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盾构小角度近距离穿越高铁桥梁施工工法

1．前言

工业路站～金马路站区间位于郑州市中原区西四环与马寨工业区之间，盾构区间为单洞

单线圆形隧道，盾构隧道外径为6.2m，单线全长2100m，盾构区间里程右YDK11+876.704

和左YDK11+900.000处下穿徐兰高铁，隧道与高铁相交夹角为64°，埋深8.9m～10m。区间

隧道下穿徐兰高铁段范围为南水北调大桥，受影响桩基为809号、810号、811号共3根桥

桩（运营里程K583+602.533～K583+568.461），809号～811号桥桩承台尺寸为10.5m（长）

×6m、5.6m、5.3m（宽）×2m（高）。809号桥桩为8根Φ1000钻孔桩，桩长46m；810号

桥桩为8根Φ1000钻孔桩，桩长43.5m；811号桥桩为8根Φ1000钻孔桩，桩长43.5m，隧

道距桥墩桩基最小水平净距为6.543m。隧道穿越徐兰高铁地层主要为③21粉质黏土及③34

黏质粉土地层。

本工程下穿徐兰高铁夹角小，高铁沉降控制要求高，近距离侧穿高铁桥墩，考虑到对高

铁运行的安全，但又不能降低本工程施工的效率。

鉴于以上工程特点，为了保证既有高铁桥梁的安全和本工程施工的效率，自2020年6

月开工以来，本标段项目部在上级主管部门的领导下，通过对同地区、类似下穿高铁桥梁施

工技术进行对比、分析研究，总结出一套科学、经济的盾构小角度近距离穿越高铁桥梁施工

工艺，通过首先设置穿越试验段总结优化盾构掘进参数，同时采用高精度监测系统作为施工

指导，采用在浆液中加入A、B料加快浆液的凝结速度保证以对周围土体扰动极小的盾构掘

进方式并通过在管片上增设注浆孔和槽钢整体固定装置的一整套工艺为实现对高铁桥梁和

工程施工提供一系列保证措施。

2．工法特点

首先设置穿越前试验段，通过试验段收集盾构在相似地层掘进过程中对周边构筑物的影

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响，并优化盾构掘进参数，以减少本工程施工过程中对徐兰高铁稳定性的扰动；

通过在徐兰高铁桥墩和地面设置监测点，对本工程施工过程提供可靠的信息化预警，以

更有效的指导施工，保证施工的安全；

采用在浆液中加入A、B料的方式加快浆液的凝结速度，使安装的管片迅速稳固，既减

少了掘进过程中对既有高铁影响，又能够保证掘进效率；

管片进行特殊设计，在原有的6个注浆孔基础上增加10个注浆孔，同时通过槽钢对管

片进行整体固定，来保证盾构穿越铁路桥梁后引起徐兰高铁的后续沉降。

3．适用范围

本工法适用于隧道工程盾构隧道在小角度下穿、下穿高铁桥梁、施工效率低下时盾构隧

道施工工程。

4．工艺原理

首先对盾构机进行维修保养使盾构机各部件运转达到最优状态，同时设置试验段掘进参

数、同步注浆参数、二次注浆参数，并在地面上布设监测点。

进行下穿前试验段掘进，收集试验段掘进过程中盾构掘进参数、同步注浆参数，并根据

地面监测情况进行各项参数调整优化总结，在浆液中加入A、B料使浆液凝固时间缩短，在

保证地面沉降极小的情况下，加快盾构掘进效率。

试验段掘进完成后，按照总结的掘进参数匀速平稳进行下穿高铁桥梁盾构掘进施工。

盾构掘进完成后进行管片拼装，管片拼装完成后进行二次注浆，并用槽钢对下穿段管片

进行稳固连接，随时监测后续管片和桥梁沉降变化，考虑进行深孔注浆。

掘进过程中随时关注自动化监测数据，信息法指导施工，随时调整掘进参数。

5．施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

施工工艺流程为:盾构机维修保养→下穿试验段盾构掘进→浆液中添加A、B料减少盾构

掘进对地层的扰动→按照试验段总结参数进行下穿段施工→管片二次注浆→安装连接槽钢

→下穿后管片和桥梁监测。

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5.2操作要点

5.2.1施工准备

1、布置高精度自动化监测设备

根据盾构隧道与既有高铁桥梁的位置关系，在影响区段范围内布置4个工作基点：在每个监

测墩台上方布置2个水平位移监测点和2个桥梁沉降观测点，共计10个水平位移监测点和

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