国内首例全断面富水砂层下穿高铁客专涵洞施工完成
中铁七局三公司高铁线下建地铁国内首例全断面富水砂层下穿高铁客专涵洞施工完成
■赵 亮 董志振
经过38天的艰难历程，日前，中铁七局三公司“秦龙1号”“秦龙2号”盾构机在23米地下，顺利完成西安地铁4号尚北(新路站——北客站)盾构区间下穿西宝、西成高铁任务。这是国内首例盾构机全断面富水砂层下穿高铁客专涵洞，标志着我国在复杂地质条件下的地铁施工管理水平跃升了一个新高度。
尚北盾构区间位于西安高铁北客站“西大门”下，由于4号尚北地铁线与地面已开通运营的西宝客专和拟开通的西成高铁线斜交，盾构机需下穿一条长70米、宽52米、高度9.8米的涵洞。涵洞上部每日通过高铁列车80余趟，共计有股道12条、道岔17座，该工程为西安地铁4号线一级风险源。
该段地质条件为全断面富水砂层，在此进行盾构施工如同“沙丘里打洞”，稍有不慎，土体就可能松散塌方，造成高铁道岔变形导致通过该段的列车脱轨，危及旅客生命安全。这在国际性上也是个技术难题，没有任何成功经验可以借鉴。《国家盾构施工规范》中要求沉降控制在30毫米内，但高铁线路下施工沉降要求必须控制在5毫米范围内。
针对极度严苛的施工要求，该公司组建国内权威专家团队开展科研攻关，采用力学及计算机模拟分析，形成了一套可应用的施工技术管理和操作控制体系，针对性地展开施工。首先把盾构机进入涵洞前的150米和2000米处作为试验段，摸索出穿越涵洞时最佳掘进参数。其次投入2000余万元引进了先进的“自动化监测机器人”，该系统采用16台徕卡TS60型“测量机器人”对高铁涵洞及对应位置隧道上方140米范围内的轨道、道岔、涵洞结构、边坡、高压电杆、接触网杆、转辙机等目标物上预设的1080个观测点进行实时监测。在无人值守的情况下，机器人实现全天24小时自动搜索、精确照准、跟踪测量、记录数据，自主完成测量周期，减少了人为观测误差及资料整编分析中可能造成的数据差错。三是实行数据分析和互联网实时传输，将盾构机下穿的高铁涵洞置于监控之下，技术人员依据采集来的大数据，随时调整盾构机掘进参数，修整盾构机姿态，最大限度地保证盾构机下穿全断面富水砂层施工的顺利进行。
针对全断面富水砂层土压不平衡，极易造成舱内土压不稳而造成地面沉降过大，出现涌水涌沙现象，以及舱内土体闭塞会对螺旋输送机驱动密封造成磨损，影响设备正常使用等诸多难题，技术人员通过反复试验，利用高分子聚合物新材料对土体结构进行填充，使盾构机体不被粘住的同时改善砂层的支撑力。同时，采用注浆办法对重点地段进行技术处理，把最初的地铁管片外侧注浆圆形范围由0.14米扩大为3米，注浆点由常规的6个增加至16个，同步加入1：1水玻璃-水泥双浆液，缩短注浆凝结时间，使砂层内行形成“保护拱”。
通过采用一系列新工艺、新材料，西宝、西成双线下穿完成后，涵洞最终沉降分别为-1.8毫米和-2.1毫米，控制在目标之内，实现了国内首例盾构机全断面富水砂层下穿高铁客专涵洞施工的壮举，并填补了我国在该领域的技术空白。
技术人员在监视盾构机姿态实时监控系统。
23米地下涵洞施工现场。 恭喜老师文章上大标！ 填补了我国在该领域的技术空白。
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