关于风险预控在盾构法下穿铁路施工中的探讨

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1、关于风险预控在盾构法下穿铁路施工中的探讨【摘要】本文主要以盾构法施工穿越孟宝铁路为例，采用风险预控方式针对主要风险因素制定相应措施，顺利通过孟宝铁路施工，为同类工程施工提供了一定的经验借鉴。【关键词】盾构下穿铁路风险预控注浆加固1工程概况平煤七星至姚电公司皮带输煤通道中4#转运站～5#转运站地下输煤通道全长1392.83m，区间纵坡为-1.49%～-0.77%～+0.36%，盾构穿越孟宝铁路的里程为K2+176.9～K2+167.9，穿越长度为9m，该区段纵坡为-1.49%，穿越段隧道设计顶板距

2、地面最小垂距为5.2m，最大垂距8.4m。孟宝铁路上有货运和客运火车行驶，隧道穿越石灰岩，隧道上覆主要为粉质粘土层和石灰岩。由于孟宝铁路位于隧道正上方，且路基和轨道不能承受较大的地层扰动，给隧道施工带来了较大的安全隐患。2该地层盾构施工特点7孟宝铁路下方土层盾构施工主要有以下的一般规律：（1）设备磨损；盾构在灰岩中掘进对刀具的冲击和磨损都较大，每掘进250～350m须更换刀具，但是盾构机从始发到进入孟宝铁路范围仅掘进100.1m，刀具情况处于良好的运作状态，不需要进行换刀。（2）地层变形规律；盾

3、构穿越地层主要为石灰岩，岩体比较坚硬，围岩的自稳性好对地层扰动较小，盾构施工形成的横向沉降槽宽度相对较小，影响范围相对较小。据以往施工中该种地层监测，地表沉降主要集中在盾构隧道正上方2倍隧道直径范围内。3盾构施工风险预控制3.1盾构掘进施工控制盾构安全通过孟宝铁路的首要措施是加强掘进参数的控制，使盾构以最佳状态通过，最大程度的减小对孟宝铁路的影响。盾构掘进时的控制主要遵循以下原则：加强施工设备管理，确保盾构连续匀速穿越；严格控制出渣量；保证注浆回填饱满（含二次注浆）；调整好盾构姿态。（1）采用快

4、速通过方法能减小对地层的扰动。因此在过此建筑物掘进速度控制在30～40mm/min，地面有列车通过时，通过地面电话通知盾构司机停止掘进。（2）施工中，及时根据反馈的施工监测数据，对于参数不断优化调整。主要的参数调整优化措施如下：71）采用以滚刀、周边刮刀为主的刀盘切削土层，以低转速、大扭矩推进。2）适当提高掘进土压力以防止塌陷，并在掘进中不断调整优化。3）土仓压力通过采取设定掘进速度、调整排土量或设定排土量、调整掘进速度两种方法建立，并应维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力稳定平衡。4）

5、盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推进力、转速（扭矩）来控制，排土量则主要通过调整螺旋输送机的转速来调节。在实际掘进施工中，应根据地质条件、排出的碴土状态，以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整优化。5）掘进时采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性，密切观察螺旋输送器的栓塞和出土情况以调整添加剂的掺量。6）在盾构掘进速度一定的情况下，主要通过调整螺旋输送机的转速，调整出土量的大小，以达到维持土仓压力的平衡。做好土量管理工作，对每环出土量进行测定，出土量控制在一定范围内。保持盾构机良好的姿态。（

6、3）盾构在通过孟宝铁路前，对盾构机及后配套系统要进行仔细全面检修，确保通过时不出现机械故障，并对可能产生的故障预先做好修理准备，备足主要零配件，减少过孟宝铁路停机检修的风险。（4）在整个盾构掘进施工期间，派专人监控出土量，每环（1.5m）出碴量控制在55m3以内，（考虑泡沫剂等碴土改良材料带来的扩散系数取1.2）。穿越期间尽量减少盾构纠偏量，使盾构机均衡匀速施工，以减少盾构施工所产生的风险影响。3.2注浆加固控制7为保证盾构穿越孟宝铁路时地表的稳定，进行注浆加固。注浆控制采用同步注浆和二次注浆。

7、当管片脱离盾尾后，在土体与管片之间会形成环形空隙。同步注浆的目的是为了尽快填充环形间隙使管片尽早与地层共同作用，防止地面变形过大而危及周围环境安全，同时作为管片外防水和结构加强层。并在盾尾通过后及时进行二次注浆，确保同步注浆的质量。根据长期盾构施工经验，注浆量每环（1.5m）控制在6m3左右，注浆压力0.2Mpa以上，最大程度利用同步注浆填充满管片背后间隙。3.2.1同步注浆（1）同步注浆方法、工艺；壁后注浆装置由注浆泵、清洗泵、储浆槽、管路、阀件等组成，安装在第一节台车上。当盾构掘进时，注浆泵

8、将储浆槽中的浆液泵出，通过四条独立的输浆管道，通到盾尾壳体内的4根同步注浆管，对管片外表面的环行空隙中进行同步注浆，在每条输浆管道上都有一个压力传感器，在每个注浆点都有监控设备监视每环的注浆量和注浆压力；而且每条注浆管道上设有两个调整阀，当压力达到最大时，其中一个阀就会使注浆泵关闭，而当压力达到最小时，另外一个阀就会使注浆泵打开，继续注浆。注浆量和注浆压力的大小可以实现自动控制和手动控制，手动控制可对每一条管道进行单个控制，而自动控制可实现对所有管道的同时控制。7（2）注浆材料及配比设计；①注浆