[發明專利]三線并行下穿鐵路干線隧道的盾構施工方法

有效

• 申請號: 200710050138.2
• 申請日: 2007-09-28
• 公開（公告）號: CN101126318A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 李林;陳強;崔學忠
• 申請（專利權）人: 中鐵二局股份有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳彥峰;熊曉果

技術領域

本發明涉及隧道施工技術領域，具體地說涉及一種三線并行下穿鐵路干線隧道的盾構施工方法。

背景技術

盾構法隧道施工是一種在地面下暗挖建造隧道的施工方法，由于盾構法施工具有施工速度快、洞體質量穩定、對周圍環境影響較小等優點，自其問世以來得到了飛速發展，現已廣泛應用于城市地鐵、市政、能源等工程領域中。盾構施工過程中會引起土體內應力的變化，改變土體結構強度，引起隧道周邊一定范圍內的地層移動，當施工隧道下穿鐵路時，不可避免地會對鐵路干線產生如隆起、沉降等不利影響。為了確保隧道施工和鐵路行車的安全，已有的施工方法所采取的措施有：嚴格控制并優化盾構施工參數，必要時采取輔助施工措施。如廣州地鐵二號線火車站-三元里區間隧道穿越廣州火車站站場，采用了嚴格控制盾構姿態、施工參數和充分壁后注漿的措施，控制地表下沉最大為5.4mm，軌面最大沉降為2.2mm，確保了安全順利穿越。北京涼水河南岸污水干線三路居-分洪道盾構隧道在砂卵石中通過，采用控制盾構施工參數，如控制推進速度(15mm/min)，加泥加泡和嚴格的同步注漿(180％)和二、三次注漿技術，成功將地表沉降控制在8mm。從既有工程實例來看，有單線或雙線盾構隧道下穿鐵路的工程，還未見有在列車時速140km/h未減速情況下三線小凈距隧道相繼穿越鐵路的盾構施工方法。三線隧道近接施工，無論三線同時施工或先后施工，必然存在復雜的相互影響，尤其是先建隧道將會受到后建隧道施工的影響，而且列車行駛的振動也會對隧道的應力重分布和地層位移產生顯著影響，給隧道施工增加了難度，屬復合近接施工問題。另一方面，在三線隧道相繼穿越鐵路的盾構施工過程中，存在對地層的多次擾動和影響的疊加，很容易使地表和鐵路干線的沉降超限，在鐵路運行不允許被中斷的情況下，三線隧道相繼穿越鐵路的盾構施工對于高速營運的列車存在著嚴重的危害。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能有效控制三線隧道近接施工的相互影響，使地表位移控制在限定范圍內，以保障隧道施工和鐵路運行安全的雙線鐵路列車動載下的三線并行隧道的盾構施工方法。

為了實現上述目的，本發明采用動靜力學的三維有限元數值仿真模擬試驗，分析了不同施工推進順序工況條件下的地表位移、隧道結構內力變化，鐵路列車振動對三孔盾構隧道的影響，并利用離心模擬試驗加以驗證；根據以上數值模擬及離心試驗，確定了以下技術方案：三線并行下穿鐵路干線隧道的盾構施工方法，包括有以下步驟：

(1)選擇盾構掘進順序

利用三維有限元對各施工順序和方法進行模擬，取自重應力場作為初始應力場，采用ANSYS軟件、D-P模型，計算各施工順序工況條件下的地表位移、結構內力變化，選擇最佳盾構掘進順序。根據模擬試驗結果選擇的盾構掘進順序為先逐一施工兩側的隧道，后施工中間的隧道，該施工順序工況條件的地表位移和結構內力變化最小，并且該施工順序也有利于配置施工場地和減少擾動影響次數。

(2)加固鐵路路基

按照實際工況，建立三維連續介質有限元模型，分析列車動載對隧道結構的影響，根據動應力的影響程度，采用不同的加固指標。軌枕下受動應力影響程度高，軌道兩側次之，可以采用旋噴樁將加固區域分塊。旋噴樁一方面可以限制漿液的擴散以保證加固效果，一方面可以隔斷盾構隧道推進過程中前方土體的壓力，有效控制隧道變形。

所確立的加固鐵路路基的具體方法為：三線盾構隧道下穿鐵路施工前，對下穿區域鐵路路基采取分區域加固的保護措施，線路兩側設置4.2m厚旋噴加固區，每側旋噴加固區由四排直徑為1.2m的旋噴樁相互咬合形成，咬合量為0.2m；旋噴樁起加固和隔斷及控制變形的作用。兩側旋噴加固區之間及其外側路基分層注漿加固。兩排旋噴樁之間范圍內為主加固區，注漿加固參數要求Ps≥1.0MPa；旋噴樁外側路基為次加固區，注漿加固參數要求Ps＝1.0MPa；主加固區至次加固區的加固要求逐漸降低，在強度及剛度上形成過渡。

線路下部主加固區的分層注漿工藝對鐵路線路的保護采取以下措施：

a采用分層注漿加固，層高為0.5～0.8m，實施第一層斜孔注漿，注漿孔與地面的夾角為30°，采用復合漿液，縮短膠凝時間，以控制注漿壓力和擴散范圍，減小注漿對基床的影響；

b第一層斜孔注漿完成后，進行下部深層注漿加固，注漿壓力和注漿速度應根據線路變形的監測數據進行調整。

線路外側的過渡區，應根據地形和地表建筑物情況，進行適當的注漿加固。

(3)加強管片配筋