一种超近距离侧穿既有运营地铁线路施工工法

摘要

本发明公开了一种超近距离侧穿既有运营地铁线路施工工法，涉及线路施工技术领域。本发明包括步骤如下：做好证据保全工作，做好既有地铁隧道上区间隧道的初始情况；在既有地铁隧道上布设监测点；制定监测项目的警戒值；安装地铁隧道内监测设备；盾构机开始进行掘进工作；在盾构机通过期间加强洞内注浆加固；超近距离注浆；在盾构机施工期间进行同步监测；盾构机通过既有地铁隧道后进行二次注浆。本发明本发明的工法采用自动化监测，相比传统监测方法极大简化了测量手续、减轻测量人员的工作量，实时准确获取监测数据；本发明的工法极大降低了盾构施工对既有运营线路的影响，减少了周边建筑物的沉降，确保了周边道路安全。

说明书

技术领域

本发明属于线路施工技术领域，特别是涉及一种超近距离侧穿既有运营地铁线路施工工法。

背景技术

随着国内城市轨道交通日益发展与完善，很多城市地铁网越来越密集，纵横交错，新建地铁线路不可避免与既有运营铁路线路客流量较大线路存在重合部分。越来越多的隧道施工需要近距离下穿或侧穿既有运营地铁线路。施工新建隧道时，需要针对不同地质以及实际的空间关系，选择合适的工法，配合恰当的地层加固和监测措施，才能保证在不影响既有地铁线路运营的情况下安全施工新隧道。

现有的地铁线路施工工法在面对超近距离侧穿既有运营地铁线路时存在着监测自动化程度低，施工质量不可靠等问题。。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超近距离侧穿既有运营地铁线路施工工法，以解决了现有的问题：监测自动化程度低，施工质量不可靠。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种超近距离侧穿既有运营地铁线路施工工法，所述工法包括如下步骤：

做做好证据保全工作，做好既有地铁隧道上区间隧道的初始情况；

在既有地铁隧道上布设监测点；

制定监测项目的警戒值；

安装地铁隧道内监测设备；

盾构机开始进行掘进工作；

在盾构机通过期间加强洞内注浆加固；

超近距离注浆；

在盾构机施工期间进行同步监测；

盾构机通过既有地铁隧道后进行二次注浆。

进一步优选的，所述区间隧道的初始情况至少包括有区间隧道的裂缝情况、错台情况、渗水情况。

进一步优选的，其中，制定监测项目的警戒值，主要包括：

区间隧道沉降控制值：±5mm；

区间隧道水平位移控制值：±5mm；

区间隧道上浮控制值：±5mm；

日变化量控制值：±1mm/d；

当监测的实际变形值达到控制值的60％时，发出黄色预警，且加密对隧道的监测频率，加强隧道动态的观察；

当监测的实际变形值达到控制指标的80％时，发出橙色预警，加强观察、监测，立即通知运营部门、地铁相关单位共同商议确定，在获得设计和建设单位同意后执行；

当达到监测控制指标时，加强观察、监测，立即通知运营部门、地铁相关单位共同商议确定，必要时停止隧道施工，进行补救工作。

进一步优选的，所述监测设备为徕卡TS系列自动化全站仪。

进一步优选的，其中，在盾构机通过期间加强洞内注浆加固，主要包括：

注浆压力控制在2.5～3bar；

实际注浆量取理论值的150％～200％。

进一步优选的，其中，超近距离注浆，主要包括：

采用双液浆在盾尾后方进行注入；

穿越软土层段管片应增加注浆孔，每环管片增加20个注浆孔，每环共计26个注浆孔，注浆管采用

注浆压力0.3～0.5Mpa，扩散半径不小于0.7m；

注浆浆液搅拌时间不少于3min；使用高速搅拌机时，搅拌时间不少于30s。

进一步优选的，其中，在盾构机施工期间进行同步监测，主要包括：

地面沉降监测、地面建筑物调查及沉降监测、隧道结构收敛变形监测、地中位移监测、管片内力监测、地层接触应力监测、地下水位监测、隧道内降沉监测。

进一步优选的，所述同步监测的监测报警值为：

地表沉降：累计变化为+10mm～-30mm，日变量≤±3mm

管线沉降：累计变化≤±10mm，日变量≤±3mm

建构筑物沉降、位移：累计变化+5mm～-15mm，日变量≤±2mm

隧道沉降：累计变化≤±10mm，日变量≤±3mm。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的工法极大降低了盾构施工对既有运营线路的影响，减少了周边建筑物的沉降，确保了周边道路安全，取得了极大的社会及经济效益。

2、本发明的工法采用自动化监测，相比传统监测方法极大简化了测量手续、减轻测量人员的工作量，实时准确获取监测数据，取得较好的技术效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的工法步骤示意图；

图2为本发明的区间断面点位布设示意图；

图3为本发明超近距离注浆示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3所示，本发明为一种超近距离侧穿既有运营地铁线路施工工法。

具体的，本工法如下：

S1.自动化监测

S11.部署监测范围、项目、工期及频率

采用自动监测系统，实时提供盾构隧道结构在三维方向的局部范围和隧道整体的变形监测数据信息，并提供轨道是否偏移和隧道轴线是否变位的监测数据；

通过对地铁隧道结构的监测，掌握施工过程中地铁隧道的变形情况；

通过进行连续实时自动化地铁隧道监测，对监测数据进行分析和信息反馈，掌握基坑施工过程中隧道结构受力与变形的关系，保证既有地铁隧道的安全；

通过监测工作的实施，掌握既有线侧方荷载变化后对既有线隧道结构形状和道床、轨道状况的改变，为建设方及运营方提供及时可靠的数据和信息，评定地铁临近项目施工对既有线结构和轨道的影响，为及时判断既有线结构安全和运营安全状况提供依据，对可能发生的事故提供及时、准确的信息，使有关各方有时间做出反应，避免恶性事故的发生，确保既有线安全运营；

监测作业开始前，与相关单位做好区间隧道裂缝、错台、渗水等初始现状，并做好证据保全工作；

具体的，监测项目如下表所示：

既有运营地铁线监测项目汇总表

对地铁运营线路的自动化监测一般情况下1次/12小时，当施工影响较大或出现变形超过控制值的60％时，进行连续监测不低于1次/8小时；

总工期为隧道掘进前开始埋设监测点，采集初始数据，隧道掘进通过后持续监测2至3个月，并且数据稳定后停止监测。

S12.监测项目警戒值

在实际工程监测中，应根据具体预警参量实际情况的客观环境和设计计算等方法，事先确定相应的警戒指标，然后与采集的实测值相比较，从而判断变形或受力状况是否会超过允许的范围，判断工程施工是否安全可靠。

本工法在某一工程设计根据地铁隧道及整体道床特点，拟定以下各项标准：

区间隧道沉降控制值：±5mm；

区间隧道水平位移控制值：±5mm；

区间隧道上浮控制值：±5mm；

日变化量控制值：±1mm/d。

监测的实际变形值达到控制值的60％时，发出黄色预警，应加密对隧道的监测频率，加强隧道动态的观察；

监测的实际变形值达到控制指标的80％时，发出橙色预警，加强观察、监测，立即通知运营部门、地铁相关单位(建设、设计、施工、监理)共同商议确定，在获得设计和建设单位同意后执行；当达到监测控制指标时，加强观察、监测，立即通知运营部门、地铁相关单位(建设、设计、施工、监理)共同商议确定，必要时停止隧道施工，进行补救工作

S13.监测设备及点位平面布置

本工程采用徕卡TM50/TS50(或同等精度TS系列)全站仪和配套的硬软件实现对地铁隧道形变的自动监测。用到的硬件设备主要有测量机器人、信号控制性、工业用计算机。

徕卡TS系列自动化全站仪，又称“测量机器人”，该仪器精度高、性能稳定，其内置自动目标识别系统，可以自动搜索目标、精确照准目标、跟踪目标、自动测量、自动记录数据，在几秒内完成一目标点的观测，像机器人一样对多个目标作持续和重复观测，并具有计算机远程控制等优异的性能。采用地铁结构变形自动化监测系统进行变形监测，可以实现无人值守及自动进行监测预报，即实现变形监测全自动化。它不仅便捷、准确，而且可以减少传统意义上形变观测中的人为观测误差及资料整编分析中的可能造成的数据差错。

在被监测的隧道全长范围内根据实际情况具体分为左线线区和右线线区安装测量机器人和测点。

基准点：左线和右线基准点分别为8个，2个在远离变形区域的大里程方向，2个在远离变形区域的小里程方向，即布设在两侧的车站里。

工作基点：每隔300m左右，布设2个工作基点，将两侧的全站仪进行串联起来。

测量机器人：一台全站仪测距范围单侧150米，即每隔250-300米需设置一台仪器，目前盾构掘进工期为4个月，随着隧道掘进，单线需5或6台仪器。当工期超过4个月时，前序已掘进区域稳定后，停止监测，仪器移向后续待掘进区段，单线需要仪器数量小于5台。

仪器之间布置两对双面棱镜作为坐标传递，仪器支架下方安装L型棱镜，仪器点、传递点与后视点之间先做控制网平差，然后将平差数据导入徕卡平差助手中，让传递点与控制点实时进行结算，获得仪器的当前坐标，然后更新到GeoMoS中去。

随着区间掘进进度，区间监测范围不断向前推进。每250-300米往前推进一次，提前对下个300米布设号监测设备，采集初始值，等隧道掘进该里程时，进行实时监测。前一个300米继续监测2-3个月，且直到数据稳定时停止监测。

参见附图图2，变形监测点按有关设计要求的断面布设，每个断面在轨道附近的道床上布设两个沉降监测点，中腰位置两侧各布设两个监测点，拱顶布设1个监测点，即每个监测断面布设5个监测点。

布设完毕后，盾构机开始进行掘进工作。

S2.洞内注浆加固

为确保区间掘进时保护既有线不受盾构机施工的影响，在加强监测的同时，盾构机通过期间加强洞内注浆加固。减小对既有线的扰动,保证平稳、匀速通过,在进行洞内注浆时，应进行注浆工艺试验，为后续注浆施工提供经验，总结注浆工艺流程，控制注浆参数。

S21.同步注浆操作

在侧穿既有运营铁路线路盾构施工过程中，其浆液性能要求高于正常掘进段，通过在实际施工过程中优化浆液配合比，确定配合比如下表：

同步注浆配合比

在侧穿既有运营铁路线路盾构施工过程中，注浆压力不宜过大，应低压勤注，注浆压力一般控制在2.5～3bar。

理论注浆V1＝V-V2＝3.14*3.24*3.24*1.5-3.14*3.1*3.1*1.5＝4.18m

根据经验公式计算，考虑系数，实际注浆量一般为理论值的150％～200％，每环(1.5m)注浆量Q＝6.3～8.4m

在穿越既有运营铁路施工中同步注浆量控制在7m

S2.超近距离注浆

具体参看图3，为超近距离注浆示意图。

超近距离注浆能够确保盾尾附近扰动后的松散地层空隙能够得到及时充填和加固，达到抑制沉降甚至零沉降效果。

超近距离注浆采用双液浆(水泥浆+水玻璃)在盾尾后方进行注入，利用其快速凝固的性能快速将盾尾附近扰动后的松散地层空隙及时进行加固，减少盾构施工沉降。具体配比如下：

超近距离注浆浆液配合比

穿越软土层段管片应增加注浆孔，每环管片增加20个注浆孔，每环共计26个注浆孔，注浆管采用

注浆浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度。使用普通搅拌机时，搅拌时间不少于3min；使用高速搅拌机时，搅拌时间不少于30s。

S3.地表监测

S31.监测项目及频率

如下表：

施工监测内容及频率

S32.监测报警值

地表沉降：累计变化为+10mm～-30mm，日变量≤±3mm

管线沉降：累计变化≤±10mm，日变量≤±3mm

建构筑物沉降、位移：累计变化+5mm～-15mm，日变量≤±2mm

隧道沉降：累计变化≤±10mm，日变量≤±3mm

各监测项目的控制标准设置相应的预警值，按控制标准值的2/3执行。当监测值接近报警值时提请有关方面注意，当监测值达到报警值时即时报警。

在盾构机通过后，可以进行二次注浆，以填补缝隙，更加稳固。当然二次注浆与同步注浆一样，不再进行赘述。

在此，为进一步说明本发明，现附上本工法施工设备和部分材料。具体如下表：

施工设备及材料表

另外，实施本工法的质量控制要求如下：

自动化监测质量控制如下：

1树立规范意识，监测工作要规范化，标准化。监测设计要保证基本资料完备，数据可靠，设计文件和图纸符合有关规定。

2制定切实可行的监测实施方案，将其纳入工程的施工进度控制计划中，在监测工作中严格执行。

3设备保证，使用高精度的先进测量设备，保证所有监测项目按规定指标完成。作业人员严格遵守ISO9001管理体系及测量程序文件。

4明确质量责任，保证工序产品质量，从接受任务、现场踏勘到外业施测，以及内业计算、复核、审核层层把关，保证上道工序不合格不准流入下道工序。

5作业现场管理，在关键工序、重点工序设置必要的质量控制点，实施现场检查，作业时严格执行操作规程。对验收中不合格产品坚决返工，并及时对质量进行跟踪，做出质量记录。

6量测设备等在使用前均应经过检校率定，合格后方可使用。量测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理制度。

7所有量测数据均采用计算机进行管理，专人负责。

同步注浆质量控制如下：

8拌料时，砂、水泥、粉煤灰、水、膨润土要按照正确顺序进行投料；浆液的搅拌时间要连续，不能间断；

9同步注浆压力控制在0.2-0.3MPa，要严格控制注浆压力。

10在注浆前要认真检查注浆泵能否正常工作，注浆管路是否畅通，注浆管的接头是否牢固，压力显示系统是否正确无误；

11正常情况下浆液要从管片的对称位置注入，防止产生偏压使管片发生错台或损坏；

12注浆时，若在不提高注浆压力而注浆量很大，或注浆压力突然减小时应检查是否发生了漏浆或注入掌子面，若发生前述现象应停止注浆，妥善处理后再继续注入；

13注浆过程中，应注意冲击数与压力值的变化，由此判断是否堵管或堵管的位置。如果压力值迅速升高，盾尾堵管的可能性较大，如果压力值不变，冲击数不发生变化，可能是盾尾与泵之间或泵与砂浆罐之间堵管。堵管应及时清理，避免因耽搁时间过长造成浆液凝固而难以清理的现象；

14作业完毕后，搅拌机、运输机、泵、注浆管路必须及时清理干净。若连续作业，每一个工作班在交接班前清理一次；若掘进作业中止，必须马上清理干净。

超近距离注浆质量控制如下：

15提前对需要开孔位置进行开孔处理，拼装结束后安装上球阀，关闭球阀。

16严控深孔注浆浆液配合比，初凝时间控制在20～60S。

17严控深孔注浆压力，深孔注浆与同步注浆同时进行，深孔注浆压力不宜大于同步注浆压力。

18严控深孔注浆量，不宜过多，深孔注浆主要是对掘进后地层进行超前加固，注浆量应根据实际地层情况进行调整。

19深孔注浆结束时间应早于盾构掘进结束时间五分钟左右。

20注浆过程中应两侧对称注浆，防止盾构隧道发生偏移；注浆顺序应现场统筹，不得相邻管片同时注浆，应至少间隔一环注浆，防止压力叠加，造成管片位移过大或破损。

另外，本发明的工法的安全措施如下：

1进出既有运营地铁线路需先进行施工申请。

2盾构始发、接收时应注意降水不能太多，减少对既有地铁运营线造成影响。

3超近距离注浆拆管时，先关闭主球阀，打开分路球阀，对管路进行泄压，防止拆管时管路压力过大崩开伤人。

4超近距离注浆拆管后及时对管路进行清洗，防止堵管，另外提前备一套管路在井下备用。

由上，可知，本发明具备如下效益：

本工法针对阶地软土地层、富水粉质粘土夹粉土粉砂层取得较好的技术效益。

本工法极大降低了盾构施工对既有运营线路的影响，减少了周边建筑物的沉降，确保了周边道路安全，取得了极大的社会及经济效益。

本工法采用自动化监测，相比传统监测方法极大简化了测量手续、减轻测量人员的工作量，实时准确获取监测数据，取得较好的技术效益。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。