《盾构穿越铁路的沉降控制措施》

地面沉降主要是由地层损失、扰动土体的再固结引起的。因而，控制地面沉降的主要措施是采取必要的技术手段规避和减少地层损失，尽量减少对土体的扰动。

盾构穿越铁路中的沉降控制措施主要分为三种：严格控制盾构掘进参数、地基加固或隔离以及列车限速等技术措施。

1.严格控制盾构掘进参数

引起盾构隧道地表沉降的因素很多，如何严格控制盾构的掘进参数，使得地表沉降最小，是一个值得深入研究的问题。控制盾构掘进参数的具体措施如下。

1）选择合适的掘进模式

因为工程的背景条件、复杂程度以及工程地质条件的不同，对具体工程应当选择合适的盾构机和开挖模式。

2）控制盾构掘进压力

盾构切口压力越大，地表和上部结构沉降越小，但是如果切口压力过小，盾构开挖面的土体会失稳，坍塌，使得上方地表沉降过大，上部结构破坏；如果切口压力过大，则开挖面前方上部的地表会产生隆起，且最终沉降量较大，也会对上部结构造成破坏，影响结构的安全稳定。因此，应当结合工程实际情况通过公式计算出适合本工程的掘进压力。在实际施工中，根据现场实际情况实时调整盾构掘进压力。

3）控制盾尾壁后注浆

壁后注浆主要是为了防止由盾尾空隙引起的隧道周围围岩变位，控制地表沉陷，同时可以提高隧道的止水性，使隧道管片与周围土体形成整体保持结构稳定，确保管片的早期稳定。因此，管片壁后注浆的均匀和充分也是很重要的。注浆方式分为同步注浆和二次注浆。

施工中加强同步注浆与二次注浆：为减小和防止地面沉降，应当尽快向盾尾空隙中注入充足的浆液材料。注浆浆液要流动性好，便于盾构移动过程中不间断地注浆。

同步注浆以注浆压力与注浆量进行双重控制，二次补强注浆量根据地质情况及注浆记录情况，分析注浆效果，结合监测情况，由注浆压力控制。

通常同步注浆压力一般为 1.1～1.2 倍的静止土压力，二次注浆压力为 0.2～0.4 MPa。根据地质及线路情况，注浆量一般为理论注浆量的1.4～2.5 倍，并应通过地面变形观测来调节。

二次（或多次）注浆弥补同步注浆的不足，是减小地表沉降的有效辅助手段，可使盾构在穿越建（构）筑物、铁路股道、道路及地下管线时，大大减小地面沉降。衬砌背后实施二次注浆，重点对拱部进行施作。

4）控制循环出渣量(www.xing528.com)

严格控制掘进速度，控制每循环的出渣量，保持开挖土量和出土量的平衡，密切关注出渣渣土的物理性能。不同的地层考虑相应的松散系数来控制渣土量。

5）控制地层失水

对于土（泥）压平衡盾构机仅仅依靠压缩效应不能很好地防止地层失水。掘进时如果发现渣土太稀、涌水量加大，掌子面有水发生溢出时，应当马上关上螺旋输送机的仓门，给掌子面或者土仓室内注入泡沫或膨润土。

对于泥水平衡盾构机则主要是依靠泥水室的泥水压力来抵抗地下水压，防止地层失水。确保盾尾注浆量比较富裕，这样能够有效地加固隧道外部地层，从而达到止水的目的。对于已经开挖完成的盾构隧道，如果发生渗水，应当通过盾构管片上的注浆孔及时进行二次注浆的补强处理以及防水和补漏处理。

如果通过的地层的地下水比较丰富，一是需要盾构机有较快但是平稳的掘进速度，使得盾构能够快速并且安全地通过，二是需要在渣土仓注入泥浆或提高泥水室的压力，然后通过盾构管片上的注浆孔及时注入水泥-水玻璃双液浆，从而防止地下水侵入隧道内部。在掘进过程中加强对铰接密封、盾尾密封检查，发现有涌水（或砂浆渗漏）时立即进行处理，避免因水或砂浆的流失产生沉降。

6）盾构姿态控制或隔离

盾构推进时，控制好盾构姿态，避免盾构上浮、叩头和后退等现象发生。盾构在曲线上掘进时，土体对盾构及隧道的约束力差，盾构轴线控制较困难，需放慢掘进速度、小幅度纠偏、减少超挖及加大注浆量及加强纠偏测量工作，以减少地层损失和地面沉降量。

2.地基加固或隔离

盾构穿越铁路时，盾构施工对周围土体扰动，地层损失引起地表和铁路结构的沉降，但是列车运行对沉降、隆起和铁轨间的差异沉降有着特殊的严格要求，较小的变化都会对列车安全运行造成较大的影响。当施工引起的沉降不能满足规范要求或者是对沉降要求极为严格的时候，仅仅靠严格控制盾构参数是不能满足沉降要求的。这种情况下，必须对地基进行加固处理，使施工产生的沉降满足规范和工程要求。

常见的处理方法主要有：

（1）隔断法：隔断法即在结构物附近进行隧道施工时，在隧道与邻近结构物之间设置隔断墙（可以由钢板桩、深层搅拌桩和地下连续墙等构成），以减少土体的水平位移与沉降量，避免由工程施工导致建构筑物发生破坏的方法。隔断墙体可以减少邻近结构物一侧的土体发生的变形。

（2）注浆加固地层：该方法是借助对地层注入适当的固结材料，通过填实空隙使土体得到加固，用以控制由施工引起的土体松散、坍塌及地基变形和不均匀沉降，从而使邻近结构物免于遭受破坏的工程本体保护方法。主要有：旋喷桩加固法，二重管无收缩双液注浆工法（WSS 工法），袖阀管注浆加固法，管幕法以及全方位高压喷射施工法（MJS 工法）等。

（3）基础托换：该方法是预先在隧道两侧或单侧影响范围外设置新桩基和承载梁，以代替或承托原基础。使用基础托换还可以防止结构物基础产生过大变形，效果好，但是费用昂贵，施工技术要求较高。