地下穿越路基的变形控制理论与技术

④ 结论分析 在施工过程中采取相应的措施，可以科 学地降低顶进过程中产生的地面沉降。一 般采用减少土体损失量、调整顶管前部压 力、改善上部土体结构等方法。 堤面沉降的产生不仅取决于顶管顶进 所引起的土体损失，其他方面的因素也不 可忽视，比如土体扰动后的再固结、开挖 面蠕滑甚至坍塌等。
1、管棚超前支护 管棚是由钢管和钢拱架组成（如图3）。 沿着开挖轮廓线，以较小的外插角，向开 挖面前方打人钢管或钢插板，末端支架在 钢拱架上，形成对开挖面前方围岩的预支 护。其中长度小于10m称为短管棚，10～ 45m的钢管称为长管棚。钢管直径一般为 70—127mm，特殊情况下也可采用300mm 或600mm直径钢管。纵向两组管棚搭接的 长度应大于3m。
3、控制土体扰动 地下施工将对土体产生扰动，总的 来说，施工对土体的扰动是通过施工引起 的应力对土体作用而产生的。施工进度若 控制不当，扰动将使土体的强度、变形模 量等性能大为降低，引起较大的地层变形。 因此施工过程中要根据监测数据调整施工 进度，将土体扰动控制在一定范围内。
②针对路基沉降的技术措施 管棚钢管管径及排列设计：决定采用 (Φ219×6直缝钢管，管子中心距400mm， 每根长度40m。管棚钻孔和铺设管道，采用 地质矿产部勘探技术研究所研制、开发的 GBS—10型水平钻机及配套设备。管子内部 和外部空隙采用纯水泥浆回填注浆，起到 回填空隙、挤密土壤作用，使管棚与土壤 形成一版结体，抑制隧道掘进过程铁路路 基下沉。
3.气压法顶管穿堤施工及沉降控制（顶管下穿） ①工程概况： 污水处理厂管线施工，顶管穿越钱塘江 大堤。穿越大堤部分主要位于淤泥质粘土 夹少量粉砂层中管道上下以稍密，高压缩 性，高渗透性的粉土或粉砂为主。
②控制沉降的相关措施 a、对大堤进行预加固处理：为减少顶 管施工对大堤影响对穿堤管中心两侧各24 m防洪堤堤身进行压密注浆预加固和静压灌 浆后加固处理。具体大堤注浆加固布置详 见图1、图2所示。
②控制沉降的相关措施 A、加强同步注浆，确保控制地表铁路轨道隆 降。 B、控制掘进速度，减少对周围土体的拖带和 扰动影响。 C、二次注浆，要求采用双液注浆，控制后期 沉降的发展。
③实际效果 穿越铁路过程中单次最大隆沉量中心线 及断面最大隆起1．74 mm ，最大沉降 0．94 mm 。 在盾构穿越铁路施工的整个过程中，通 过事前详细了解各种情况，掘进中精心施 工，地表沉降和管片拼装质量都得到了较 好控制。
1、通惠河南岸污水干线穿越京包铁路(浅埋暗挖) ①工程概况 排水隧道断面全宽为8．20m，全高为3．85m，全长 为70.0m。 主体结构穿越地层，处于地下水位以下 地层主要以粉 质粘土、粉土为主，夹杂少量粘土。土壤含水量大，液性 指数>0．75，呈软塑状态。因此，土壤十分软弱，灵敏度 大，自稳性差，给施工带来很大困难。 浅埋暗挖施工
注浆目的能达到的目的： ①围岩防渗， 注浆填充围岩空隙，增加密实度，形成堵 水帷幕，减小围岩渗流量，提高抗渗能力， 降低孔隙水压力。②结构堵漏，降低注浆 体渗透性，堵塞结构渗透水流路径，防止 结构体表面渗透水。③地基加固，提高岩 土的力学强度和变形模量，恢复砼结构及 圬工建筑物的整体性。④防止并纠正建筑 物偏斜，通过注浆加固地基，使已发生不 均匀沉降的建筑物恢复原位。
图1 平面布置
图2 断面布置
b、通过变形观测，及时给顶管施工人员提供 调整顶管施工操作的各项参数依据，能更 准确地控制施工顶进速率，控制施工对土 体的扰动，保障堤身的整体稳定，分析和 预测堤基的沉降情况。
③实际效果 第三方监控所得的沉降数据中最大沉降 点的沉降量为19 mm，所测各点均在20 mm 以下，达到相关部门的要求。在穿堤施工 后，对大堤地表位移的观测数据显示，各 测点单次位移量一般在±3 mm以内，累计 位移也在5 mm以内，深层水平位移累计量 小于5 mm。可认为大堤水平向的变形很小， 对结构物的安全影响很小。
b、如何保证高填土路基(路堤)土壤稳 定性，避免土体水平位移，是抑制路基(路 堤)顶面下沉的关键技术。可以利用坡面锚 喷、长锚杆、注桨等加固措施解决。而主 体隧道在路基(路堤)下掘进过程中，尽量减 少对路基(路堤)土壤的扰动次数和扰动面积， 则是减少沉降过大不可忽视的重要方面。
2、大型盾构机地下穿越沪杭铁路施工技术 （盾构下穿） ①工程概况： 上海轨道交通9号线一期东岔道井～西 岔道井下行线在里程下DK20+657～ DK20+669处穿越沪杭铁路，距东岔道西出 洞口61．338m。工程采用三菱公司生产的 土压平衡盾构机源自文库东岔道井向西岔道井推 进，盾构穿越铁路覆土厚度9．0m左右。
管棚因采用钢管或插板做纵向与支撑， 又采用钢拱架做环向支撑，其整体刚度加 大，对围岩变形的限制能力较强，且能提 前承受早期围岩压力。
2、注浆法加固 注浆加固就是用压送的手段把具有一 定凝固时间的浆液注入到松散土层或含水 岩层裂隙中，浆液凝结后固结土的颗粒或 者充填岩层裂隙使围岩性质得以改善。从 注浆作用机理来看，可分为：渗透注浆， 劈裂注浆，强制注浆。
小导管超前注浆加固：为了保证隧道掘 进过程土体的稳定性，采取打小导管措施， 并根据土壤变化情况，分别加注水泥浆液 及GT系列化学浆液加固。
③实际效果 a、通过对管棚受力情况的现场实测数 据和理论分析，可以充分证明，采用“浅 埋暗挖”法施工大断面隧道工程时，管棚 可以有效地起到了将隧道掘进临空面上方 传下来的活荷载和土体自身荷载，向掘进 掌子面前后转移，起到抑制地面和土体竖 向位移的作用。