张星南
北京市政建设集团有限责任公司第四工程处 北京市 100000
摘要：近年来我国很多大中型城市都将地铁作为了城市公共交通体系的重点发展方向，地铁工程项目的数量以及规模不断增加，因此对地铁施工质量和效率都提出了较高的要求。目前盾构掘进已经成为了地铁工程建设中的主要施工方法，其与传统地铁施工技术相比，具有施工效率高、安全性好以及自动化程度高等特点。在应用盾构掘进技术进行地铁工程的施工时，施工单位应充分了解施工区域的地质水文情况，准确把握施工中的重难点环节，加强对施工质量的控制。同时还要通过施工监测等信息化手段来保证施工的安全，确保地铁工程整体施工的质量安全。
关键词：地铁；盾构掘进；高速公路；桥梁变形控制施工技术
引言
随着交通基础设施建设进程逐步推进，地铁成为多数大中型城市缓解交通压力的重要途径。纵观地铁工程施工全流程，盾构施工为重点内容，但碍于地质条件错综复杂的缘故，常出现盾构施工质量欠佳、安全隐患增多等情况，工程的综合效益不高。本文将围绕盾构机穿越复杂地质的施工技术展开探讨。
1工程概况
本市政管廊工程与地铁盾构隧道平面交叉，地铁隧道埋深16.5m，管片外径6.2m，内径5.5m，壁厚0.35m，环宽1.2m；顶管内径3.5m，外径3.96m，壁厚0.23m，相对位置关系如图1所示。文章根据管廊与既有地铁隧道周边的环境、工程地质及水文地质情况，分别对顶管下穿、上穿方案进行三维模拟计算分析研究。根据相关研究结果，得出最优穿越地铁隧道方式。
2工程地质与水文地质条件
场地势平坦，地层为上覆第四系人工填土层(Qml4)和第四系冲积层(Qal3)，下伏岩层为第三系新余组(E12)粉砂质泥岩，自上而下为:①2素填土(Qml4):松散;③1粉质黏土(Qal3):软塑～硬塑;③2粉砂(Qal3):松散～稍密;③-4中砂(Qal3):稍密;③-41粉质黏土(Qal3):软塑～硬塑;③-6砾砂(Qal3):中密;③7细圆砾土(Qal3):中密;⑤11强风化泥质砂岩(E12)，碎块状;⑤12中风化泥质砂岩(E12)，短柱状。场地地下水的类型主要为上层滞水、孔隙潜水和基岩裂隙水。初见潜水水位标高10．0m～13．0m，稳定水位标高为10．5m～13．0m，变化幅度2m～3m。
3地铁盾构隧道穿越高速公路及桥梁变形控制施工技术讨点
3.1准确识别盾构掘进施工中的风险源
在地铁工程的盾构掘进施工过程中，由于其施工环境比较复杂，客观上增加了施工过程中的风险因素，不仅会给施工的安全性带来较大隐患，同时也可能对施工质量造成不利的影响。所以在地铁盾构施工开始前就应加强对施工环境的了解，全面掌握各种风险因素，并要建立完善的风险评估体系，在准确识别风险因素的基础上要严格按照相关的技术标准以及施工设计要求等科学评价各个危险源的风险等级，并要进行风险因素清单的编制，以明确重大风险源。此外还应制定有效的重大风险控制措施以及应急处置预案，施工质量和安全的保证措施应详细具体，具有较强的可操作性，且应组织专家对地铁盾构掘进施工质量安全的保证措施方案进行评审，通过审查后才能进行正式的施工。
3.2穿越前的准备措施
（1）加固。铁路路基采用注浆+D型钢便梁加固设计，由路基坡脚外侧斜向采用袖阀管劈裂注浆加固。高铁及外福疏解线桥下采用D800钢管桩隔离+袖阀管注浆加固。（2）设备准备。盾构在出上软下硬地层前进行开仓换刀，检查设备，确保盾构一次性顺利通过，避免下穿过程中停机。在刀盘到达铁路影响范围前，进行盾构整体全面检查。（3）下穿前的试掘进。
提前进行长度为12m的试验段掘进，根据地表沉降数值和出渣情况选择下穿铁路时的掘进参数，采取径向注膨润土、克泥效浆液的方式减小掘进过程中的沉降，掘进通过后及时进行二次注浆。
3.3软硬不均地层中的盾构掘进
1）适当放慢掘进速度，确保在坚硬岩层掘进施工中刀盘也能够正常运行，充分破碎岩层。考虑到坚硬岩层环境中刀盘易受损的特点，合理降低推力，刀盘转速减小至1.0r/min左右，贯入量约5mm/r。此外，盾构掘进施工期间加强检查，保证刀具、刀盘等装置均无损伤，否则需及时更换。2）配套盾构铰接千斤顶，在许可范围内调整刀盘倾角，使其能够有效切割硬岩，在顺利切割的同时保证轴线的合理性。3）加强对推进千斤顶油压的检测与控制，遇硬岩区域时可以适当加大油压，软岩施工环境则降低油压。4）遵循土压平衡的原则，保证出土量的合理性，避免出土量超出许可范围的情况。5）在刀盘上配套超挖刀，此举目的在于在掘进方向产生偏差后可以利用超挖刀快速超挖，达到纠偏的效果，使盾构机在施工全程的行进方向与设计轴线保持一致。
3.4?掘进参数选择
（1）土压力控制。穿越峰福铁路段土仓压力为175～185kPa，下穿高铁/外福疏解线土仓压力控制在150～160kPa。（2）掘进速度控制。盾构推力控制在1100t，刀盘转速为1.3r/min，为确保同步注浆及克泥效浆液注入效果，推进速度控制在30mm/min。（3）出渣量控制。每环出渣量控制在43.8m3。根据掘进过程中土压的变化及地面沉降情况，及时对出渣量进行微调。（4）同步注浆控制。每环同步注浆量为6m3，注浆压力控制在0.25～0.30MPa。
3.5隧道加固保护措施
众所周知，隧道周边土体性质及强度越高，外部作业对既有隧道影响越小。为了实现对既有隧道的保护，减小管廊顶管顶进过程中对既有地铁隧道的影响，拟在既有地铁隧道两侧及顶部进行MJS注浆加固。MJS工法施工工艺是一种微扰动高压注浆施工技术，相对传统高压旋喷注浆工艺，它可以有效地控制地内压力，在施工过程中对周围建、构筑物等影响很小。本次横向加固范围为距离既有地铁隧道结构净距不小于4.0m，竖向加固范围为地表至顶管隧道结构下部1.3m，纵向加固范围为顶管隧道结构轮廓外侧不小于4.2m。原设计方案有以下几点不合理地方：①从地面到隧道底加固参数均一样，无疑为后续顶管顶进过程增加难度，顶管范围土体强度过高，会造成土体侧摩阻力增大，进而使顶进困难，工程实施难度增加；②为对MJS加固方式理解透彻，虽形成门式加固体系，但两侧加固体比较单薄，实施过程不能完全分担上部荷载变化，进而保护既有地铁隧道，MJS完全可以实现近距离加固，优化后设计能更好地体现保护作用，进一步降低顶管施工对地铁隧道的影响。
结束语
复杂地质条件下的盾构施工难度显著偏大，同时施工期间易遇到诸多不可预见的因素，因此合理选择施工方法至关重要，需要在安全的环境中高效盾构。本文以复杂地质条件为立足点，对盾构机施工技术展开分析，希望所述内容可为类似工程提供参考，以推动复杂地质条件下地铁建设工作的开展。
参考文献
[1]谢素云,吴佩兰,钟昌龙.基坑开挖对下卧隧道影响的数值模拟分析[J].绿色科技,2019(23):107-108+111.
[2]王明胜,姜冲.成都地铁盾构区间隧道下穿锦江关键施工技术研究[J].现代隧道技术,2019,56(S2):619-624.
[3]田书广.新建地铁隧道穿越煤矿塌陷区综合处治技术[J].施工技术,2019,48(22):80-84.
[4]王佳.盾构法隧道下穿既有铁路技术分析[J].城市建筑,2019,16(32):162-164.
[5]成俊,曹勇,刘飞.跨线桥穿越地铁对隧道结构的影响分析[J].中国勘察设计,2019(11):92-95.