地铁盾构下穿运营准高速铁路路基施工技术研究与应用

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南京地铁区间盾构隧道“下穿”玄武湖公路隧道施工的关键技术研究

南京地铁区间盾构隧道“下穿”玄武湖公路隧道施工的关键技术研究

南京地铁区间盾构隧道“下穿”玄武湖公路隧道施工的关键技术研究南京地铁区间盾构隧道“下穿”玄武湖公路隧道施工的关键技术研究摘要近年来,随着城市轨道交通的快速发展,地铁建设越来越得到重视。

随着城市交通需求的增加,南京地铁也迈进了高速发展阶段。

本文以南京地铁区间盾构隧道“下穿”玄武湖公路隧道施工为例,详细介绍了该施工的关键技术。

本文重点分析了盾构隧道施工技术的应用,钻孔掘进及地面保护工艺的实施,与机械设备的选择和配备等关键技术问题,对于隧道建设有一定的指导意义。

关键词:区间盾构隧道,施工技术,钻孔掘进,地面保护,机械设备第一部分:绪论地铁道路的持续建设是城市发展的必然趋势。

区间盾构隧道的工程施工技术一直是难点之一,其施工关键点主要包括钻孔掘进、地面保护以及机械设备等方面。

其中区间盾构隧道“下穿”玄武湖公路隧道施工是江苏省内首个例行程序的美丽施工项目。

本文主要围绕这一隧道构建施工技术分析。

第二部分:技术分析2.1 盾构隧道施工技术的应用隧道施工技术是区间盾构隧道施工技术的重要内容。

盾构机是通过地面提供的推力进行推进,消耗多种配套设备,使得管片不断前进实现隧道的施工。

通过隧道施工技术的运用,盾构隧道施工具有以下特点:(1)施工效率高通过盾构机施工技术的应用,能够实现高效率的施工,使得隧道施工的效率比传统施工技术提高了2-3倍。

同时,随着技术的发展,盾构掘进机的装备原材料使用率不断提高,其性能也得到了较大改进,已经形成了工程规模巨大、技术先进的建筑机械装备种类。

(2)隧道成形质量高盾构隧道施工技术的应用不仅施工效率高,同时隧道的成形质量也很高,与松散土层构成的洞穴结构相比,盾构隧道施工的成形质量更为稳定,同时还可以实现对隧道环境的掌控,保障隧道施工以及隧道质量的安全。

(3)待施工区域坚固盾构隧道的施工对待施工区域的成形质量要求较高,如土壤强度、结构稳定、土壤密集稳定等要求都是非常严格的,其恶劣环境与常规施工十分相似,是需要在强有力的技术和模拟平台之下,予以施工的,也是由于这一点,地铁建设选用盾构机施工的盾构隧道速度极高,达到了每天数米进尺,进而节约资源、提升效益。

地铁盾构下穿运营准高速铁路路基施工技术研究与应用

地铁盾构下穿运营准高速铁路路基施工技术研究与应用

地铁盾构下穿运营准高速铁路路基施工技术研究与应用摘要:为了研究地铁盾构下穿运营准高速铁路路基施工技术,依托广州市轨道交通二十一号线棠东站~黄村站盾构区间下穿广深准高速铁路路基工程案列。

提出先对既有铁路的工况、周边环境进行勘察,分析存在的风险,建立数值模型进行安全评估,控制盾构掘进地层变形影响涉及的各种参数,建立严密的监控量测系统技术,信息化管理施工,做好应急预案。

成功解决了地铁盾构下穿运营准高速铁路路基施工技术。

关键词:盾构;下穿;运营铁路路基;掘进参数;监控测量1 引言随着城市规模的不断扩大,城市人口的快速增长,城市交通变得越发拥挤。

而城市轨道交通是一种快速、高效、节能的出行方式,受到国内外很多城市的青睐。

目前我国很多城市都在建设或加大对城市轨道交通的投资力度,掀起了城市轨道交通建设的高潮。

鉴于此,盾构隧道穿越既有铁路线的现象就会经常发生。

另外,高速列车运行对铁路轨道的冲击力加强,穿越地层的地质状况较复杂,盾构施工引起的地面沉降和变形对铁路及周边建构筑物和管线将造成影响,因此,盾构穿越既有铁路路基的施工技术是有研究价值的。

2 工程概况2.1 地铁区间概况广州市轨道交通二十一号线工程西起广州市天河区,依次经过萝岗区、增城区,止于增城区的增城广场。

棠东站~黄村站区间(以下简称棠~黄区间)为本线的第三个区间,区间设计起点里程为DK3+761,设计终点里程为DK5+694.7,左线全长1884.7m,右线全长1933.9m。

棠~黄区间采用盾构法施工,由2台刀盘直径Φ6280mm的海瑞克土压平衡盾构机S928(左线)、S929(右线)一先一后分别进行隧道左右线掘进施工,双线均由棠东站始发,黄村站接收。

盾构隧道衬砌采用圆形预制钢筋砼管片拼装而成。

管片设计采用“3+2+1”形式,即三块标准块、两块邻接块和一块封顶块,错缝拼装,采用弯曲螺栓连接。

管片外径6m(直径),壁厚0.3m,每环宽1.5m,管片背后同步注浆。

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

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。

地铁盾构下穿运营高铁隧道施工技术

地铁盾构下穿运营高铁隧道施工技术

地铁盾构下穿运营高铁隧道施工技术摘要下穿运营高铁隧道的地铁隧道区间位于长沙市长沙县开元路下方,线长2200.220m,线路出车站后,沿开元西路向东在右DK34+855.729处垂直下穿京广高铁浏阳河隧道,下穿段竖向净距为11.95m。

穿越处距离长沙南站约10.9km。

以此盾构施工项目为背景,阐述全国首例盾构安全下穿运营中高铁隧道的施工关键技术。

以指导以后盾构下穿高铁隧道施工,为今后类似工程提供借鉴。

关键词地铁隧道盾构下穿运营高铁隧道施工关键技术1 引言交通运输系统的革新与进步, 是引导社会生活、生产以及出行方式变革的重要力量,也是推动城市经济发展以及城市结构更新甚至重组的重要因素。

现如今国内高速铁路的发展势如破竹,组建了全球最大的高铁网并打造了世界级的高速铁路品牌,城市地铁建设则是提升了城市内运输效率也促进了地下空间的发展。

当地铁建设与运营高铁交错时,保障地铁施工顺利完成的同时确保高铁隧道运营安全成立重中之重。

因此,以城市交通主干道与高铁隧道下方盾构施工为工程背景,阐述全国首例盾构安全下穿运营中高铁隧道的施工关键技术,为后续此类工程施工提供参考依据。

2 工程概况湘龙站~星沙站区间盾构隧道线型为直线,沿开元路道路走向,区间盾构自星沙站向西始发后,左、右线盾构隧道分别在ZDK34+894.126、YDK34+893.562处开始进入京广高铁浏阳河隧道影响范围线,左、右线盾构隧道分别于ZDK34+818.826、YDK34+818.262出京广高铁浏阳河隧道影响范围线。

盾构下穿段与浏阳河隧道垂直净距为11.95m,与京广高铁浏阳河段相交角度约90°,穿越处距离长沙南站约10.9km。

地铁隧道通过段位于浏阳河隧道进口明洞段,衬砌采用单洞双线明洞拱形断面,断面宽14.9m,高12.78m,采用C35防水钢筋混凝土衬砌,拱部厚度0.8m,仰拱厚度0.9m,结构顶部覆土厚度约4.2m。

区间隧道纵断面图如图1所示,具体围岩分级见表1。

盾构施工技术在地铁隧道工程中的应用研究

盾构施工技术在地铁隧道工程中的应用研究

盾构施工技术在地铁隧道工程中的应用研究随着城市发展的进步,地铁交通已经成为现代城市的重要组成部分。

而地铁隧道作为地铁建设的核心部分,其施工质量和进度的控制对整个地铁工程的成功非常关键。

在地铁隧道工程中,盾构施工技术因其高效、安全、环保等优点而得到广泛应用。

本文将对盾构施工技术在地铁隧道工程中的应用进行详细研究。

首先,盾构施工技术是一种先进的地铁隧道施工方法。

相比传统的开挖法,盾构施工技术具有快速、高效的特点。

通过使用盾构机进行隧道开挖,可以在较短的时间内完成大量工作量,大大提高了施工效率。

同时,盾构施工技术可以减少对地表的影响,降低了施工对城市交通和环境的干扰,提高了施工安全性。

这对于城市地下空间有限的情况下,尤为重要。

其次,盾构施工技术在地铁隧道工程中具有较高的施工质量保证能力。

盾构作为一种精密的施工工艺,可以在较小的误差范围内完成隧道的开挖。

盾构机通过自动控制系统实现对隧道横断面尺寸、线形等方面的高精度控制,避免了传统开挖法中容易出现的不均匀或变形现象,保证了地铁隧道的几何尺寸精度。

此外,盾构施工技术还可以充分利用机械化的优势,减少对工人操作技能的要求,从而降低了施工质量的人为因素。

另外,盾构施工技术在地铁隧道工程中具有较好的环保性能。

盾构施工过程中,通过合理的排水系统和通风系统设计,可以有效控制地下水的涌入和隧道内的空气质量,减少对周边环境的污染。

同时,盾构施工技术可以减少土方开挖产生的渣土量,降低了对土地资源的占用和污染物的排放,符合可持续发展的理念。

此外,盾构施工技术在地铁隧道工程中还可以应用于复杂地质条件下的施工。

盾构机作为一种大型设备,可以适应各种地质条件下的隧道开挖。

在地质条件较差的地区,盾构机可以通过刀盘刀具的更换和调整,适应不同地质层的工作,提高施工的稳定性。

在特殊地质条件下,如软土层、水下隧道等,盾构施工技术具有较高的适应能力,为工程施工提供了可行的解决方案。

综上所述,盾构施工技术在地铁隧道工程中的应用研究具有重要的意义。

盾构下穿时速350公里高速铁路施工工法(2)

盾构下穿时速350公里高速铁路施工工法(2)

盾构下穿时速350公里高速铁路施工工法盾构下穿时速350公里高速铁路施工工法一、前言随着高速铁路的发展,越来越多的高速铁路线路需要跨越或穿越河流、高速公路等障碍物。

为了保持高速铁路的连续性和平稳度,盾构下穿成为一种常用的施工工法。

本文将介绍一种适用于时速350公里高速铁路的盾构下穿施工工法,并详细阐述其工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及实际工程实例。

二、工法特点盾构下穿时速350公里高速铁路的工法特点主要包括施工速度快、施工质量高、安全风险小等。

采用该工法可以有效降低施工对线路正常运营的影响,缩短施工周期,提高施工效率。

三、适应范围这种工法适用于需要下穿时速350公里高速铁路的地段,包括河流、高速公路、其他铁路线路等障碍物。

同时,地质条件宜为稳定,地下水位较低。

四、工艺原理盾构下穿时速350公里高速铁路的工艺原理是通过盾构机推进,将障碍物下方的土层逐步挖掘出来,并同时支护隧道壁,以确保安全性。

在具体施工过程中,需要采取相应的技术措施来应对地质条件的变化和工程需要的安全措施。

五、施工工艺盾构下穿时速350公里高速铁路的施工工艺主要分为准备工作、盾构机组装、盾构推进、施工间隙处理等阶段。

准备工作包括地质勘测、隧道设计和安全措施制定等。

盾构机组装阶段需要将盾构机运至工程现场进行组装。

盾构推进阶段是核心工序,需要确保盾构机的稳定推进,同时进行土层排土和隧道壁支护。

施工间隙处理阶段是指在盾构机推进完成后进行的一些必要的工程处理。

六、劳动组织盾构下穿时速350公里高速铁路的施工需要合理的劳动组织和调度。

在施工过程中,需要协调施工人员、机械设备以及其他工程资源的调配,确保施工进度和质量达到设计要求。

七、机具设备该工法需要使用盾构机、掘进机、轨枕铺设机等机具设备。

盾构机是施工的核心设备,负责进行土层的挖掘和隧道壁的支护。

掘进机和轨枕铺设机负责辅助施工工作,提高施工效率。

盾构下穿时速350公里高速铁路施工工法

盾构下穿时速350公里高速铁路施工工法

盾构下穿时速350公里高速铁路施工工法盾构下穿时速350公里高速铁路施工工法一、前言近年来,随着高速铁路建设的不断推进,盾构下穿工法在施工中的应用日益广泛。

本文将介绍一种适用于时速350公里高速铁路的盾构下穿施工工法,包括工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析等内容。

通过深入解析该工法的理论基础和实际应用,旨在为实际工程提供参考和指导。

二、工法特点该工法的特点主要包括施工效率高、施工精度高、环境污染小、施工安全性好等。

首先,由于采用盾构机进行施工,能够大大提高施工效率,缩短施工周期。

其次,盾构机具有精确控制和导向功能,能够保证每一个穿越点的位置和角度准确无误,实现高施工精度。

此外,盾构下穿工法无需进行开挖,能够减少对地表和周围环境的干扰和破坏,环境污染较小。

最后,由于工法操作简单,施工安全性较高,能够减少施工事故的发生。

三、适应范围该工法适用于时速350公里高速铁路的盾构下穿施工,能够解决河流、道路、隧道、岭体等各类地质条件下的穿越问题。

无论是在城市市区,还是在郊区乡村,都能够有效应用。

四、工艺原理该工法是通过盾构机进行施工,采取一系列措施保证施工的顺利进行。

首先,根据实际工程需要,确定穿越的位置和角度。

然后,选择适当的盾构机,并进行调试和检查,确保其正常运行。

接下来,根据穿越点的地质条件和设计要求,制定相关施工方案,包括排水、防塌、衬砌等措施。

最后,进行实际施工,采用适当的施工方法和操作,控制好盾构机的推进速度和姿态调整,确保施工过程的安全和稳定。

五、施工工艺施工工艺包括预处理、开挖、支护、衬砌等各个阶段。

首先,进行预处理,包括场地准备、探测、定位等工作。

接下来,进行盾构机的开挖和推进工作,同时进行土层的排除和处置。

然后,进行支护工作,采用合适的支护方式和材料,保证施工过程中的稳定和安全。

最后,进行衬砌工作,根据设计要求,采用合适的衬砌材料和技术,保证施工质量。

盾构隧道下穿既有运营铁路施工技术现状及展望

盾构隧道下穿既有运营铁路施工技术现状及展望

盾构隧道下穿既有运营铁路施工技术现状及展望经过几十年的大规模基础设施建设,我国运营铁路的规模堪称世界之最。

根据2019年铁路总公司的最新数据,我国铁路运营总里程超过13.9×104 km,铁路路网密度达145.5 km/104 km2。

与此同时,,盾构法因其安全系数高、不影响地面交通、快速高效等优势,在地铁隧道修建中得到了广泛的应用。

目前我国已有40个城市开展了轨道交通建设,运营线路共计208条,运营总里程达6 736.2 km,地铁运营线路5 180.6 km,占比76.9 %,其中,2019年当年新增运营线路长度974.8 km,地铁建设规模继续保持高增长势头。

由于我国高速铁路网的高密度与近几年的大规模建设,地铁区间盾构隧道下穿既有运营铁路情形越来越多,仅在川渝地区,就有近20余个区间隧道下穿既有铁路的工程案例。

表1列举了其中5个实例。

表1 地铁下穿铁路项目实例当地铁线路与既有运营高速铁路产生交集时,地铁建设即盾构隧道施工不可避免地会对上部铁路结构产生扰动。

这种扰动究竟会对既有铁路产生怎样的影响,是一个颇具工程意义的科学问题。

有鉴于此,本文拟对盾构隧道下穿各种既有运营铁路的情况进行归纳,并对目前学界关于盾构下穿铁路问题的研究现状作主要阐释,最后对盾构下穿既有铁路未来技术发展做出展望。

1 盾构隧道下穿既有运营铁路的问题情况目前针对盾构隧道穿越既有运营铁路的案例已有大量文献报道。

受隧道施工影响而发生沉降变形的铁路结构物,主要包括以下六种情况:(1)盾构隧道下穿既有铁路路基,隧道开挖导致轨道路基沉降。

(2)盾构隧道下穿铁路桥,导致桥墩发生水平位移和竖向位移变形。

(3)盾构隧道下穿既有铁路车站,导致车站站台产生局部沉降,例如天津地铁解放路北站~天津站区间段穿越天津站铁路下方,天津站站台产生一定沉降变形[3]。

(4)盾构隧道下穿铁路箱涵,隧道穿越铁路时引起箱涵产生水平位移、竖向沉降,进而发生倾斜[4]。

浅析“盾构法”下穿高速公路施工技术应用

浅析“盾构法”下穿高速公路施工技术应用

盾构施工 方法 同以下 四个 步骤组 成 , 首先 , 置放盾构 机的地 方打 在 个垂直井, 再用混泥土墙进行加固; , 其次 将盾构机安装到井底 , 并装 配相 应 的千斤顶 ; 后 , 然 用千斤 顶之 驱动井底 部的盾构 机往水 平方 向前 进, 形成隧道 ; 最后, 将开挖好 的隧道切墙用事先制作好的混泥土衬砌 加固, 地压较高时可以采用浇铸的钢制衬砌加固来代替混泥土衬砌。 盾 构法施工中, 其隧道一般采用以预制管片拼装的圆形衬砌 , 也可采用挤 压 混凝土 圆形衬 砌 , 时可再 浇筑一层 内衬砌 , 成防水 功能好 的圆 必要 形 形 双层衬砌 。 .
路 桥 科 技
21 0 上 月 I 0 年1 半 刊 科技创新与应用 1 月
浅析“ 盾构法" 下穿高速公路施工技术应用
王 刚 张 礼 强
( 西 省 公路 机 械 工程 局 , 西 南 昌 3 04 江 江 3 04)
摘 要 :盾 构 法” 工技 术拥 有很 好 的 推 广价 值 , 我 国有 典 型地 质 条件 特 点 的 以 北京 为代 表 的 砂 卵石 地 层 盾构 施 工 、 “ 施 像 以上 海 为 代表 的 软 土地 层 盾构 施 工 、 广 州为代 表 的 复合 地 层 盾构 施 工都 是运 用 了此 法 。盾 构 施 工 包含 了盾 构 类 型及 其 发展 历 史 , 面 、 以 全 需 明 了盾 构工 作原 理 、 型 、 理及 盾 构/ _ 最 新技 术 、 工 问题 、 选 管 Er _ 土 衬砌 及 管 片技 术 等 。 文将 简单 的介 绍 一下 “ 构 法” 穿高速 本 盾 下 公路施工 中的具有技术应用, 大家参考。 供 关键 字 : 构 法 ; 穿高速 公 路 ; 工技 术 盾 下 施 盾 构法 , 它的英 文名称是 S i dMe o , hl e t d是暗挖法 施工 中的一 种全 h 机械化施工方法 , 它是将盾构机械在地中推进, 通过盾构外壳和管支承 四周围岩防止发生往隧道内的坍塌 ,同时在开挖面前方用切削装置进 行土 体开 挖 , 出 土机械 运 出洞外 , 斤顶 在后 部加 压顶 进 , 拼 通过 靠千 并 装预制混 凝土管 片 , 成隧道结 构的一种 机械化施 工方法 。 形 1盾构法 简介 盾构法是在 1 世纪初 期发 明的 , 次用 于开 挖英 国伦敦泰 晤士 0 它首 河水 底隧道 。盾构法 施工 比较适合 软土地 基段 , 具有施 工速 度快 、 质 洞 量比较稳定 、 对周围建筑物影响比较小等特点, 备受欢迎。盾构是一种 工机 具 , 一种强 有力 的临时支撑 结构 , 外形上 看是一 个大 的钢 也是 它从 管机 , 较隧道部分略大, 它是设计用来抵挡外向水压和地层压力的, 主 要有 三个部分组成 , 前部的切口环 、 中部的支撑环以及后部的盾尾。大 多 数盾构 的形 状为 圆形 , 有椭 圆形 、 圆形 、 也 半 马蹄形 及箱 形 等其他 形

盾构隧道在高速铁路中的应用及技术创新研究

盾构隧道在高速铁路中的应用及技术创新研究

盾构隧道在高速铁路中的应用及技术创新研究随着现代交通的发展,高速铁路作为一种快速、高效、环保的交通方式,在全球范围内得到广泛应用。

而盾构隧道作为高速铁路建设中的关键技术之一,不仅可以提高施工效率,还能保证施工安全和质量。

本文将探讨盾构隧道在高速铁路中的应用及技术创新。

首先,盾构隧道在高速铁路建设中具有重要的应用价值。

盾构隧道是一种快速施工、低扰动、高质量的隧道掘进技术。

相对于传统的开挖法,盾构隧道可以减少对周边环境的影响,减少对地下水位、土质及地表建筑物的破坏。

在高速铁路建设中,特别是通过山区等复杂地质条件时,盾构隧道能够帮助克服困难,实现快速建设和可持续发展。

其次,盾构隧道在高速铁路中的技术创新也是不可忽视的。

近年来,随着科技的进步,盾构隧道技术也在不断创新发展。

例如,采用智能化系统控制盾构机的行进速度、姿态调整等,可以提高施工效率和减少人力成本。

此外,新材料的应用也是盾构隧道技术创新的重要方向之一。

采用新材料可以提高抗压强度和耐磨性,进一步保证盾构隧道的安全稳定性。

再者,盾构隧道技术在高速铁路建设中也面临一些挑战。

首先是地质条件的复杂性。

不同地区的地质条件千差万别,因此需要针对具体地质环境进行技术调整和改进。

其次是项目管理与质量控制。

盾构隧道施工过程中,需要保证施工质量,确保隧道的安全和可靠性。

因此,项目管理和质量控制也是盾构隧道技术创新中需要解决的重要问题。

为了解决这些挑战,我们可以从以下几个方面进行技术创新。

首先是加强地质勘察和分析,利用先进的地质勘察技术和模拟分析方法,提高对地质条件的预测和评估能力。

其次是研发和应用新材料,通过使用高强度、高韧性的新材料,提高盾构隧道的抗压强度和耐磨性。

第三是加强项目管理与质量控制,建立科学合理的管理制度和控制标准,确保盾构隧道建设的质量和安全。

另外,为了推动盾构隧道技术的应用与创新,政府和企业应加大对科技研发的支持力度。

政府可以制定相应的政策和规划,鼓励盾构隧道技术的研究和应用。

浅析盾构法在下穿高速公路施工中的应用

浅析盾构法在下穿高速公路施工中的应用

浅析盾构法在下穿高速公路施工中的应用随着我国经济的不断发展,对交通行业的需求越来越大,城市的道路和新建的公路都越来越多,这样不可避免会与既有公路形成交叉的情形。

而地面以上的公路和桥梁受到用地范围和城市总体规划等等因素的制约,这就促进了下穿高速公路箱涵顶进工程的快速发展。

在所有下穿高速公路施工方法中,盾构法运用的比较广泛,它有不中断行车、不限跨径、施工可靠、受地质条件影响小以及造价低等特点,本文主要介绍了盾构法的主要内容和施工技术,希望相关人士能够看到它所具有的推广价值。

标签:盾构法;下穿;高速公路;施工1 盾构法施工方法介绍盾构法既保留了传统顶涵的一些优良的施工方法流程,也做了一些改进,比如在对钢架桥顶进路基支护方面的改进,它将管刃切土改进成了平刃切土,主要采用钢构支撑架来保持公路的坡比,主要的策略就是“小步、快跑”,简单来说就是每次都保持较小的进尺量,大约是30-40厘米,顶进时间间隔大概是2-3小时,这样去施工能保证工程的安全性和实用性。

特别是在大跨度地道砼箱体顶进施工过程中,能可靠地减少对公路路基的扰动。

盾构法的五大组成部分是活动盾构座、掘进机构、钢构支撑架、控制机构和辅助机构。

采用该方法要注意的是,不仅要在第一节箱框前装配钢构支撑架作为混凝土箱框顶进时的路基的施工支护,而且要注意确保路基的坡比。

掘进机构安装在盾构机内,排成门字形组合,其门形组合的基本外轮廓大小与钢架桥基本一致,“门”形中靠后的土体在钢构支撑作用下形成掘进时的坡比,这个时候钢构支撑架和钢架就显得非常重要,它们共同承担周边的荷载、活载等其它一系列荷载。

在施工过程中,盾构机和所有掘进机都是一个独立体,在掘进机的使用过程中要相继错开推进,使原地道钢架桥掘进断面分解成很多个小断面掘进。

等到箱框推进的时候,只需要清除钢架桥底板前方部分坡比土体即可。

2 盾构设计2.1 盾构设计相关原则和参数盾构设计的原则是保障车辆在下穿高速公路中安全通行,能够支撑箱涵顶部的荷载、行车动载作用,掘进面路基土体的稳定性才能够得到保证。

地铁施工盾构法的施工技术研究论文[精选5篇]

地铁施工盾构法的施工技术研究论文[精选5篇]

地铁施工盾构法的施工技术研究论文[精选5篇]第一篇:地铁施工盾构法的施工技术研究论文引言随着我国现代化建设进程的逐步加快,城市建设水平逐步提高,与之相对应的庞大的城市人群给城市交通带来巨大压力。

为了缓解城市交通压力,保障人们出行正常,各级政府千方百计寻找新的交通解决方案。

地下铁路就是其中重要一项内容。

地铁以其低碳环保、高效便捷的优点有效缓解了大型城市人群出行交通困难的问题,广泛应用于世界各国大型都市中,已经成为城市现代化水平的一个重要标志。

我国第一条地铁于上世纪70 年代初期在北京投入使用,至今已有四十多年。

目前,各地大中城市都已经或正在实施地铁工程,地铁建设已经成为我国城市建设的一项重要组成部分,受到社会各界的普遍关注。

由于地铁工程大部分工程都在地面以下,地下施工的特殊性给地铁项目工程建设带来很多与其它交通工程截然不同的特点和问题。

作为地铁工程中的关键部分,隧道施工目前普遍使用盾构法进行施工。

该技术相对成熟,其以盾构机为主要施工设备,在土层中实施迅速的挖掘作业。

在盾构机外壳强大的支护作用和千斤顶等其它设备的配合下,盾构挖掘作业施工速度快,安全系数高,受到世界各地地铁工程建设单位的普遍欢迎,进而广泛应用于地下工程隧道挖掘施工中。

我国地铁事业正处于高速发展阶段,加强盾构施工技术研究,深入把握盾构施工技术特点,对于改进我国地铁工程建设质量,提高施工水平,保障施工安全,降低工程成本,促进地铁事业顺畅健康发展具有极为有利的促进作用。

地铁工程盾构施工技术的施工原理盾构施工技术,顾名思义,其以盾构机为主要施工设备进行施工。

盾构机具有坚强的盾构钢壳,可以为地下挖掘施工提供极为可靠的安全保障。

在盾构机挖掘行进过程中,盾构机的尾部同步进行持续的注浆作业。

注浆作业可以最大限度降低盾构机挖掘过程中对周围土层的扰动,从而保障隧道的稳定。

盾构机由刀盘、压力舱、盾型钢壳、管片和注浆体等部分组成,各部分各有作用,又相互配合,协调运转,使得盾构机挖掘作业得以顺利实施。

高速公路下穿既有运营铁路施工关键技术及安全控制研究

高速公路下穿既有运营铁路施工关键技术及安全控制研究

高速公路下穿既有运营铁路施工关键技术及安全控制研究高速公路下穿既有运营铁路施工关键技术及安全控制研究一、引言随着我国高速公路建设的不断发展,城市交通网络的拓展与完善已成为城市发展的重要标志。

然而,在城市交通规划中,如何解决高速公路与既有运营铁路的相互穿越问题一直以来都是一个极具挑战性的任务。

高速公路下穿既有运营铁路工程施工面临诸多技术难题和安全风险,因此,研究该领域的关键技术和安全控制措施具有重要的现实意义。

二、施工技术研究1. 空中工程技术在高速公路下穿既有运营铁路施工过程中,采用空中工程技术是一种常见的解决方案。

该技术可以减少对既有铁路运营的干扰,保证工程施工的连续性和效率。

其中,桁架梁方法是一种常用的空中施工技术,通过搭设临时桁架支架,将高速公路桥梁部分提升到跨越铁路空间,实现对铁路的穿越。

2. 地下工程技术除了采用空中工程技术,地下工程技术也是高速公路下穿既有运营铁路的一种重要施工方式。

沉井法是一种常用的地下施工技术,通过在两侧铁路地下进行挖掘和加固,然后将已加固的隧道或管道全部下沉到位,最后进行地面修补和铺装工作。

3. 四维模型技术四维模型技术是一种将时间维度纳入空间模型,实时监控和管理工程施工过程的技术。

在高速公路下穿既有运营铁路的施工中,四维模型技术可以帮助工程管理人员全面了解工程进展情况,提前发现并解决潜在问题,做出科学决策。

三、安全控制研究1. 风险评估和预控在高速公路下穿既有运营铁路施工前,应进行全面的风险评估,并采取预控措施。

通过对施工现场、周边环境以及运营铁路的分析,确定施工中可能出现的风险和安全隐患,并采取有效的措施进行控制,确保施工和运营的安全。

2. 安全监测和预警系统在施工过程中,应建立完善的安全监测和预警系统。

通过安装传感器、摄像头等设备,实时监测施工现场的运行状况,及时发现并处理潜在的安全问题。

同时,建立预警机制,一旦检测到异常情况,立即启动预警系统,通过声光报警等方式通知相关人员,采取紧急措施。

浅谈地铁盾构下穿高铁桥梁施工技术

浅谈地铁盾构下穿高铁桥梁施工技术

浅谈地铁盾构下穿高铁桥梁施工技术摘要:在地铁盾构下穿高铁桥梁施工中,针对地铁盾构下穿高铁桥梁的施工工艺及相关的施工技术展开研究,重点关注高铁桥梁的防护、盾构施工掘进、施工安全防护等内容,确保既有高铁桥梁安全、铁路运营安全。

保证地铁盾构施工顺利进行,满足各项规范要求。

关键词:地铁;盾构;下穿高铁桥梁;施工技术1 前言地铁盾构施工经过多年发展,技术相对比较成熟,但国内地铁盾构下穿运营中的高铁桥梁施工案列仍然不太多,本文通过西安地铁十四号一期工程1标段的地铁盾构下穿高铁桥梁展开研究,对既有高铁桥梁的加固与隔离、盾构机的选择、350m小半径盾构掘进施工技术、盾构掘进安全措施等制定切实可行的方案和措施,确保施工质量及安全,为以后同类工程提供借鉴经验。

2 工程简介西安地铁十四号线一期工程(北客站-贺韶村)1标段尚贤路站~学府路站区间起于尚贤路站,出站后向东南向敷设,在CK1+950-CK2+070段区间盾构施工(R=350m)下穿宝太疏解线、大西高铁、郑西高铁(809号墩-811号墩)。

宝太疏解线、大西高铁、郑西高铁该处均为高架桥结构。

区间隧道下穿宝太疏解线、大西高铁、郑西高铁高架桥位置桩基础埋深分别为58m、46m、55m;区间隧道边缘与桥桩最小净距分别为3.02m、3.05m、6.29m;区间隧道在该位置拱顶埋深分别为8.2m、8.5m、9.3m;隧道穿越土层主要为中砂;高架桥基础沉降控制值为10mm,差异沉降控制值为0.001L(L为相邻基础的中心距离)。

宝太疏解线、大西高铁、郑西高铁与地铁区间平面位置关系见图1。

图1 宝太疏解线、大西高铁、郑西高铁与地铁区间平面位置关系图3 盾构下穿高铁桥梁难点分析根据宝太疏解线、大西高铁、郑西高铁桥梁该处工程地质和水文地质条件,如何保证高铁桥梁的安全,把对高铁桥梁的安全影响降到最低,必须解决以下三个方面的施工难点:①盾构施工从运行中的宝太疏解线、大西高铁、郑西高铁下通过,如何有效地控制地面沉降是施工的难点, 必须将沉降值控制在铁路列车允许范围之内,确保铁路运输万无一失。

盾构下穿运营地铁施工技术应用

盾构下穿运营地铁施工技术应用

盾构下穿运营地铁施工技术应用摘要:本文选择下穿运营地铁施工为分析对象,从盾构技术应用要点出发,结合施工实际探究技术的具体应用实践,以期有效预防土体沉降超标、坍塌等问题,实现安全、高效作业。

关键词:城市轨道交通;下穿地铁;盾构引言:城市轨道交通路网规划中,由于地下工程、构筑物复杂,无法避免线路交叉问题,但因施工无法同时进行,往往需下穿或上跨既有线路,从而决定下穿运营地铁施工是一项危险性、复杂性作业,为避免施工中发生安全事故,必须做到准确掌握施工技术要点、规范应用施工技术、严格控制施工质量。

为此,探究盾构下穿运营地铁施工技术应用具有重要现实意义。

1盾构下穿运营地铁施工技术应用要点1.1控制开挖面保持稳定状态开挖面能够持续保持稳定决定着施工能否顺利进行,在实际施工中,针对开挖面展开稳定性控制,通常从两方面着手,开挖面本身以及外部环境,其中保证开挖面自身稳定尤为重要,可通过土体改良、加固处理等方式增强开挖面土层的稳定性,奠定安全、和谐施工的基础[1]。

1.2保持开挖面施工稳定状态施工期间保持开挖面稳定是减少工程质量问题的基本前提,由于诸多工程在施工期间均遇到粘性土,稳定性不足,无法负担作业中的扰动。

因此,在施工期间应合理选择盾构施工模式,保证掘进速度和土仓压力适宜,排土量不超过理论出土量。

1.3合理设计注浆施工的工序注浆不及时或注浆不充分将导致土体荷载增大,易引发地表沉降,需在施工前综合分析现场情况,合理确定注浆工序,并对注浆压力、注浆量等进行准确计算,当发现有地表沉降趋势时及时采取控制措施,以期发挥预防作用,降低施工的安全风险。

2盾构下穿运营地铁施工技术应用实践2.1工程概况某地地铁建设中盾构始发井段内需下穿既有线70m,下穿平面夹角角度为20~23°,下穿过程中,随着地层硬度的增加将会遇到阻碍,若土压控制不合理,掘进参数异常将会对上部地层造成过度扰动,引发超挖、喷涌、多出土等多种不理想情况,难以保证掘进速度。

城市地铁盾构施工过运营高铁站接收技术控制与应用

城市地铁盾构施工过运营高铁站接收技术控制与应用
盾构法施工技术不断被运用于城市轨道建设。因 城市发展需要,需对部分地铁线路进行分期建设,重 要站点为多条线路交叉换乘站,此类站点修建过程中 一般按照盾构接收、过站及二次始发预留实施。盾构 接收是盾构施工中的重要风险点之一,特别是在已运 营车站进行盾构接收,易产生泥涌、地面变形等现象, 严重影响既有运营车站的安全。目前,国内已有盾构 在既有运营车站、高铁线路及重要构筑物等条件下接 收的工程案例,但针对安徽地区典型黏土层地质条件 下,盾构过既有运营车站的工程经验几乎没有。
! " # $ 吴四二(1969-),男,安徽桐城人,1991年毕业于兰州铁道学 院机械制造专业,本科,高级工程师。专业方向:工程管理。
//
现场查看,高铁南站负四层(4号线负二层站厅层)长 期处于流水浸泡状态,结构稳定性不明确。另外,4号
线下穿风亭结构和运营地铁 1号线,接收后进入高铁 站站厅层,纵向受限无垂直加固条件。
盾构接收端穿越重要构筑物为高铁南站西端头 风亭。风亭与盾构隧道垂直距离约 15m,且在风亭上 部还有干挂幕墙结构(如图 2所示),鉴于高铁南站属 于主要交通枢纽,施工质量及安全措施尤为重要。
高铁南站为前期预留工程,接收端范围地层已采
合肥地铁 4号线潜口路站~高铁站区间采用盾
用直径 600mm双重管旋喷桩、相互咬合 200mm,从地 面进行了加固,纵向加固长度 8000mm。施工前,通过
6789:;<=>?@A9BCDEFGHIJK
!"# $%& '() *+, -./ 01
(合肥地铁既有结构物下盾构施工技术攻关小组 ,安徽 合肥 230601)
<=LFMNIJK 安徽建筑
% &合肥市轨道交通 4号线下穿运营高铁站、地铁 1号线 及预留 4号线高铁站风亭区域,盾构施工难度大、风险高。为了 保证运营高铁站及区域建构筑物安全,施工前对下穿高铁站、 风亭等区域地质水文特征、建构筑物结构及土压平衡盾构施工 的技术方案进行了分析论证,对接收端实行二次注浆加固,通 过试验段总结了掘进参数及控制要点,有效地保证了盾构接收 的安全,施工效果良好,特别是结合理论和实践相结合的研究 方式,总结出相关盾构掘进的关键控制参数,为安徽地区乃至 全国此类工程施工提供了参考价值。 ' ( ) 盾构;施工技术;隧道工程;运营车站;盾构接收 *+,-.!"#$%"& /0123' / 4 5 . ())*+*&#,-)., ).+))//+)0 123.45.6&&)78%9:;<5.))*=*&$,%-).,%).%)&*

地铁盾构下穿高速铁路特大桥施工技术与应用

地铁盾构下穿高速铁路特大桥施工技术与应用

地铁盾构下穿高速铁路特大桥施工技术与应用摘要:近年来,随着中国城市化的不断加快,土地资源日益紧张,城市交通问题也越发严重,现有的交通已经很难满足出行要求。

为了解决城市交通拥堵问题,充分利用城市空间,轨道交通已成为解决城市交通问题的重要手段,于此同时地铁成为各城市首选的轨道交通建设方案。

因地铁不需占用地面空间,且不存在拥堵问题,近年来,全国各地都在兴建城市地铁,为解决大都市交通困难的问题,充分利用城市地下空间,开辟新的交通通道,增加交通面积,城市地铁建设尤为重要。

城市地下多为软弱土质,在地铁修建的过程中,会对周围土体产生扰动,使土体应力发生改变,进而诱发地层沉降。

以郑州地铁3号线某盾构隧道区间为例,总结其顺利下穿铁路特大桥,为确保高铁运营安全及隧道施工质量采取的技术准备、技术过程控制及监控量等一系列盾构掘进施工技术措施,对类似工程具有一定的借鉴作用。

关键词:地铁盾构;下穿高速铁路特大桥;技术;应用1、工程概况郑州地铁3号线02标中兴路站~博学路站自东向西依次下穿铁路:郑万高铁、郑西贯通线、郑机城际铁路、北下行联络线、京广客专正线、西北疏解线及北上行联络线等7条铁路线路,6座特大桥。

区间右DK26+185.8~右DK26+365.8、左DK26+179.8~左DK26+361.3段,下穿铁路特大桥,本段区间隧道左线平面位于半径1000米圆曲线上,右线平面位于半径1200米圆曲线上,下穿段坡度为5‰,覆土约21.6~22.66m。

地表主要为特大桥、商都路路面、绿化带为主,地形整体较为平坦,隧道与桥梁桩基结构水平最小净距8.12m。

盾构隧道左右线分别从墩间穿越,外径6.2米,穿越铁路总长度约180米。

2、施工技术及管理措施2.1技术准备及管理措施2.1.1方案评审与完善施工前,应组织专家、铁路局各相关站段对工程设计、施工、监测等专项方案进行评审,并根据评审意见进行完善,最终形成可行行较强的专项方案。

穿越段,管片要进行配筋加强设计,以增强受力稳定性,并增加管片二次注浆孔以加强二次注浆效果。

盾构隧道下穿对高速铁路CFG桩复合路基影响规律研究

盾构隧道下穿对高速铁路CFG桩复合路基影响规律研究

盾构隧道下穿对高速铁路CFG桩复合路基影响规律研究1. 内容简述本文深入研究了盾构隧道下穿对高速铁路CFG桩复合路基的影响规律。

通过现场试验、理论分析和数值模拟等手段,系统地探讨了不同隧道埋深、隧道尺寸及隧道与路基相对位置对CFG桩复合路基变形和受力特性的影响。

盾构隧道下穿对高速铁路CFG桩复合路基具有显著影响,主要表现为隧道开挖引起的上覆土压力增加、土体应力重分布以及隧道周围土体的沉降。

这些影响会导致CFG桩的应力集中和变形增大,从而影响路基的稳定性和使用寿命。

针对这一问题,本文提出了一系列加固措施和建议,如优化隧道设计和施工工艺、加强隧道与路基之间的支护结构、提高CFG桩的承载能力和变形适应性等。

这些措施旨在降低盾构隧道下穿对高速铁路CFG桩复合路基的不利影响,确保铁路的安全运营。

本文还探讨了盾构隧道下穿对高速铁路CFG桩复合路基影响的长期稳定性,为高速铁路的设计、施工和维护提供了重要的理论依据和实践指导。

1.1 研究背景与意义随着城市化进程的加快和交通需求的日益增长,城市地下交通网络日益发达,盾构隧道作为地下交通的主要建设方式之一,其建设数量及规模不断增大。

高速铁路作为现代交通的重要组成部分,其建设和运营对地基基础的要求极高。

CFG桩复合路基作为一种常用的高速铁路地基处理方法,能够有效提高地基承载力和稳定性。

盾构隧道的施工及其运营可能会对邻近的CFG桩复合路基产生一定影响,可能导致CFG桩的受力状态改变、路基沉降、甚至影响高速铁路的正常运营。

研究盾构隧道下穿对高速铁路CFG桩复合路基的影响规律,具有重要的工程实际意义。

国内外对于盾构隧道与高速铁路CFG桩复合路基的相互作用研究尚处于不断探索阶段。

随着两者在城市交通网络中的交汇点日益增多,这一研究的重要性愈发凸显。

盾构隧道的掘进、施工过程中的土压力变化、地下水位的变动等因素都可能对邻近的CFG桩复合路基产生影响。

了解这些影响因素的作用机理和影响规律,对于保障高速铁路的安全运营、延长盾构隧道的使用寿命、以及优化两者共存的工程设计具有重要意义。

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地铁盾构下穿运营准高速铁路路基施工技术研究与应用发表时间:2019-04-28T10:02:19.233Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第36期作者:曾永双[导读] 随着城市规模的不断扩大,城市人口的快速增长,城市交通变得越发拥挤。

而城市轨道交通是一种快速、高效、节能的出行方式,受到国内外很多城市的青睐。

中交隧道工程局有限公司南京分公司南京市 210014摘要:为了研究地铁盾构下穿运营准高速铁路路基施工技术,依托广州市轨道交通二十一号线棠东站~黄村站盾构区间下穿广深准高速铁路路基工程案列。

提出先对既有铁路的工况、周边环境进行勘察,分析存在的风险,建立数值模型进行安全评估,控制盾构掘进地层变形影响涉及的各种参数,建立严密的监控量测系统技术,信息化管理施工,做好应急预案。

成功解决了地铁盾构下穿运营准高速铁路路基施工技术。

关键词:盾构;下穿;运营铁路路基;掘进参数;监控测量1 引言随着城市规模的不断扩大,城市人口的快速增长,城市交通变得越发拥挤。

而城市轨道交通是一种快速、高效、节能的出行方式,受到国内外很多城市的青睐。

目前我国很多城市都在建设或加大对城市轨道交通的投资力度,掀起了城市轨道交通建设的高潮。

鉴于此,盾构隧道穿越既有铁路线的现象就会经常发生。

另外,高速列车运行对铁路轨道的冲击力加强,穿越地层的地质状况较复杂,盾构施工引起的地面沉降和变形对铁路及周边建构筑物和管线将造成影响,因此,盾构穿越既有铁路路基的施工技术是有研究价值的。

2 工程概况2.1 地铁区间概况广州市轨道交通二十一号线工程西起广州市天河区,依次经过萝岗区、增城区,止于增城区的增城广场。

棠东站~黄村站区间(以下简称棠~黄区间)为本线的第三个区间,区间设计起点里程为DK3+761,设计终点里程为DK5+694.7,左线全长1884.7m,右线全长1933.9m。

棠~黄区间采用盾构法施工,由2台刀盘直径Φ6280mm的海瑞克土压平衡盾构机S928(左线)、S929(右线)一先一后分别进行隧道左右线掘进施工,双线均由棠东站始发,黄村站接收。

盾构隧道衬砌采用圆形预制钢筋砼管片拼装而成。

管片设计采用 “3+2+1”形式,即三块标准块、两块邻接块和一块封顶块,错缝拼装,采用弯曲螺栓连接。

管片外径6m(直径),壁厚0.3m,每环宽1.5m,管片背后同步注浆。

2.2 广深铁路概况根据《广深线广州至新塘增建市郊客运线工程施工图》及现场调查等资料,广深铁路为准高速铁路,铁路等级为一级,正线数目为4线,路基段碎石道床,电力牵引,限制坡度8‰,目前每日开行旅客列车217对,其中广深城际高速列车96对(含备用线16对),直通车13对,长途旅客列车108对。

广深间旅客运输主要由时速200公里的新型国产“和谐号”电动车组担当,在客流高峰期平均每10分钟就有1对“和谐号”高速列车开行。

广深铁路设计时速为200km/h,现状棠~黄区间下穿路段运行时速约120~160km/h。

广深铁路轨道道碴为一级碎石道碴,厚度50cm(30cm面碴,20cm底碴),60kg/m钢轨。

图1 广深铁路轨道结构概况及地铁下穿段铁路现状2.3 棠~黄区间与广深铁路的相对位置关系图2 广深铁路与地铁区间下穿段相对位置关系平面图棠~黄区间下穿广深铁路的位置在东环高架与广园快速路交叉口西侧位置,共4股轨道,从南向北依次为Ⅱ线、Ⅰ线、Ⅳ线、Ⅲ线,线间距分别为5.1m、7.2m、5.2m。

盾构区间隧道在广深铁路下穿段左右线坡度均为25‰,左线最小转弯半径389m,右线最小转弯半径368m,左线覆土厚度在18~18.6m之间,右线覆土厚度在18.4~18.9m之间,线间距约34m,左右线分别与铁路线路夹角约为62°、64°。

2.4 工程水文地质条件图3 广深铁路与地铁区间下穿段相对位置关系竖向图(地质纵断面图)场地地下水类型主要有第四系孔隙水和基岩裂隙水,主要含水层为冲洪积粉细砂层<3-1>、中粗砂层<3-2>、砾砂层<3-3>和卵石层<3-4>,地层基本分布连续,局部缺失,厚度不大,砾砂<3-3>局部分布。

砂层水一般覆盖有黏性土层,地下水略具承压性,根据抽水试验成果及地区经验,砂层为中等透水,强~中风化岩为风化裂隙水,为弱~中等透水地层。

地表水以下多有黏性土与含水层相隔,地表水与地下水水力联系不大。

地表水体的补给主要靠降水和人工补给总体上,沿线地表水对该区间工程影响不大。

区间下穿广深铁路段,洞身上方主要地层为残积土层、全、强风化粉砂岩,粘性土,层厚5~7m,透水性较差,起到了很好的隔水作用,有利于控制地面沉降。

2.5 工程安全风险控制等级划分按照《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》(GB50625-2011)、《广州市地下铁道总公司安全风险管理办法》(穗铁企【2013】157号)和广州市地下铁道总公司《关于再次明确落实地铁工程重大风险分析与评估工作要求的函》穗地铁建总办【2014】620号)的要求,盾构区间下穿广深铁路属于广州地铁总部级Ⅱ级风险。

棠东站~黄村站区间工程重大安全风险统计表3 工程难点及风险分析地铁盾构掘进需要连续不间断的施工,广深铁路是国内最繁忙的铁路线路之一,无法停运给予足够的盾构掘进通过时间,现场条件和时间节点也不具备对既有铁路进行提前加固。

棠~黄区间盾构掘进只能在广深铁路正常运营和没有提前加固的情况下施工,只能完全依靠盾构掘进施工技术管控确保工程安全。

国内外大量盾构施工实践表明,盾构施工或多或少都会挠动地层而引起地层移动而导致不同程度的地面沉降。

从现场踏勘来看,广深铁路所采用的为有碴轨道,其能够承受的沉降限值铁路部门已经有明确的规范依据,在此主要就可能引起铁路路基沉降的原因进行分析。

地面沉降的基本原因是盾构掘进所引起的地层损失和隧道周围地层受到挠动或剪切破坏的再固结。

地层损失引起的地面沉降,大都在施工期间呈现出来。

而再固结引起的地面沉降,在砂性土中呈现较快,在粘性土中则要延续较长时间。

3.1 地层损失地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积与竣工隧道体积之差,周围土体在弥补地层损失中发生地层移动,引起地面沉降。

引起地层损失主要因素为:(1)开挖面土体移动。

当盾构掘进时,开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向力,开挖土体向盾构内移动,引起地层损失而导致盾构上方地面沉降;当盾构推进时,如作用在正面的土体的推力大于原始侧向力,则正面的土体向上、向前移动,引起地层损失(欠挖)而导致盾构前上方土体隆起。

(2)土体挤入盾尾空隙。

由于盾尾后面隧道外周空隙中压浆不及时,压浆量不足,压浆压力不恰当,使盾尾后周边土体失去原始三维平衡状态,而向盾尾空隙中移动,引起地层损失。

(3)改变推进方向。

盾构在曲线推进、纠偏、抬头推进或叩头推进过程中,实际开挖面不是圆形而是椭圆,因此引起地层损失。

(4)盾构移动对地层的摩擦和剪切。

(5)在土压力作用下,隧道衬砌产生的变形也会引起少量的地层损失。

3.2 受扰动土的固结盾构隧道土体受到盾构施工的扰动后,便在盾构隧道的周围形成超孔隙水压力区(正值或负值)。

当盾构离开该处地层后,由于土体表面压力释放,隧道周围的孔隙水压力便下降。

在超孔隙水压力释放过程中,孔隙水排出,引起地层移动和地面下降。

此外,由于盾构推进中的挤压作用和盾尾后的压浆作用的施工因素,使周围地层形成正值的超孔隙水压区。

其超孔隙水压力,在盾构隧道施工后的一段时间内复原,在此过程中地层发生排水固结变形,引起地面沉降。

土体受扰动后,土体骨架还会有持续很长时间的压缩变形,在此过程中发生的地面沉降称为次固结沉降。

3.3 应对措施从盾构法施工引起地面沉陷的原因可以看出,控制盾构施工参数如盾构姿态、推力、推速、正面土压、出土量、同步注浆量和压力及二次注浆等,可有效地抑制其引起的地面沉陷。

4 建立数值模型进行下穿铁路安全影响评估盾构隧道以一定的斜角下穿广深铁路,形成一个盾构隧道与铁路空间交叉的复杂三维空间模型,其“空间效应”显著。

对于这种盾构隧道下穿铁路的立体交叉问题,采用三维分析方法更加合理。

因此,本工程的盾构隧道下穿对广深铁路结构的安全影响分析采用国际上通用的大型数值分析软件MIDAS/GTS进行。

基于盾构隧道工程与既有铁路的空间位置关系、隧道与铁路路基的几何尺寸、场地岩土体的强度属性等条件,建立了盾构隧道开挖对铁路路基影响的数值模型,并考虑了列车动荷载,进行了隧道掘进对既有铁路路基的沉降影响分析研究,数值模拟分析结果表明:(1)隧道开挖引起的地表位移均为沉降,没有地面隆起现象,盾构隧道开挖引起的轨道沉降整体呈现出一个“w”的形状,两盾构隧道上方地面沉降最大,其它地方沉降相对较小。

由于盾构隧道与既有铁路的相互不利影响,导致铁路路基处的沉降值明显大于其它普通地段盾构隧道开挖引起的地表沉降值。

最大地表沉降为-6.3mm,轨面最大沉降为-5.6mm,大于经常保养小于临时补修的标准,需做好轨面监测,必要时进行保养。

(2)各股轨道相邻钢轨的钢轨沉降差均小于1mm,满足经常保养标准的6mm控制值。

(3)轨道最大水平位移值为1.2mm,各股轨道的相邻钢轨轨距差处于-0.2mm~0.2mm,满足经常保养标准的-4~+6mm控制值。

(4)10m钢轨长度内轨面高程差最大值为2.6mm,满足经常保养标准的控制值6mm。

(5)综上所述,盾构施工下穿广深铁路,能够满足铁路运营进程保养标准,但地铁施工必要采取一些可行的措施确保铁路部门运营的安全,降低风险。

5 施工管控措施5.1 编制科学合理的监测方案并进行严密的监控量测在盾构下穿广深铁路前,结合地铁盾构施工和广深铁路运营技术要求,编制科学合理的监测方案并经过专家评审。

严格按照监测方案的要求,对广深铁路监测点进行布设,下穿过程中严格按照监测方案进行监测,并委托铁路部门对下穿区域轨道几何尺寸进行监测。

5.2 实行信息化施工盾构穿越广深铁路过程中及之后,均有效监控铁路路基沉降情况,同时以监测数据指导盾构掘进参数的设置,信息化施工。

建立数据收集、信息处理、工程评价反馈机制,对监测数据及时整理分析,具备实时分析数据、综合利用数据的能力,并依据信息的使用效果提供工程评价,并及时调整盾构掘进施工参数和施工工艺。

5.3 做好应急预案下穿施工前,根据实际情况与铁路部门协调做好应急预案(如列车限速、回填道砟等措施),确保铁路运营的绝对安全。

在盾构下穿广深铁路前,积极与铁路部门沟通,利用铁路运营天窗时间将应急物资道碴提前放置施工现场。

图9 现场应急道碴储备及转运5.4 盾构下穿广深铁路前建立试验段隧道下穿车陂路段的水文地质条件与下穿广深铁路段的类似,因此,选取下穿车陂路段作为试验段,建立地面沉降量与盾构掘进参数之间的关系,总结沉降控制措施,为过广深铁路提供可靠的技术依据,确保盾构施工安全通过。

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