软土地层地铁盾构下穿车站咽喉区施工技术

1、软土地层地铁盾构下穿车站咽喉区施工技术摘要：近几年，随着地铁的快速发展，施工面临着更多极端土质。西安地铁4 号线在饱和软黄土层中下穿陇海铁路西安道岔咽喉区”，首次短距离穿越西城高 速铁路、徐兰高速铁路西宝段，下穿软土地层达6千米，攻克了轨道无加固条线 下穿运营铁车站的世界难题，确保了高铁运营线路地面沉降量控制要求，施工安 全平稳，可供类似工程参考。关键词：地铁施工；滚钩；车站咽喉区中图分类号：G232文献识别码：A工程简介西安地铁4号线为南北走向，在西安火车站可换乘，车站设在地下，共2层， 隧道宽11米，衔接了很多重要的交通枢纽，车站所在地距离渭河进，主体与站 台通过暗挖通道相连，设4个通道以

2、供联络，明挖部分长226.2米，宽26.6米， 高15.95米，主体覆土 4-6米，隧道覆土 12-14米，线间距58.5米。西安地铁4 号线采用B型车，是首次在国内城市地铁中不进行地表处理的轨道工程，下穿了 大厚度湿陷性黄土段共达6千米，攻克了轨道无加固条线下穿运营铁车站的世界 难题。工程特点与难点在此次工程中，西安地铁4号尚新路至北客站盾构区间左右双线成功下穿西 高铁路涵洞，且第一次在软黄土层穿越陇海铁路西安站道岔咽喉区”，其中的难 点包括：（1）此“咽喉区为浅覆土施工区段，因其最小深度为7米左右，隧道容易上 浮（2）下穿的区域距离渭河近，地下水汇集速度很快，容易造成地面沉降的情 况，另外

3、此区域为饱和软黄土地层，土壤含水量高、灵敏性也高，除此之外因其 土壤颗粒细，具有抗剪强度低和流动性等特征，对于施工来讲，容易造成湿陷性 沉降或开挖面失稳等情况。（3）不能准确确定土体是否达到可操作固定程度，盾构在若要在土体中掘进， 对于安全施工具有很高的要求。（4）盾构穿越施工隧道曲线增加了对土体的扰动。关键技术3.1参数与姿态控制参数控制是极其重要的一项关键技术，只有控制好盾构掘进的参数，才能有 效减少地表沉降，才能减少盾构掘进对土体的干扰作用，在此笔者认为应从四个 方面控制参数：1.同步注浆、二次注浆。在注浆中，应当对每一环的注浆量进行 控制，控制在5立方米以上，压力0.16-o 03兆帕

4、在进行二次注浆时，应当把凝 固时间控制在40s、压力0.3-0.4兆帕。2.采用土压平衡方式。土仓压力影响着盾 构是否能顺利上跨运营隧道的实施，在掘进时，淫荡根据具体情况和地质进行计 算，计算得出的土压再提高0.02兆帕即可掘进，在掘进时，上部土压的波动应当 在0.01兆帕。3.控制土仓压力以及出渣量。土仓压力的变化应当予以重点关注， 而可以通过控制螺旋机的转速，或者通过控制掘进速度改变可以改变土仓内渣土 量，保证开挖面与土仓压力之间达到平衡压力，保证稳定程度。掘进时的出渣量 应当控制在461立方米，防止出现隆起或沉降。4.控制推进推力、速度与刀盘转 速。总推力控制在11000-16000千牛

5、，转速1-1.5,根据实际情况计算，保持均衡 可连续性的推动。由于在软土地层中，土质含水量高、强度低，应当首先保证浆 液的流动性和塌落度问题，根据土质条件，用相容性强的水泥，保障粉煤灰的含 量减少，流动性降低，时坍塌度降低。3.2监控量测在施工时，根据西安铁路局营业线施工安全管理实施细则，并且结合实 际、结合以往的盾构下穿车站咽喉区的案例确定检测预警报警值，采用实时检测 的方式，对监测数据频率进行最高每两小时一次的动态调整，且因为距离渭河十 分近，容易出现涌水情况发生，故设置监测点超过300个，确保地铁2号线正常 运行，也确保达到无水作业。本工程使用了机器人手臂挖掘和自动化检测设备， 采用的设

6、备时全自动检测仪，两个机器人全天候待在地下，检测轨道结构的位 移以及地面沉降问题，每几分钟就可传送一组数据，一旦超标，立刻报警，精确 度0.5；在合规标准内，也能自动搜索踩点，及时反馈数据和采集信息，此外， 其检测内容包括轨道、水平位移、路肩沉降及接触网的多个方面。4.措施与技术总结4.1方案、盾构始发与到达作为一项高密度技术操作，下穿道岔咽喉区需要在事前制定周密的计划，包 括监测方案与施工方案都应考虑在内。在制定设计方案时，应当对线路和站位等 进行比选，仔细分析地质水文条件以及比如站房等其他的地基处理、咽喉区平面 位置、使用情况等。此外，还应当对可行性与换乘的方便程度进行对比。只有在 确定了

7、上述各个要素的情况下才能确定线路方案，防止线路对各个方面影响过大 1。在软土层地区，往往应当对地基进行加固，但在西安地铁4号线的施工中， 首次突破了这一限制，在湿陷性黄土底层，对轨道施行无加固下穿。但是，就算 不考虑加固方案，也应当建立三维模型，计算盾构下穿可能引起的其他问题，才 能有效在必要时调整方案。同时，应当在施工时设立实验性方案，确定好穿越时 间，与此同时，和铁路部门沟通，确定施工时间，还应对咽喉区进行限速。地表 沉降的影响范围应当明确，在软土地层中，因为其土质是粉质性黏土，盾构的始 发和接收是其中难点，要确保盾构机能在软土中行进，应当对推进数据进行监控 和优化以减少沉降，以达到更好的

8、效果。应当利用同步注浆技术，进行土压平衡， 减少对土体的干扰，也就减少了土体损害，在上文中笔者已经提及，在此不做赘 述。此外，因为其可能伴随上层滞水水量丰富的情况，也可以通过同步注浆，加 大压力，但应当把数值控制在下部1.5巴、上部2.5巴，避免发生管片上浮情况 的发生2。4.2操作控制与机械保养本工程在针对下穿活动与下穿中，选用了新技术的盾构机，超挖量适中，盾 构机内采用了两种检测方式，主检测方式是自动化检测，在此基础上，又增加了 人工检测，双重保险，双份安全3。除此之外还有一系列供计划顺利实施的针对 性策略，比如对管片设计进行适用性调整、增设注浆孔、提高刀盘开口率、增加 推动装置等一系列措

9、施。同时，西安地铁4号线还使用了质量密度江大的单液浆。 笔者认为，前期的准备工作与维护工作也十分重要，只有确保设备的稳定运行才 能确保盾构以最佳状态进入。4.3技术配合只有各方面进行专业技术配合，才能最大程度的确保施工完成。首先，在计 划的制定与线路的研究方面，设计部门应当联合铁路部门一起，对总体方案进行 设计和改进，确保速度、条件、运营综合条件等处在可接受范围内。其次，咨询 人员应当进行书记模拟，确保下穿咽喉区处在可控范围，由多方共同决定和更改 方案。对于监测点的布设，也应当进行技术配合，由多方一起检测和复合数据。 最后应当在开工前组建检测报警分析小组，对施工实施进行全过程监控，监测单 位还

10、应当与铁路检测部门保持联系，精准掌握沉降情况。对于报警系统与应急预 案，在开工之前应当对所有人员进行告知，书面记录，每日的监测数据应当通过 物联传达至所有相关单位，备份纸质版5。结束语西安地铁4号线软土地层下穿咽喉区的顺利进行为我们提供了一个很好的启 示作用，管理方案和技术操作都趋于成熟。深入分析软土地层盾构技术，能够提 高盾构的整体施工效果，更好保障施工质量，希望我国地下隧道施工技术能够更 好地发展，解决更多世界性施工技术难题。参考文献戴志仁，任建，李小强，王天明.富水砂卵石地层盾构隧道穿越铁路咽喉区道 岔群技术研究J.隧道建设(中英文)，2019，39 (6)： 1005-1013.刘秋芳.市区某地铁站地下空间的结构设计J.工程建设与设计,2019(13):34-36.徐冬林.软土地层中地铁盾构施工引起地表沉降的研究