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研究盾构隧道近接下穿铁路路基施工控制技术

摘要:本文主要分析了盾构隧道近接下穿铁路路基施工控制技术在铁路路基工程建设中的实际应用,并对其进行深入的分析与探索,希望能够进一步提高铁路路基施工建设的质量与效果。
1 前言
  目前,随着我国交通建设行业的快速发展,铁路建设的规模与范围也越来越多,在实际施工时,通常采用盾构法进行地下隧道的建筑,主要的原理就是在盾构机钢制壳体的保护下完成土体的挖掘、管片的拼装与衬砌、推进和注浆等工作,也正是因为如此,该施工方法被广泛的应用于隧道近接下穿铁路路基的施工建设中,从而有效提高路基工程的施工质量,并对一些建筑物进行全面的保护。
2 对铁路路基施工安全产生影响的主要因素
  在盾构区间下穿铁路路基的施工过程中,对其产生影响的直接因素就是建筑物的不均匀沉降和倾斜,而具体沉降与倾斜的程度则直接取决于盾构法的施工控制、工程项目施工范围内的地址条件、盾构机器的选型、构筑物的机构类型、隧道的覆土厚度、建筑物之间的位置关系。而为了能够更好的控制盾构对铁路路基施工的影响,必须要对影响因素进行深入的分析与研究,而后结合具体的情况设计施工方案,确保各项施工手段能够得到精心的布局与组织。
3 盾构隧道近接下穿铁路路基的主要施工技术
3.1 施工前的调查工作
  应对拟穿越的既有铁路进行调查,其具体的调查内容为:
  ①铁路路基工程项目所在地的地质条件和水文条件;
  ②道床结构和其尺寸;
  ③路基与其周围建筑物的尺寸和结果;
  ④铁路运营后的时速;
  ⑤建设年代;
  ⑥轨枕的类型;
  ⑦纵断面的尺寸;
  ⑧平面线路;
  ⑨列车的运营情况;
  ⑩道岔的情况。
3.2 实施针对性的保护手段
 (1)针对盾构隧道近接下穿铁路路基施工所造成的影响和风险进行全面的评估,确保评估结果的真实性,在评估报告中,应包括以下内容:变形控制的具体指标与风险分析的具体内容。
 (2)工程的设计单位,应按照评估报告中的具体内容,设计出合理的铁路路基施工方案,而后再由施工建设单位设计完善的专项检测方案和专项施工方案。
 (3)工程项目施工建设单位,应在实际施工前,针对铁路路基做好加固处理,通常情况下,多使用袖阀管注浆工艺,在进行注浆时,应与有关于管养工作的单位进行全面的沟通与交流,从而对铁路轨道的变形情况进行全面的检测与检查,严格禁止对铁路造成扰动。
 (4)因为需要考虑隧道长时间使用的稳定性,则应重点关注列车在后期运行时的荷载以及隧道结构的强度,为了能够达到标准化的要求,可以针对盾构穿越区域内隧道的防水结构与管片结构进行强化,并加强盾构穿越铁路正线范围内的连接件和管片结构。比如,可以将中度埋藏的管片结构进行深度埋藏,使连接件的强度能够有明显的提升。
同时,在处理荷载时,不仅需要考虑到结构的自重与土体的重量,还应该重点考虑铁路两侧的素填土边坡的堆载,和施工过程中列车的荷载力。在这其中,铁路两侧的素填土边坡应通过平均分布面荷载的方式将其加载到地基表面中,而列车的荷载,则应根据现行的标准进行确定。
 (5)为了能够使铁路路线可以保持长时间的安全运营,则必须要对隧道中的防水结构进行等级上的提升,避免铁路路线在后期使用中出现土体流失的情况,同时,可以采用在管片外周涂抹防水涂料的方法来提高防水的强度。
 (6)在进行盾构穿越职期间,应做好模拟段和数据方面的反馈工作,比如,盾构下穿的铁路路基实际的距离为40m,则应布置好相应的模拟段,而后再采用埋设监测点的方法,对盾构在此区域内进行掘进时形成的参数和同步注浆参数所发生的变化进行系统化的了解,并将刀盘转速、盾构的推进速度、出土量、正面土舱的压力以及同步注浆的量等相关参数进行及时的反馈,从而寻找出该施工图层中地面沉降与变形的规律以及具体的推进参数,为后续调整注浆施工参数与盾构掘进参数提供真实的数据,保证铁路轨道运行的安全以及地面构筑物的安全。对于盾构法施工来说,其属于一个连续的推进过程,在这过程中主要包括管片拼装、挖面掘进以及盾尾脱空与同步注浆三个施工阶段,这三个施工阶段互相交替进行,直到完成整个施工过程。在模拟数值时,应该将连续化的推进过程转化成为一个非连续化的过程进行分析与研究,从而实现荷载与刚度的逐步迁移。在模型中,应考虑开挖面前方所给予施加压力的荷载,从而模拟出土舱压力和刀盘推力具有的支护作用。
 (7)在进行盾构穿越之前,应检查好所有的设备,定期对其进行检修,使其能够保持正常的运行状态,这样就能够避免盾构机在实际使用是出现停顿的情况,而且也要通过检修工作,保护设备的完好性,在这其中,必须要重点关注地面行车与注浆系统的情况,在开始进行盾构穿越之间对盾构机的主机以及其他配套系统进行全面、细致的保养、维修和检查,对于一些容易损坏的配件,则应备足,从而及时更换,避免耽误施工时间。
 (8)在进行下穿掘进时,必须要对切口平衡土的压力进行严格的控制,结合模拟段施工的经验,确定好土层侧压力的系数,实际的施工过程中,正面土压力的设定值应在一定范围内高于理论值,这样就可以使盾构切口处的底层出现微微的隆起量,从而对盾构背土时地层的沉降量起到平衡的作用。
 (9)施工时,必须要对掘进的速度进行严格的把控,在盾构穿越铁路路基的过程中,应尽量实现均衡性的施工,将掘进的实际速度掌控在2cm/min~3cm/min之内,这样就能够降低对周围土体产生的影响,也可以避免在施工途中耽搁过长的时间。
 (10)应对隧道的轴线进行全面的控制,在进行下穿路基施工前,需要将盾构机的姿态进行调整,是能够保持良好的姿态,从而减少对土体造成的影响,同时,采用盾构机自带的测量系统控制盾构推进的具体轴线,并在这过程中采用人工作业的方式进行复核审查,确保掘进轴线。
 (11)对于偏量,应对其进行全面的控制,每间隔5环时,在应对管片进行超前量的检查,确保盾构轴线与隧道轴线之间折角的变化低于0.4%,避免出现猛纠、急纠的情况。
3.3 施工后的相关技术手段
  完成盾构穿越施工后,应针对铁路路基在施工后的具体沉降情况进行动态化的跟踪监测,而后根据监测所得到的具体结果合理的采用技术手段。
  比如,在隧道内对该区域进行壁后的二次注浆时,应在管片的外侧形成环箍,这样就能够避免铁路在后期出现沉降的情况,如果不能通过该技术手段对后期的成见进行控制,则应通过地面注浆等措施对沉降情况进行改善。
4 盾构隧道近接下穿铁路路基施工工程的监测与管理
  在进行盾构下穿工程施工时,必须要做好全国的监测与管理,施工单位可以委托社会中具有资质的第三方检测单位进行独立实施。相比与正常的盾构掘进作业过程中的监测与管理,下穿铁路路基的施工监测与管理具有明显的特殊性,具体表现为四个方面。
  (1)设置监测项目。除了需要做好常规隧道收敛、地表沉降以及建筑物沉降等项目进行监测外,在进行下穿作业时,必须要与下穿建筑物的结构与其结构特点进行合理的设置,比如铁路铁轨的高差、轨道距离、桥梁上部结构的倾斜、三角坑以及对后台裂缝的观测等。
  (2)设置监测报警参数。通常情况下,监测报警参数的设置有四种方式,首先应是根据相关的规程、规范进行规定,具体参照《铁路轨道工程施工质量验收规范》、《建筑基坑工程监测技术规范》以及《城市轨道交通工程检测技术规程》等;其次,应根据实际的施工情况与施工方案在各个施工环节中设置明确的报警参数;再次,应明确产权单位的给定,产权单位其对需要进行盾构下穿的建筑物的相关情况的掌握最为清晰,所以,应结合多年进行管养的经验与数据给定报警参数;最后应明确专家评审会,利用专家评审会对盾构下穿作业的风险进行评估与评审,专家评审会能够通过监测报警值。
  (3)强化监测工作的开展力度。在进行盾构穿越施工前,应准确的读取每一个监测点的最初值,并在实际的穿越施工中,确保监测频率能够达到每天2次以上;而在进行盾构穿越施工后,则应确保每天的监测频率能够达到1次以上,直到铁路路基的沉降变形能够保持在稳定的状态。同时,在进行跟踪监测的过程中,中央控制室内的值班人员和在现场进行监测的人员,应该使用对讲机进行随时随地的沟通与联系,控制室内的值班人员应该将现场监测人员所传递回来的数据进行综合性的分析,而后在将结论传递到盾构施工现场中,为盾构参数的确定提供依据,而后在通过对建筑物与地面变形量的监测效果进行检测与检验,使其能够进行反复循环验证与完善,以此来保证施工运输的安全性。
  (4)报警处理与预警处理。当监测数据的过程中出现报警或者预警的情况时,不仅需要按照计划好的程序进行报警与预警原因的分析例会,研究与分析应采取的技术手段,同时也需要按照规定的程序及时将报警与预警的相关情况上报给产权单位,所采用的技术手段或者是进行消警处理也必须要获得到产权单位的许可。
4 结束语
  总而言之,在针对铁路路基进行盾构施工时,很多施工环节非常有可能导致周围的岩土出现变形和沉降的情况,最终导致施工范围内的建筑物出现沉降与位移,这样就破坏了铁路桥梁,如果情况严重,则非常有可能引发一系列安全事故,所以,应合理的采用盾构隧道近接下穿的施工方法,使其能够发挥出支护作用,从而提高使用质量与施工效果。

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