地铁隧道下穿既有铁路安全风险控制研究

地铁隧道下穿既有铁路安全风险控制研究

作者：邓毅旁

来源：《建筑与装饰》2018年第09期

摘要随着城市地铁建设规模的扩大，地铁与各种构筑物的交叉越来越普遍，特别是沉降控制要求较高的既有铁路，如何做好新建地铁隧道顺利施工同时又能保证既有铁路的行车安全，是需要研究的课题之一，本文通过分析新建地铁隧道穿越既有铁路的安全风险，对新建地铁隧道穿越既有铁路提出安全控制措施，可以给相关的研究提供一定的参考意见。

关键词地铁；隧道穿越；安全控制技术

1 工程概况

西安地铁三号线胡家庙～石家街区间位于西安市金花北路地下，区间从胡家庙站起，沿金花北路地下向北，穿越华清立交、陇海铁路及西安火车东站，在长缨路南侧到达石家街站。区间隧道右线总长1251.557m，洞顶覆土6.1～14.2m，线间距15.0～104.40m。主要为盾构和矿山法暗隧道：盾构区间右线全长774.652m，左线全长640.609m。浅埋暗挖隧道：区间过朝阳门、f3地裂缝段及其至石家街车站段为浅埋暗挖法施工，其中过朝阳门地裂缝暗挖隧道加宽段右线长177.525m，左线长272.594m，过f3地裂缝暗挖隧道加宽段右线长93.985m，左线长143.1m，暗挖标准段右线长148.395m，左线长138.954m。区间有盾构和暗挖，对下穿陇海铁路的安全风险控制是施工的重难点。

2 隧道穿越既有铁路的安全风险分析

2.1 隧道施工安全风险分析

与其他工程相比，盾构隧道和暗挖隧道施工具有复杂性和隐蔽性的特点，而且地层条件有着很强的不确定性，在施工的过程中有着较大的难度，建设的风险也较大。对于当前的实际情况，隧道地下工程的风险评估不够全面，隧道施工中由于工程水文地址、岩土性质和考察不足等原因，很容易造成施工的安全风险风险，导致各类安全事故。还可能因为技术方案和机械设备等引发施工的风险，这些都可能对整个工程产生恶性的影响。特别是对于新建隧道穿越既有铁路而言，地质变化较为复杂，很容易因为再次施工而造成结构的破坏，进而引发施工的安全风险。当施工周围环境发生变化时，会增加施工难度，影响施工安全的因素更多，使铁路隧道施工的安全风险进一步加大[1]。

2.2 地层变形风险分析

隧道在首次开挖的时候地质中存在着初始应力场，当再次开挖时，就会产生二次应力场，应力场的叠加会产生地质的变形，进而产生位移，因为附加的应力使地层发生了弹性形变。当在既有铁路上进行新隧道开挖时，地层中的应力变化较为明显，特别是在隧道的四周，洞门开挖时平衡的应力状态被破坏，进而产生地层的位移。另外，工程施工还会带来水分的渗入，进而造成土体的固结沉降，降水时可能因为土体的固结沉降而造成隧道土体变形量较大，进而引发地质变形。在发生较为严重的地质变形，容易引发坍塌的风险，而且由于地质变形会引起地层内部受力的不平衡，缩短地铁工程的使用寿命，使其结构更为脆弱。

3 地铁隧道穿越既有铁路的风险控制措施

3.1 施工安全风险控制措施

在地铁隧道施工的过程中，需要注意安全风险的控制，对于新建地铁隧道穿越既有铁路的情况，风险较大，各类控制措施需具有针对性。首先，在施工之前需要对整个项目进行合理的风险评估，结合多种因素对可能存在的施工安全风险进行有效的预判。其次，对地形进行实地勘察，采集相关的数据，利用勘察资料来对地下情况进行一定的预知，可以有效降低施工的风险。还要合理的控制施工中的机械设备和施工进度，如果发生了较大的环境变动，例如天气变化和施工周围环境变化等，就要用更合理的方式和进度来进行工程的建设。

地铁隧道穿越既有铁路施工过程中，最好能够建立有效的风险控制机制，提前准备好各种施工安全风险的备案。一旦发生意外情况，如火灾、爆炸、坍塌等情况，可以有效地进行风险控制避免造成，更大的经济损失和人员伤亡。

3.2 地层变形风险控制措施

施工的方法直接影响到施工的效果，对于下穿既有铁路的地铁工程，其施工的方法有盾构法、矿山暗挖法。地面注浆控制地表沉降，CRD法和中隔墙法也能很好的控制暗挖地铁施工沉降。在具体的施工中，采用浅埋暗挖的工艺，支护选择结构刚度较小的，可以降低对地层的约束性，减少地层的移动，保证结构的平衡。对于地层的损失要合理的计算，超挖部分要及时回填，通过注浆来减少地层的塑性变形，也可以有效的控制地表沉降。另外，由于开挖初期的渗水等问题，会导致地层微小颗粒流出，因此要采用抽浆和回填的方式来进行有效的控制，最大化减少地层变形。

地层变形受到多种因素的影响，因此不可能用一个值来进行限制，在施工的过程中需要根据主要影响因素科学地进行预判，然后结合施工的实际情况合理的控制。在施工中，地层的性质、覆土厚度和结构断面的大小等都会影响到地层的变形，所以要采用辅助的施工技术来有效的控制，例如地表注浆、覆土回填和支护等方式都可以对地层变形进行有效的控制，这对，提高施工的安全性和保证工程的质量有着重要作用。另外，在施工的过程中还需要进行实时的监

控，在既有地铁隧道上布置多个监测点，一旦发生异常问题要及时反馈和处理，最大化降低新地铁穿越既有铁路时造成结构不稳定的影响[2]。

4 结束语

地铁建设对于缓解城市交通压力有着较大的作用，当前我国城市化建设正处于关键阶段，社会对于地铁的建设有着较大的需求。但是由于很多城市都有既有铁路系统，所以在进行地铁建设时会出现地铁隧道下穿既有铁路的情况，进而带来一系列的安全风险。从当前的实际情况看，新建地铁隧道穿越既有铁路的风险主要有施工安全风险和地层变形风险，本文也结合这两种风险针对性的分析了控制措施，希望可以借此给地铁建设提供一定的参考意见，推动城市交通的建设。

参考文献

[1] 段蕾阳.新建隧道穿越既有地铁结构的变形规律研究[D].北京：北京交通大学，2017.

[2] 邱冬炜.穿越工程影响下既有地铁隧道变形监测与分析[D].北京：北京交通大学，2012.