地铁盾构隧道下穿铁路安全控制分析

地铁盾构隧道下穿铁路安全控制分析

发表时间：2018-09-07T16:01:58.857Z 来源：《防护工程》2018年第9期作者：谭帅[导读] 针对施工过程的安全性提出了地铁盾构隧道下穿铁路的安全施工策略，建议对施工过程中出现的各种意外和突发情况做好预案，制定科学的解决方案，保障了盾构工法的顺利施行。谭帅

中国水利水电第七工程局有限公司摘要：本文对以往的地铁盾构隧道下穿铁路案例进行分析，探讨各个单位的施工情况及安全控制问题。根据地层变化的规律，分析了地层沉降、轨道差异及盾构推力对铁路工程的不良影响，为此提出不同情况下是否采取地基加固及线路加固的举措来保证列车运行的安全性问题。同时也针对施工过程的安全性提出了地铁盾构隧道下穿铁路的安全施工策略，建议对施工过程中出现的各种意外和突发情况做好预案，制定科学的解决方案，保障了盾构工法的顺利施行。关键词：地铁盾构隧道；下穿铁路；地层沉降；轨道差异 1、引言

城市化规模的不断扩张推动着地面建筑的发展，地下管线等构筑物也越来越多的出现在大众视野，大大提高了地面空间的使用面积，做到了空间利用的合理规划。最早盾构法隧道的第一次使用出现在英国伦敦，著名工程师Brunel利用一台矩形盾构打造了一条隧道供行人们的方便出行，至今这条隧道还保留在泰晤河下。盾构法的优势在于其对地面的占用率小、在土层的适用范围方面广、施工方面安全性高，另外盾构法机械化程度较高，其已成为打造隧道的主流方法。本文分析了铁路路基的总体沉降以及差异沉降，探究了盾构法在施工过程中地层的变化规律，从而对可能产生的沉降进行准确的预判并对其进行有效控制，对今后的地铁盾构隧道工程具有现实指导意义。

2、地层变化规律的影响因素

利用盾构法来打造地铁隧道无疑对地层结构产生了一定的影响，这种地层上结构发生的变化是存在一定规律的。例如对于土性分布简单、土层适宜的穿铁路施工来说，盾构姿态控制也相对简单，而对于土层较薄、且土性呈不均匀分布的盾构来说，则很难对其进行良好的控制。因此研究此规律可以解决不同土层情况下所出现的问题以及能够提出更科学更有效的解决方案。分析和运用这种土层变化的规律，要注意方式方法，最重要的不能忽略其关键的影响因素。

（1）盾构过度超挖情况严重的话会造成土地资源的大量损失，还需注意盾构与衬砌之间间隙，不宜过大或过小，否则也会造成土体资源损失及浪费。

（2）掌子面关乎着支护压力，需要严格控制掌子面的支护压力，避免盾构本身的变形以及盾构在工作过程对地下水位的不利影响而导致地层固结沉降。一旦地层出现固结沉降，就会大大增加施工过程的事故概率，影响工作进程，列车的出行轨道设置安全性无法的到保障。

（3）盾构工法在使用的过程中要考虑盾壳与周围土体的摩擦力，摩擦力的大小与施工过程的安全性联系紧密，需要严格把控，过大过小都会阻碍施工进程。明确施工过程中地层变形规律，才能对施工过程采取行之有效的举措，进而提高施工效率，今后列车的出行安全性问题也可以得到有力的保障。

3、地铁盾构隧道掘进对铁路的影响

铁路是我国重要的公共交通设施，其安全性的问题已经成为当代社会关注的焦点。不可置疑的是，列车运行过程中的每一个环节都不可轻视，这也对底层沉降以及轨道差异沉降问题提出着更严格的高标准，从而保证列车的正常运行，避免的灾害问题产生。因此对地铁盾构工法应予以更高的重视，对其的研究分析直接影响着铁路事业的蓬勃发展。

3.1地层沉降的不良影响

轨枕支座是具有弹性，原因在于其需要在承受较大压力时通常会产生沉陷，弹性力可以使沉陷自动恢复到初始稳定的状态，从而保证列车运行的安全性问题。地少数情况下会遇到土地沉降的问题，严重的会导致轨枕所处的位置状态也会不断下降。由于软枕支座是属于超镇定系统环节的构件，因此，上述遇到的偶发情况会严重破坏轨道多支座超镇定系统，土地沉降导致轨道断裂，进而对列车的安全运行造成强烈的冲击，情况轻则导致列车产生连续振动，严重时会导致列车发生出轨翻车大型事故。另外动不可忽视的是列车的载荷作用，通常轨枕所产生的严重变形会提升轨道自身的应力。根据底层沉降的不良影响判断，列车运行的速度与列车出轨率成正比。

3.2轨道差异沉降的不良影响

一般情况下，地铁盾构工法的不足之处在于施工过程中会出现差异性沉降。若铁路的轴线和盾构掘进轴线所呈夹角越与土地沉降量呈现差异的明显程度是成正比的，即夹角越大土地沉降量的差异越明显，与铁轨是否处于同一断面无关。极少数情况下，由于沉降差异明显的情况下列车自镇相互作用会造成严重的侧翻事故。

3.3盾构推力的不良影响

将土仓压力设置为水土压力可以有效避免盾尾推力过大引起的地层沉降现象，保证了地铁盾构工法在施工过程中的质量与效率。土仓压力关系着土体状态的稳定性，当然也影响着铁路轨道的稳定性。土仓压力把控不到位，土体自身产生表面隆起或断裂的概率大大上升，对列车运行的安全性产生了极大的威胁。因此严格控制土仓压力进而控制地面与轨道的稳定状态十分重要。

4、地铁盾构隧道下穿铁路安全施工策略 4.1地基加固

在盾构隧道穿铁路施工过程中的重要举措是根据地质情况以及隧道的埋深度情况对地基进行分块加固。通常情况下有两种方法可以采用，分别是铁路两侧建设旋喷桩以及旋喷浆。旋喷桩能够避免浆液由于大面积扩散而造成的土体资源浪费，也能起到一定的对土体压力的隔断作用，从而控制好地面的变形，进而保证了地基加固的效果。旋转浆的采用使得地基加固主次分明，有利于加固强度的有效过渡以及对线路变形的良好控制。最后，在盾构工法的推进过车中需要引起重视的是对施工速度的严格把控以及对施工过程监管工作和养护工作的顺利进行。

4.2线路加固

盾构工法的施行过程能否顺利进行受到施工过程中的多种因素共同的影响，因此铁轨面变形也是其中几个关键性因素之一。高标准的铁轨面变形问题影响着列车的出行安全性。对于土层较薄并且土层的土性不均匀的清况，应对其进行更为严格的把控，即除了对其进行加固地基的措施外，对其线路加固也十分重要，这样才能加强梁体自身的稳定性，进而保证盾构工法的顺利施行以及今后的列车出行安全性问题。之所以对此种土体情况进行采用多重加固的措施是因为土体自身的性质不达标准以及铁路动载荷的作用难以控制，因此铁路轨道的轨面标高以及施工的安全性问题也难以得到保障。

4.3加强施工监控力度

通过对以往地铁盾构隧道穿铁路施工的分析发现，除了各种加固举措外，对施工过程的监控管理环节也要予以足够的重视。对施工过程进行全面监控其优势在于：第一，可随时获取施工单位的施工情况；第二，可以的及时反馈施工过程中遇到的各种问题；第三，警戒地面变形问题；第四，实施注浆对路基形成有效的保护工作及防范工作；第五，可以及时处理机动设备及施工材料的突发状况。对于全面监控环节需要做到及时掌握和随时反馈各种施工情况，对遇到的问题进行综合分析，提出行之有效的解决方案。若在盾构工法施行过程中变形情况严重，应暂停施工，并与相关单位进行有效的沟通，找到科学施工的解决方案后作出处理，然后继续施工。

5、结束语

各个施工单位都高度重视地铁盾构隧道下穿铁路施工的行车安全性问题。通过分析以往的地铁盾构隧道穿铁路施工的情况，明确了地铁盾构工法对铁路运行安全性问题的影响十分密切。除了需要采取地基加固以及线路加固的重要措施，还需要加强盾构工法在施行过程中的全面监控力度，真正的做到随时掌握情况以及及时反馈信息，以便制定科学的解决法案来处理所遇到的问题，以此来保证列车的安全运行。

参考文献：

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[2]张恒臻. 地铁盾构隧道下穿既有铁路沉降分析与控制研究[D].北京交通大学，2015.

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