CN110107303A - 浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制方法，采用隔离条形基础，辅以防护性钢便桥以及一系列盾构加强措施实现浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制，通过钢便桥支撑起铁路股道，增加了既有高速铁路的轨道刚度，减少了下方盾构施工带来的不利影响，通过隔离条形基础的实施，隔断了既有高速铁路与盾构隧道之间的相互影响，同时起到路基土体加固作用，满足结构的沉降与变形要求，实现现有高速铁路的运营安全，还通过二次注浆、加强管片配筋与抗裂性能等一系列盾构加强措施，增加结构与土体刚度，进而减少施工变形。该方法施工周期短，在高速铁路正常运营的同时，确保了盾构施工的安全。本申请实现了该施工领域的技术突破。

Description

浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制方法

技术领域

本申请涉及盾构隧道施工维护技术领域，尤其是涉及一种浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制方法。

背景技术

近年来随着我国城市化进程的不断发展，投入运营的地铁线路数量不断增多，地铁工程在建设工程中不可避免地遇到越来越多的施工问题，尤其是高铁运营铁路与周边地铁进行交叉建设的情况越来越多，为铁路正常运营与盾构施工建设带来了新的威胁与挑战。

国内现有的地铁下穿工程多为盾构垂直相交运营铁路，而当盾构与运营铁路斜交角度较小时，则盾构穿越铁路时产生的影响范围加大，对施工控制标准将更为严格；同时当盾构埋深较浅，盾构推进施工时将对上部土体产生更大的扰动，推进导致的较大变形将直接威胁运营高速铁路的行车安全，对于此类型的下穿工程国内尚未有有效的施工措施进行沉降变形控制。

因此，本申请针对浅覆土盾构下穿高铁运营线路的施工状况，提出保障高速铁路正常运营与盾构施工安全的一系列施工控制措施，有效地抑制下穿过程中沉降变形的不利影响。

申请内容

本申请的目的在于提供一种浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制方法，实现在盾构下穿段与高速铁路运营段竖向净距较小的情况下对地面沉降变形的控制，保障既有高铁线路的正常运营与盾构施工安全。

本申请所采取的技术方案为：

一种浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制方法，其特征在于包括以下步骤。

步骤1：施作防护性钢便桥；

步骤2：施作隔离条形基础；

步骤3：实施盾构加强措施。

钢便桥整体横跨运营高铁线路与盾构下穿段，由D型施工便梁、临时支墩和工字钢组成，钢便桥支撑起铁路股道，增加铁轨刚度。隔离条形基础为钢箱梁形式，条形基础两端设置承台，承台下设置纵向两排钻孔灌注桩，隔离条形基础上设置橡胶垫圈与钢便桥连接，使钢便桥形成简支梁结构受力形式。

步骤1主要包括以下步骤：

步骤1.1施作临时支墩：在路基坡面施作临时支墩，为尽量降低施工对运营铁路的影响，临时支墩可选用支撑刚度大、占地少的刚性支座形式。

步骤1.2架设钢便桥：在临时支墩上架设防护型钢板，铁路股道下铺设D型施工便梁作为防护性钢便梁，并通过工字钢与防护型钢板连接。

步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1施作支承桩基结构：

在路基坡脚处施作两排纵向布置的钻孔灌注桩，于桩基顶端施作承台以便均化上覆荷载，桩基下端伸入持力岩层，确保上覆荷载传递至地基深处。钻孔灌注桩距离运营铁路中心线的最小净距应不少于5m，以便为大跨径的条形基础提供施工空间。钻孔灌注桩具有施工快速，机械化施工扰动小等特点，可以有效降低施工过程对高铁线路的运营影响。

步骤2.2开挖路基土并施作隔离条形基础：

在隔离条形基础设置位置开挖股道下的路基土施作隔离条形基础，隔离条形基础横跨运营线路与盾构下穿段，采用钢箱梁形式，可以有效解决跨度过大的问题。隔离条形基础上端通过橡胶垫圈铺垫与钢便桥连接，其下端通过支座与承台连接以盖梁形式支撑上部的钢便桥。

步骤2.3路基土回填：

路基土回填后，隔离条形基础整体成型。

步骤3具体包括以下步骤：

步骤3.1加强下穿段管片：

下穿段范围内的钢筋混凝土管片采用加强型配筋，采用6.8级螺栓进行加强。下穿段管片加入钢纤维，增强其抗裂性能。

步骤3.2加强注浆：严格控制注浆标准以提高二次注浆效果，并及时进行监测，根据监测情况及时进行二次补充注浆。

通过一系列盾构加强措施，抑制浅覆土盾构施工过程中的地面沉降变形。

本申请的有益效果在于：

本申请采用隔离条形基础，辅以防护性钢便桥以及一系列盾构加强措施实现浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制，通过钢便桥支撑起铁路股道，增加了既有高速铁路的轨道刚度，减少了下方盾构施工带来的不利影响，通过隔离条形基础的实施，隔断了既有高速铁路与盾构隧道之间的相互影响，同时起到路基土体加固作用，满足结构的沉降与变形要求，实现现有高速铁路的运营安全，还通过二次注浆、加强管片配筋与抗裂性能等一系列盾构加强措施，增加结构与土体刚度，进而减少施工变形。该方法施工周期短，在高速铁路正常运营的同时，确保了盾构施工的安全。此外国内针对浅覆土盾构下穿高速铁路尚无有效的施工控制措施，本申请实现了该施工领域的技术突破。

附图说明

图1为本申请实施例提供的钢便桥结构的立面示意图。

图2为本申请实施例提供的钢便桥结构的侧面示意图。

附图标记说明：

1—钢便梁；

2—隔离条形基础；

3—支座；

4—承台；

5—钢筋混凝土钻孔灌注桩；

6—盾构隧道；

7—橡胶垫圈；

8—工字钢；

9—临时支墩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步描述。

实施例

某地铁区间盾构线路出某车站后采用2个半径300m的平面曲线下穿某高速铁路区间。盾构隧道6顶部与该高速铁路路基竖向最小净距约4.2m，下穿区段隧道洞身地层为强分化泥岩，洞顶为粉质黏土层。线路纵坡为9.184‰，盾构顶埋深6.90m～8.06m。由于高速铁路沉降变形控制标准十分严格，为了控制在盾构施工过程中地基土的沉降变形以及保障高铁线路的正常运营，采用本申请提供的浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制方法进行处理，包括以下步骤：

步骤1：施作防护性钢便桥，钢便桥结构的立面和侧面示意图分别如图1和图2所示；

步骤2：施作隔离条形基础2；

步骤3：实施盾构加强措施。

步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1施作临时支墩9：在路基坡面施作临时支墩9，为尽量降低施工对运营铁路的影响，临时支墩9可选用支撑刚度大、占地少的刚性支座形式。

步骤1.2架设钢便桥：在临时支墩9上架设防护型钢板，铁路股道下铺设D型施工便梁作为防护性钢便梁1，并通过工字钢8与防护型钢板连接。高速列车运行产生的荷载通过钢便梁1传递至防护型钢板，再由防护型钢板传递至临时支墩9。钢便桥一方面提高了钢轨自身的刚度减少其自身的变形，同时起到支撑起铁路股道的作用，为下一步对路基土体与隔离条形基础2的施工做准备。

步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1施作支承桩基结构：

在路基坡脚处施作两排纵向布置的钻孔灌注桩5，于桩基顶端施作承台4以便均化上覆荷载，桩基下端伸入持力岩层，确保上覆荷载传递至地基深处。钻孔灌注桩5距离运营铁路中心线的最小净距应不少于5m，以便为大跨径的隔离条形基础2提供施工空间。

步骤2.2开挖路基土并施作隔离条形基础2：

在隔离条形基础设置位置开挖股道下的路基土施作隔离条形基础2，隔离条形基础2横跨运营线路与盾构下穿段，采用钢箱梁形式，可以有效解决跨度过大的问题。隔离条形基础2上端通过橡胶垫圈7铺垫与钢便桥连接，其下端通过支座3与承台4连接以盖梁形式支撑上部的钢便桥。

步骤2.3路基土回填：

回填路基土，路基土回填后，隔离条形基础2整体成型。隔离条形基础2一方面使钢便桥形成简支梁结构受力形式，可以有效保证制动力情况下条形基础盖梁的稳定性，减少铁路股道的变形，另一方面将铁路轨道结构与盾构施工过程进行隔离，与钻孔灌注桩5共同起到加固土体的作用，抑制盾构下穿时路基的沉降变形，保证高速铁路的正常运营。其施工周期短，机械化程度高，对既有铁路的结构干扰少的特点可以有效保证高速铁路在施工过程中的正常运营。

步骤3具体包括以下步骤：

步骤3.1加强下穿段管片配筋与抗裂性能：

下穿段范围内的钢筋混凝土管片采用加强型配筋，采用6.8级螺栓进行加强。下穿段管片加入钢纤维，增强其抗裂性能。

步骤3.2加强注浆

下穿段管片增设注浆孔以提高二次补充注浆效果，并及时进行监测，根据监测情况及时进行二次补充注浆，通过预留注浆孔对周边土体进行注浆加固以控制沉降与变形进一步发展。

进一步，可以提高同步注浆标准：

同步注浆浆液材料采用≥42.5普通硅酸盐水泥，浆液性能应保证稠度9～10cm，凝结时间3～4h，7天强度≥0.4MPa，14天强度≥1.0MPa，良好的注浆材料性能可以保证土体加固效果。注浆压力控制在0.3～0.35Mpa，注浆量控制在3.0～3.5m3/环，若遇到砂土层可以根据注浆压力加大注浆量，达到初步加固土体的效果。

进行二次注浆时：

二次注浆浆液材料以水泥浆为主，双液浆为辅，注浆的浆液要有一定的粘度，凝固要快，收缩要小，可以明显提高土体加固效果。双液浆采取的配比应为水泥浆与水玻璃体积1:1，水玻璃用水稀释1:3，水泥浆水灰比1:1。注浆量控制在0.5～1.0m3/环，适量多次注入，根据注浆压力及监测进行动态调整。在管片脱出盾尾5～10环后可及时进行二次注浆，进一步提高加固土体效果。

上述对实施例子的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例进行各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请的揭示，不脱离本申请范畴所做出的改进和修改都应该在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制方法，其特征在于，包括以下三个步骤：

步骤1：施作防护性钢便桥；

步骤2：施作隔离条形基础；

步骤3：实施盾构加强措施；

其中，钢便桥采用D型施工便梁、临时支墩和工字钢，其整体横跨运营高铁线路与盾构下穿段，并支撑起铁路股道，增加铁轨刚度；隔离条形基础采用钢箱梁形式，并在两端设置承台，承台下设置纵向两排钻孔灌注桩，同时隔离条形基础采用橡胶垫圈与钢便桥连接，使钢便桥形成简支梁结构受力形式。

2.根据权利要求1所述的浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制方法，其特征在于，步骤1包括：

步骤1.1施作临时支墩：在路基坡面施作临时支墩；

步骤1.2架设钢便桥：在临时支墩上架设防护型钢板，铁路股道下铺设D型施工便梁作为防护性钢便梁，并通过工字钢与防护型钢板连接。

3.根据权利要求1所述的浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制方法，其特征在于，步骤2包括：

步骤2.1施作支承桩基结构：在路基坡脚处施作两排纵向布置的钻孔灌注桩，于钻孔灌注桩桩基顶端施作承台，与钻孔灌注桩桩基下端伸入持力岩层，确保上覆荷载传递至地基深处；

步骤2.2开挖路基土施作隔离条型基础：在条形基础设置位置开挖股道下的路基土施作隔离条形基础，隔离条形基础采用钢箱梁形式横跨运营线路与盾构下穿段，条形基础上端通过橡胶垫圈铺垫与钢便桥连接，其下端通过支座与承台连接以盖梁形式支撑上部的钢便桥。

4.根据权利要求3所述的浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制方法，其特征在于：步骤2.1中，钻孔灌注桩距离运营铁路中心线的最小净距应不少于5m，以便为大跨径的条形基础提供施工空间。

5.根据权利要求3所述的浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制方法，其特征在于，步骤2.2之后还包括：

步骤2.3路基土回填：

路基土回填后，隔离条形基础整体成型。

6.根据权利要求1所述的浅覆土盾构下穿高速铁路的变形控制方法，其特征在于，步骤3包括：

步骤3.1加强管片强度：下穿段范围内的钢筋混凝土管片采用加强型配筋，并采用6.8级螺栓进行加强，同时下穿段管片加入钢纤维，增强其抗裂性能；

步骤3.2加强注浆：下穿段段管片增设注浆孔，并严格控制注浆标准以提高二次注浆效果，同时及时进行监测，并根据监测情况及时进行二次补充注浆。