[发明专利]软硬不均地层土压平衡盾构隧道下穿铁路既有线施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种盾构隧道施工方法，尤其是一种软硬不均地层土压平衡盾构隧道下穿铁路既有线施工方法。

背景技术

随着我国的经济快速发展和城市化步伐的日趋加快，高速铁路、城际铁路以及城市地下铁路的建设日益加快，特别是地下轨道交通的建设迅猛发展，有效的缓解了城市交通拥堵，提升了城市现代化水平。据统计，截至2011年3月，我国轨道交通运营里程达到1417公里，“十二五”期间将建近90条地铁线路，总里程为2500公里左右。中国已经成为大直径长距离盾构隧道工程的建设强国。

地下轨道交通的施工过程中，不可避免的遇到线路之间的交叉、换乘等现象，以及新建铁路临近并下穿既有铁路施工诱发一系列的新问题，直接关系到既有铁路线的正常运营和新建铁路的施工安全。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种软硬不均地层土压平衡盾构隧道下穿铁路既有线施工方法，确保铁路既有线安全运营的同时盾构隧道安全施工并下穿铁路既有线。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种软硬不均地层土压平衡盾构隧道下穿铁路既有线施工方法，包括以下步骤：

步骤1对软硬不均地层土压平衡盾构隧道下穿铁路的工况进行数学模拟分析；

步骤2.根据步骤1得到的数学模拟结果及检测数据，设置施工参数，包括设定盾构机的掘进参数；设定盾构机的掘进方向；在盾构机支护的同时对机体与围岩间的空间进行注浆；根据注浆效果检测，选择缺陷区域周边的注浆孔作为二次注浆的点位进行注浆。

步骤3按照步骤2的施工参数，利用盾构机掘进施工；在施工过程中不断向盾构机的土仓内注入水和泡沫；

添加水量以土体达到液性指数I_L＝0.5为标准，即：

I_L＝(w-w_p)/(w_L-w_p)，w＝I_L*(w_L-w_p)+w_p，Δw＝w-w₁；

式中w_L为掌子面土体液限，w_p为掌子面土体塑限，w₁为掌子面土体实测含水率，w为理论加水量；Δw为实际加水量；

泡沫的注入量取300～600L/m³；

步骤4利用盾构机在隧道内进行管片拼装，实现对隧道的支护；

步骤5对盾构机的尾部进行保护。

所述的步骤1的具体过程如下：

以进口工作井至下穿铁路既有线区段作为试验段，利用MIDAS/GTS软件建立盾构隧道开挖三维有限元模型进行计算分析，并根据试验段监测数据对拟穿越铁路的各项盾构推进参数进行调校，验证下穿时各项施工参数；

所述的步骤2的盾构机的掘进参数的设定包括：

(1)掘进速度设定

盾构机下穿过程中，掘进速度控制在30～35mm/min；

(2)土仓压力设定

按照实际需要，通过调整排土量和掘进速度两种方法控制土仓压力；

(3)刀盘转速设定

刀盘转速控制在0.75rpm～1rpm；

所述的步骤2中盾构机的掘进方向的设定方法如下：

(1)采用VMT自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测；

(2)通过分区操作盾构机的推进油缸来控制掘进方向。

在上坡段掘进时，加大盾构机下部油缸的推力和速度，掘进线路高于设计线路10～20mm；在急弯和变坡段，利用盾构机的仿形刀进行局部超挖来纠偏；当盾构机滚角过大时，采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。

所述的在盾构机支护的同时对机体与围岩间的空间进行注浆，步骤如下：

(1)注浆量的设定

注浆量控制在11.12～15.39m³之间；

(2)注浆压力的设定

注浆压力按照该注浆点位置处静水土压力与注浆管压力损失之和计算，根据现场实测数据，注浆管压力损失取1.2bar。

(3)浆液配比