地下穿越路基的变形控制理论与技术

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1、地下穿越路基的变形控制理论与技术在查阅了大量地下穿越路基工程实例基础之上，选择了四个典型的工程，总结出这些工程实例中控制路基变形的工程技术，并对这些工程技术作了进一步的了解。1．工程实例1.1浅埋暗挖隧道下穿既有铁路⑴工程概况（1998年资料）通惠河南岸污水干线工程，是北京市政府为解决东郊地区严重水污染问题，改善人民居住环境和保护生态环境，向世界银行贷款而修建的。全长7893m。其中，70#-71#穿越京包铁路段，是本工程的最难点。工程穿越段正处于双线铁路十字枢解、木枕叉区。线路国内客、货运输十

2、分繁忙。铁路管理部门，对隧道施工要求慢点的时间周期，隧道开挖、掘进影响路基沉降的控制和要求是十分严格的。70#一71#段排水隧道，隧道断面全宽为8．20m，全高为3．85m，全长为70．Om。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。土壤含量大，液性指数（IL）>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。⑵主要施工工艺及施工技术措施要点管棚钢管管径及排列设计（如图1所示）：运用“有限元”方法计算，摸拟“浅埋暗挖”法穿越铁

3、路施工过程中，对几种工况条件下结构受力状态，进行计算分析、校核、验证后，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。图1管棚设置图示小导管(如图2所示)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

4、GT系列化学浆液加固。图2超前小导管刨面图⑶分析与结论管棚对抑制地面沉降和土体竖向位移起到了重要作用：由于70#71#段隧道，它穿越担负国内、国际重要交通运输的京包铁路线，铁路部门对穿越的施工工期要求非常严格，仅给20天的施工周期，限期完成。因此，对双联拱隧道的施工，就不能按照“浅埋暗挖”法一般的常规方法，一条隧道先行，待先一条隧道土体基本稳定后(沉降速率七天平均值<0.1mm／d)，再开挖另一条。而是采取从两端竖井，向内对头掘进的方法。虽然两条隧道先后掘进错距长度有10m，但是由于挖掘速度较快

5、，先一条隧道土体尚未基本稳定，后一条隧道的掘进就跟上来了，实际上和两条隧道同步挖掘没什么太大区别。特别是在对头挖掘将近合拢时，四个掌子面集中在一个狭长区段内，土体被扰动的严重程度要比常规大得多。根据以往经验，施工跨度8.2m隧道，地面沉降一般在40～80mm范围，这里指的是在原状土壤条件下。如果是回填土或被扰动过的土壤，地面沉降可能更大一些。但是，由于我们在隧道上方打了一排管棚，情况就大不一样了尤其是通过对管棚的回填注浆，使管子与土壤密贴，土壤在注浆压力作用下被压密、挤实，使管棚与附近土壤形成一

6、版结体，从而提高了强度，使土体竖向位移得到抑制。根据对东2和西2测点的观测，地面最大沉降值仅为25.7mm，较以往有较大幅度降低。加之铁路路轨采取了“五扣三束吊轨梁”加固措施，轨面监测最大沉降值始终没有超过15mm，两相邻轨面偏差不大于1．5mm，保证了铁路运营的绝对安全另外，由于土体竖向位移得到最大限度抑制，给采用“浅埋暗挖”法快速施工，创造了有利条件。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，在高填土铁路路基(路堤)下，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

7、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以及防止掘进过程中土体坍塌作用。特别是类似本文这种施工周期短，掘进速度快，运营安全要求较高的工程，管棚作为一种辅助支护措施是不可缺少的。通过现场实测数据和分析，充分认识到高填土路基(路堤)的土壤力学特性。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。完全可以利用我们掌握的现有成熟技术，如坡面锚喷、长锚杆、注桨等加固措施解决。而主体隧道在路基(路堤)

8、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。1.2盾构隧道下穿既有铁路⑴工程概况（2006年资料）上海轨道交通9号线一期九亭站至七宝站区间盾构隧道工程地跨松江、闵行两区，分三段掘进，其中，东岔道井～西岔道井下行线在里程下DK20+657～DK20+669处(按铁路双线轨道中心左右各6m范围计)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从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，平面为直线