盾构法隧道施工下穿铁路路基与桥梁施工技术探索

盾构法隧道施工下穿铁路路基与桥梁施工技术探索

摘要：在利用盾构法进行隧道下穿铁路路基与桥梁施工时，所采用的施工环节

可以会引起施工周边区域的岩土产生变形情况或是沉降情况，严重的还会给周边

的地上建筑带来不利的影响，例如建筑物的位移或是建筑物的沉降等现象，最终

给下穿地铁路路基、桥梁带来损害，如果严重的话还会导致工程安全事故。因此，应合理的利用盾构隧道下穿施工技术并做好整体施工过程中的支护工作，确保可

以得到较好的施工效果。[1]

关键词：盾构法隧道施工；下穿铁路路基；桥梁施工技术

1盾构法施工概述

随着城市轨道交通不断发展，在进行轨道交通地下隧道建设时通常会使用盾构法。可以

利用盾构机钢制壳体的保护来进行地下土体的开挖、推进、拼装衬砌管片与注浆作业等，由

于其具有较好的优势所以被广泛的使用到城市地下铁路工程建设过程中。当前我国城市轨道

建设规模不断扩大，这样也增加了地下盾构施工穿越地面已有建筑的案例，尤其是下穿铁路

路基与桥梁等大型建筑物的建设，在进行此项施工时应对实际的情况进行结合并采用有针对

性的技术措施，以此来达到对已有建筑物的保护目的。

2下穿铁路路基与桥梁施工的影响因素

隧道下穿区域内的铁路路基与桥梁会给所在区域的上部建筑带来不利的影响，导致建筑

物出现沉降或是倾斜等情况，在盾构施工中沉降值以及倾斜值主要取决于掘进的速度、所选

用的机械设备、实际的地质情况、隧道土覆盖的厚度、地上建筑物的结构类型以及隧道构建

物的位置情况等带来直接的影响。要想有效的控制下穿铁路路基与桥梁的不利影响，应对相

应的影响因素进行分析并制定出精细的施工组织方案。[2]

3盾构下穿铁路路基相关的施工技术措施

第一，对盾构下穿铁路路基造成的影响展开风险评估并出具评估报告，评估报告需给出

风险分析以及变形控制指标；第二，依据评估评估报告，设计单位出具铁路路基加固设计方案，施工单位编制专项的施工方案和专项监测方案；第三，专业的加固单位应对铁路路基提

前进行加固，一般多采用袖阀管注浆工艺，注浆工作需与管理养护单位进行互动沟通，严密

监测铁路轨道变形，严禁对铁路路基扰动；第四，考虑到后期列车运营荷载以及隧道长期结

构强度和稳定性，可对盾构穿越区域内隧道管片结构及防水采取加强措施，对盾构穿越铁路

正线范围内管片结构及连接件进行强化，如将管片结构进行深埋，连接件强度相应提高一个

等级等；第五，为确保铁路线路长期运营阶段安全，须加强地铁隧道结构防水等级，防止后

期铁路路基下方土体流失，可提前对管片外侧涂刷防水涂料；第六，盾构穿越前推进模拟段

及数据反馈准备：在盾构下穿铁路路基40米以前，布置一段掘进模拟段，通过埋设的监测点，系统地了解盾构施工在此类土层掘进过程中掘进参数以及同步注浆参数的变化，对盾构

推进速度、刀盘转速、正面土舱压力、出土量、同步注浆量等施工参数进行分析与反馈，摸

索盾构在该土层中推进参数和地面沉降变形的规律，为调整盾构掘进和注浆施工的参数提供

依据，确保铁路轨道及地面建筑物的安全；第七，盾构穿越前所有设备检修，为避免盾构机

在铁路路基下的停顿时间，保证各项设备的完好性尤为重要，特别是注浆系统及地面行车，

在盾构穿越前对盾构机主机和配套设备进行全面检查、保养和维修，并配备足够的配件；第八，下穿掘进时严格控制切口平衡土压力，根据模拟段施工经验确定土层侧压力系数，施工

过程中正面土压力设定值应稍微大于理论值使得盾构切口处的地层有微小的隆起，以此来平

衡盾构背土，降低地层沉降量；第九，严格控制盾构的推进速度，盾构穿越铁路路基时，尽

量做到均衡施工，掘进速度控制在每小时2厘米至3厘米左右，减少对周围土体的扰动，避

免在长时间的耽搁；第十，控制隧道轴线，在进行下穿铁路路基施工之前应调整好盾构机的

姿态，确保下穿时的姿态良好，减小土体扰动，通过自带测量系统控制盾构推进轴线，利用

人工方式进行复核同时保证掘进轴线的方向；第十一，严格控制纠偏量，每隔五环检查管片

的超前量，隧道轴线和盾构轴线折角变化不能超过0.4％，严格避免出现急纠与猛纠情况。[3] 4盾构下穿桥梁的主要技术措施

第一，有序的开展盾构下穿桥梁施工风险评估工作，评估的主要内容包括对施工中风险

的分析与变形控制的分析并出具相应的风险评估报告；第二，设计单位根据风险评估报告对

盾构下穿桥梁施工进行设计并保证加固方案的合理性，在此基础上施工单位编制出针对性较

强的施工方案与检测方案；第三，落实加固方案。现阶段，所使用的加固方案主要是对盾构

挖掘土体进行挤压形成对桩基础的水平推力，经常使用的施工方法有钻孔灌注桩隔离法、从

地面方向隧道所穿越层的土体进行提前加固等；第四，钻孔灌注灌注桩隔离阀，通常会将灌

注桩设置到施工隧道两侧的一米处，通过连续设置的方式，确保桩与桩之间的距离在二十厘米，桩长在盾构下部两米左右，在进行钻孔灌注桩施工时应与钢套管长空相配合，防止塌孔

情况的出现同时严禁避免出现侵入盾构面断层的情况；第五，做好从地面方向隧道穿越土体

提前加固措施。在进行土体提前加固时通常会使用以下方式：①袖筏管注浆提前加固措施、②高压旋喷桩提前加固措施、③三轴搅拌桩提前加固措施、④MJS提前加固措施、⑤PJR

提前加固措施等，将加固的范围延伸到各盾构方向的三米处；第六，在进行地下盾构下穿桥

梁施工前应对掘进的长度进行设置并取得所施工区域的地质盾构掘进阐述；第七，在穿越地

下桥梁时应对切口处的平衡土压力进行控制，避免出现挖超或欠挖的情况，在此技术的基础

上降低平衡土压力，同时还应注意保持掘进的速度，保证不扰动隧道周围的土体；第八，对

盾构机械的姿态进行控制。在进行具体的下穿盾构施工前应对盾构机的姿态进行调整保证其

可以处于最佳的工作状态，避免出现上台情况同时对纠偏量与盾构轴线进行控制。在对桥梁

下方坡度进行纠偏时应将其控制到正负1％以内，平面误差不超过十五毫米，在进行单次纠

偏时其纠偏量不超过两毫米；第九，做好同步注浆作业。在进行同步注浆作业时应做到掘进

施工与注浆作业同步，通过对两者同步来控制并确定注浆压力与注浆量标准，在此基础上对

注浆时间进行控制与明确。还应对注浆量与浆液的质量进行控制，进而保证注浆总量。此外

还应对灌注浆的配比质量进行确定，进而对每一个环节的压浆量与压力进行有效的控制并对

地层变形数据进行监控与调整。[1]

5做好盾构法隧道施工下穿铁路路基与桥梁施工监测管理工作

在进行盾构下穿施工时应做好全程监测工作，可以将监测工作委托给专业的监测的单位

来完成。与正常的盾构掘进施工监测工作进行比较后可以发现下穿铁路路基与桥梁检测具有

自身的特点，所以应重点关注以下几个方面，来提升监测管理工作的水平。

5.1做好监测项目的设置工作

在进行项目监测时除了设置隧道收敛、地表沉降及建筑物沉降以外在进行下穿建筑施工

时应与下穿建筑结构的特点相结合，例如下穿铁路轨道的距离、下穿桥梁上部结构的倾斜度等。

5.2强化监测工作，合理的开展监测工作

在进行盾构穿越施工前应读取原始的检测数据并对施工进行合理的检测，保证每天的检

测次数不少于两次；在盾构施工完成后的七天内，至少每天进行一次检测，直到沉降变形变

得更加稳定。在进行盾构下穿施工监测时现场的监测人员应与主控室的管理人员进行及时的

联系并与地面人员对地面监测数据进行分析，在此基础上将数据传递给盾构工作面的人员，

然后对盾构施工进行指导，最后利对地面建筑物以及地下建筑物的变形量进行监测再对监测

记录进行反复的检验与验证，保证工程施工质量。

5.3做好预警与报警工作

当所检测的数据产生预警与报警情况时应根据预警、报警内容进行分析、讨论，还应根

据相关的规定与程序通报给相关的单位并采取相应的措施。[2]

6结语：

现阶段随着施工技术的不断发展在进行隧道下穿铁路路基与桥梁施工时多会采用盾构法，在盾构机钢壳的辅助下来进行相关的作业，例如隧道土体开挖作业、隧道掘进作业、灌注浆

作业等，由于其优越性较好所以得到了广泛的使用。目前各城市加大了城市交通建设规模与

建设数量，也增加了地下铁路路基与桥梁工程的数量，因此应重视其建设技术进而保证穿越

建筑主体结构的稳定性。[3]

参考文献：

[1]程伟伟.地铁盾构隧道下穿既有高架桥影响分析[D].安徽理工大学,2017.

[2]周诗俊.盾构隧道下穿立交桩基托换方案设计[J].地下空间与工程学报,2017.

[3]杜晓喻.盾构隧道下穿既有铁路设施变形规律及控制措施研究[D].天津大学,2017.