盾构下穿高速铁路高架桥沉降变形控制技术
方江华（北京住总集团有限公司）
1.前言
城市轨道交通和高速铁路的大规模建设必然会使两者的线路在特定位置产生交叉，地铁盾构下穿高速铁路工程会不断出现。高速铁路为满足高速、高平顺性、占地少等方面的要求，线路多采用高架形式，这样就会出现城市轨道交通盾构施工穿越高速铁路高架桥的情况。地铁盾构穿越既有高速铁路高架桥施工过程中，桩基会产生沉降引起桥梁变形进而产生轨道不平顺，影响了轨道结构的稳定性和列车的高速运行，地铁下穿对地表变形控制要求严格的铁路线就成为施工与运营中的重点与难点。
2.工程实例
北京地铁10号线2期草桥站—玉泉营站区间在左线K38+400—K38+500下穿既有铁路7条线路，由西向东分别为京九铁路、京沪动车右线、京沪高速正线（2条）、京沪动车左线及城际动车线。隧道与铁路平面位置如图1所示。京沪高铁、京沪动车线结构形式均为简支桥梁结构，基础为群桩基础，设承台。盾构下穿高架桥时穿过地层主要为卵石层。
图1 隧道与铁路平面位置关系
3.工程措施
3.1隔离防护桩施工
隔离桩采用直径1.25m，间距1.8m的人工挖孔桩，桩深25m，共有4排88根。桩顶为1.25m×0.8m冠梁，冠梁间采用0.4m厚钢筋混凝土板进行支撑。隔离桩设置在盾构区间两侧，与盾构管片净距1m，隔离桩加固在盾构下穿施工前完成。隔离桩平面如图2所示。
图2 隔离桩平面布置
3.2盾构施工参数控制现场试验
为确保盾构一次性成功下穿铁路，在穿越前要做试验段掘进，在此期间，盾构在通过试验段的过程中采集推进数据，根据试验段掘进参数和地表沉降数据反馈，确定盾构穿越京沪高铁的施工参数。试验段盾构掘进参数及盾构下穿京沪高铁高架桥施工参数如表1所示。
表1 试验段盾构掘进参数及盾构下穿铁路施工参数
通过对试验段掘进参数及沉降数据分析可知：
（1）合理控制上土压及出土量是沉降受控的关键。第1试验段上土压控制在0.05～0.06MPa，其他试验段由于隧道埋深变大，上土压控制在0.06～0.07MPa。出土量控制在每环42.4～44.9m3。从刀盘到达前沉降数据的分析发现，合理控制土压及出土量能够有效控制前期地表沉降。
（2）通过同步注浆的改良，盾尾处地表沉降得到有效控制。在试验段调节同步注浆的配合比，调节后的同步注浆浆液初凝时间控制在20～30s，二次补浆浆液采用水泥水玻璃双液浆，在合理控制浆液配合比、注浆量及注浆压力的情况下，很好地填充了开挖空隙，使地表沉降得到控制。
（3）注浆量控制合理。由于注浆量不同，各试验段沉降量不同，且沉降值随注浆量增大而减少。因此加大注浆量能够减少地表沉降。
（4）在第4试验段中沉降量比第3试验段有所减少，最大沉降量约减小0.5mm。这是因为在第4试验段中增加每3环进行一次二次补浆措施。
（5）分析总结试验段掘进过程，可知盾构下穿铁路施工参数为：上土压力0.06～0.07MPa，刀盘转速1.5r/min，推力19500～22000kN，掘进速度35～45mm/min，同步注浆量为每环3.9～4.2m3，每环添加4.5～5.5m3膨润土浆对砂卵石土质进行改良，泡沫注入量为0.2m3/环，拖出盾尾每3环进行一次二次补浆。
现场监测表明，在盾构施工阶段，桥梁墩台最大沉降值为0.8mm，施工结束后变形均趋于稳定；盾构施工时隔离桩朝隧道方向变形，在隧道埋深处变形较大，最大水平位移为3.15mm。
