作的安全性，发挥其积极作用，高效的施工效率减少整个工程系统的时间成本。地铁隧道盾构法工程在施工时所产生的噪声较小，降低对周边环境的影响。但是，在施工时土地容易进行坍塌和移变，造成施工工期延长，因此加强对盾构始发施工技术工作进行严格控制，在一定程度上降低施工过程中事故出现的频率。
3盾构施工诱发的地表变形
完成盾构隧道的施工后，地表的沉降面从上到下呈现出“圆形漏斗”形状。两条隧道之间沉降最大，受五环路荷载影响，地表沉降最大沉降为-15.5mm，左右线隧道顶端周边沉降二者基本对称。盾构隧道采用二次深孔加强注浆后，有效减少了地表的沉降，最大的沉降同样出现在相同位置值为-13.0mm，较没采取措施时产生的沉降减少了16.1%。此外，盾构隧道底部会有微小的隆起，主要原因是隧道范围内土体被挖除，而完成拼装的管片自身重量比被开挖土体的自重小，进而造成隧道底端的土体形成卸载效应，使隧道底端土体出现微小的隆起。
由于区间注浆加固的作用，临近桥桩侧地表沉降槽影响范围有所减小，左侧地表沉降为0的点距左线外轮廓垂直距离约10m，右侧地表沉降为0的点距右线外轮廓垂直距离约16m，
4变形控制标准及措施
4.1变形控制标准
为保证高速铁路的运营安全，不降低基础结构正常使用性能要求，根据既有铁路现状及周边设施，参考国内类似工程经验并结合有限元模型计算分析，桥梁墩台顶纵向水平变形量、横向水平变形量、竖向位移变形量管理值为2mm；墩台累计差异沉降控制在5mm。
4.2变形控制措施
由于既有高铁桥梁已经存在最大87.9mm的差异沉降，为了减少盾构隧道穿越施工的扰动，控制措施采用二次深孔注浆+区间注浆的方式。管片增加壁后注浆管，拱顶180°3m，仰拱1m范围进行二次深孔加强注浆。单孔注浆扩散半径不小于0.5m，注浆量不小于理论加固体所需孔隙填充量的120%。盾构区间与铁路桥墩之间预埋垂直注浆管，注浆加固范围为区间外轮廓2m~7m，拱底以下3m范围，加固厚度5m，高度15m，注浆体距地表约2.5m。
5下穿红砖艺术馆密集管井群沉降控制措施
5.1红砖艺术馆热源井地表构筑物加固处理
红砖艺术馆景观墙及多功能厅拆除后，为保证后续热源井开挖过程中艺术馆墙体的稳定，须对其进行加固处理。高压旋喷桩和WSS作为目前最常用的加固措施，其中高压旋喷桩具有设备复杂，占地大，污染严重，工期长等特点。而WSS工法作为一种新型的地基加固技术，它具有快速止水和土体加固的作用。对比高压旋喷工法及WSS工法的优缺点后，根据现场作业空间及施工经验，决定选取WSS工法对主场馆下部土体使用分段后退式注浆法进行加固。注浆浆液采用1∶1水泥－水玻璃双液浆，采用两台注浆机同时对称注浆以防注浆过程中出现偏压现象。
5.2掘进速度控制
盾构掘进速度是施工过程极为重要的管理值之一，它决定了单位时间开挖的渣土量、单位时间管片脱出盾尾的长度以及开挖面到结构完成面的过渡时间。一方面，若加快掘进速度，有利于提高施工效率，降低土层收敛变形时间，从而有效控制地面沉降的产生;另一方面，如果掘进速度过快，又容易造成注浆不及时、浆液填充度不够，反而会造成地面沉降量增加。因此，穿越住宅建筑物段盾构掘进速度拟定为35～40mm/min。
5.3其他洞内措施
(1)设备检查、保养措施。为降低盾构穿越过程中的故障率，在试验段及下穿红砖艺术馆区域前，对盾构机进行全面检查维修，应备齐盾构常需配件。(2)盾壳间隙注入克泥效。克泥效是以一定的比例混合特殊黏土与强塑剂后，即刻形可塑性黏土，其具有高黏度、不会硬化等特点。在推进过程中注入克泥效可起到及时填充开挖直径和盾体之间的空隙的作用，注入率约为120%～130%，具体用量可根据工程实际及时调整。
结束语
地铁隧道盾构始发施工过程是整个工程中极为重要的一部分，对盾构始发施工技术工作进行严格控制，加大施工管理力度，在一定程度上降低施工过程中事故出现的频率，合理利用地铁隧道盾构始发施工技术，有利于地铁隧道事业及城市的快速发展。
参考文献
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