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摘要：北京轨道交通新机场线是目前国内单线断面直径最大（8.8m）的城市轨道交通工程，随着各大城市城际铁路的建设，大直径盾构穿越市政既有桥梁工程越来越多，通过本工程的实践，为后续大直径盾构隧道施工中穿越既有桥梁保护提供有益的参照。
关键词：大直径盾构；穿越施工；既有桥梁；顶升施工技术
随着城市基础建设的规模越来越大，地铁盾构隧道穿越既有桥梁的情况越来越多，尤其近几年城际轨道、机场专线、铁路客运专线在市区内多采用盾构法施工，为满足运营速度的要求，均采用大直径隧道，与以往的盾构施工相比，对地层扰动更大，更易造成地表沉降、管线破损、建（构）筑物受损等后果[1]。本文所阐述的施工方法是结合工程具体情况，主要从安全风险控制的角度出发，采用了洞内径向注浆、地面注浆加固、桥梁预顶升的方法对桥梁进行保护。
1、工程概况
1.1盾构区间工程概况
北京轨道交通新机场线一期工程采用城际铁路标准，是目前国内设计时速最快（160km/h）、单线断面直径最大（8.8m）的城市轨道交通工程。3#区间风井～草桥站前盾构接收井区间左线长3074.055m，右线长3064.992m，隧道埋深7.4～24.3m，隧道外径8.8米，内径7.9米。
1.2既有桥梁工程概况
盾构区间在里程K41+054.294～右K41+063.889处穿越马家楼东南象限匝道桥1、2号桥墩，1、2 号墩为钢墩柱，U 型桥台。钻孔灌注桩基础，桩径1200mm。墩顶设固定抗震盆式橡胶支座。
1.3桥梁与盾构隧道相对关系
隧道顶板位于卵石圆砾⑦层，底部位于粉质粘土⑧层，区间左线隧道距离西侧桥桩水平净距约3.0m，右线隧道距离东侧桥桩水平净距约3.7m。
2、盾构机选型
2.1盾构刀盘与刀具
采用辐条式刀盘，开口率60%，配置1把中心刀（高度450mm），撕裂刀126把、切刀120把、大圆环保护刀22把、超挖刀2把。
2.2盾构推力及刀盘扭矩
盾构机总推力为81700kN，最大扭矩17960kN·m。
2.3盾构同步及二次注浆系统
盾构机的同步注浆采用单液注浆系统，配置三个注浆泵，每个泵有两个出口，注浆系统使用6×2根注浆管，正常情况下6用6备。二次注浆系统采用双液注浆方式。
2.4盾构加泥、加泡沫系统
盾构机具备加泥功能和加泡沫功能，并在刀盘辐条、土仓内、螺旋机等部位均设置土体改良添加剂注入口。对土体进行塑流化改造，使其更容易排出，减少施工对地层的扰动。
3、盾构施工通用技术措施
（1）穿越前应调整并确保盾构机性能良好，严格控制掘进参数，确保匀速、均衡、连续通过，严格控制地层损失率保证匀速通过；
（2）盾尾应及时注浆，充填管片与土体间的空隙，严格控制注浆量和注浆压力；
（3）盾构穿越过程中，加强对既有道路的监控量测，并根据监测结果及时调整盾构掘进参数，确保安全；
（4）制定针对性应急预案。
4、洞内径向注浆技术措施
在盾构穿越桥梁影响区前后一倍洞径范围采用Φ32x2.75小导管打入管片背面进行压力注浆方式固结地层。当盾体机进入加固范围后，在离盾尾5～10环开始注浆。为防止地下承压水渗漏，先将管片注浆预留口安装球阀，再进行注浆。邻近桥桩的注浆管长度为2m，其余注浆管长度为4m。注浆压力初设值拟定为0.5～0.8Mpa，注浆扩散半径为600mm。在施工中，根据注浆施工情况和地表沉降监测值及时调整，以注浆压力控制，以达到最优效果。
5、地面加固技术措施
在盾构穿越桥梁时，为防止桥桩沉降超限，盾构穿越前对桥桩范围采用深孔袖阀管后退式注浆工艺进行注浆加固[2]，钻孔工艺采用套管跟进成孔，注浆管采用?48x5的钢性袖阀。注浆加固范围平面为承台轮廓外3m，深度为桥桩底部以下1m至桥桩以上3m。注浆孔位间距0.5m，注浆终孔间距为0.5～1m，注浆液扩散半径0.3～0.6m。
注浆加固完成后土体无侧限抗压强度应达到0.8MPa，有止水要求时渗透系数应不大于1. 0X1O-6cm/s。注浆结束后，必须对注浆效果进行检查，并对注浆的薄弱部位，重新打设补充注浆。
6、橋梁顶升技术措施
为防止桥梁基础在盾构穿越过程中发生较大变形影响上部结构使用性能，对既有桥梁主梁采取主动支护防护方案[3]，支护结构采用1.5m、2m 定型强立柱结构。
盾构施工前提前预顶试验，预顶位移不超过1mm，检查各环节是否可控，预顶完成后，将主梁回落至原标高，千斤顶与主梁密贴。顶梁伸缩缝处桥上的附属设施护栏、伸缩缝、抗震设施等先断开，等落梁后再将附属设施进行恢复。
盾构施工期间，防护方案与监测同步进行，一旦主梁变形超预警值，支护结构将主梁顶起，以确保主梁结构不产生影响结构安全的竖向变形。该桥梁竖向不均匀变形不得大于10mm，一旦监测变形超6mm，即对主梁进行顶升，每次顶升高度不超2mm。且端横梁横向支点要求同步顶升。盾构穿越后，如果竖向总变形超10mm，则需对相应墩顶支座进行更换，利用既有顶升设备根据支座更换流程进行支座更换。盾构施工完毕、支座更换完毕、结构变形稳定后方可落梁。落梁时每次下落不超2mm，同样要求横向支点同步下落。
7、洞内雷达空洞检测技术
盾构机通过桥区后，为探测盾构管片背后土体密实情况，立即对盾构穿越匝道桥隧道影响范围进行洞内雷达空洞检测，检测有效范围为雷达天线与隧道接触面向后2m。隧道布设7条测线，其中，拱顶3条、左右拱腰、左右边墙各1条。
8、结束语
北京轨道交通新机场线是目前国内设计时速最快（160km/h）、单线断面直径最大（8.8m）的城市轨道交通工程，本标段穿越既有桥梁4处，均采用以上措施进行桥梁保护，并获得了成功，备受权属单位好评，为以后的大直径盾构穿越既有桥梁施工提供了宝贵的施工经验。
参考文献：
[1]浅覆土工况下大直径盾构穿越运河桥的施工技术[J]. 杨成龙. 建筑施工. 2013（06）
[2]大直径盾构下穿北京机场快轨高架桥梁的安全控制技术[J]. 郭玉海，李兴高. 北京交通大学学报. 2014（01）
[3]地铁邻近既有桥梁施工影响分析及主动防护研究[D]. 周正宇.北京交通大学 2012
关键词：大直径盾构；穿越施工；既有桥梁；顶升施工技术
随着城市基础建设的规模越来越大，地铁盾构隧道穿越既有桥梁的情况越来越多，尤其近几年城际轨道、机场专线、铁路客运专线在市区内多采用盾构法施工，为满足运营速度的要求，均采用大直径隧道，与以往的盾构施工相比，对地层扰动更大，更易造成地表沉降、管线破损、建（构）筑物受损等后果[1]。本文所阐述的施工方法是结合工程具体情况，主要从安全风险控制的角度出发，采用了洞内径向注浆、地面注浆加固、桥梁预顶升的方法对桥梁进行保护。
1、工程概况
1.1盾构区间工程概况
北京轨道交通新机场线一期工程采用城际铁路标准，是目前国内设计时速最快（160km/h）、单线断面直径最大（8.8m）的城市轨道交通工程。3#区间风井～草桥站前盾构接收井区间左线长3074.055m，右线长3064.992m，隧道埋深7.4～24.3m，隧道外径8.8米，内径7.9米。
1.2既有桥梁工程概况
盾构区间在里程K41+054.294～右K41+063.889处穿越马家楼东南象限匝道桥1、2号桥墩，1、2 号墩为钢墩柱，U 型桥台。钻孔灌注桩基础，桩径1200mm。墩顶设固定抗震盆式橡胶支座。
1.3桥梁与盾构隧道相对关系
隧道顶板位于卵石圆砾⑦层，底部位于粉质粘土⑧层，区间左线隧道距离西侧桥桩水平净距约3.0m，右线隧道距离东侧桥桩水平净距约3.7m。
2、盾构机选型
2.1盾构刀盘与刀具
采用辐条式刀盘，开口率60%，配置1把中心刀（高度450mm），撕裂刀126把、切刀120把、大圆环保护刀22把、超挖刀2把。
2.2盾构推力及刀盘扭矩
盾构机总推力为81700kN，最大扭矩17960kN·m。
2.3盾构同步及二次注浆系统
盾构机的同步注浆采用单液注浆系统，配置三个注浆泵，每个泵有两个出口，注浆系统使用6×2根注浆管，正常情况下6用6备。二次注浆系统采用双液注浆方式。
2.4盾构加泥、加泡沫系统
盾构机具备加泥功能和加泡沫功能，并在刀盘辐条、土仓内、螺旋机等部位均设置土体改良添加剂注入口。对土体进行塑流化改造，使其更容易排出，减少施工对地层的扰动。
3、盾构施工通用技术措施
（1）穿越前应调整并确保盾构机性能良好，严格控制掘进参数，确保匀速、均衡、连续通过，严格控制地层损失率保证匀速通过；
（2）盾尾应及时注浆，充填管片与土体间的空隙，严格控制注浆量和注浆压力；
（3）盾构穿越过程中，加强对既有道路的监控量测，并根据监测结果及时调整盾构掘进参数，确保安全；
（4）制定针对性应急预案。
4、洞内径向注浆技术措施
在盾构穿越桥梁影响区前后一倍洞径范围采用Φ32x2.75小导管打入管片背面进行压力注浆方式固结地层。当盾体机进入加固范围后，在离盾尾5～10环开始注浆。为防止地下承压水渗漏，先将管片注浆预留口安装球阀，再进行注浆。邻近桥桩的注浆管长度为2m，其余注浆管长度为4m。注浆压力初设值拟定为0.5～0.8Mpa，注浆扩散半径为600mm。在施工中，根据注浆施工情况和地表沉降监测值及时调整，以注浆压力控制，以达到最优效果。
5、地面加固技术措施
在盾构穿越桥梁时，为防止桥桩沉降超限，盾构穿越前对桥桩范围采用深孔袖阀管后退式注浆工艺进行注浆加固[2]，钻孔工艺采用套管跟进成孔，注浆管采用?48x5的钢性袖阀。注浆加固范围平面为承台轮廓外3m，深度为桥桩底部以下1m至桥桩以上3m。注浆孔位间距0.5m，注浆终孔间距为0.5～1m，注浆液扩散半径0.3～0.6m。
注浆加固完成后土体无侧限抗压强度应达到0.8MPa，有止水要求时渗透系数应不大于1. 0X1O-6cm/s。注浆结束后，必须对注浆效果进行检查，并对注浆的薄弱部位，重新打设补充注浆。
6、橋梁顶升技术措施
为防止桥梁基础在盾构穿越过程中发生较大变形影响上部结构使用性能，对既有桥梁主梁采取主动支护防护方案[3]，支护结构采用1.5m、2m 定型强立柱结构。
盾构施工前提前预顶试验，预顶位移不超过1mm，检查各环节是否可控，预顶完成后，将主梁回落至原标高，千斤顶与主梁密贴。顶梁伸缩缝处桥上的附属设施护栏、伸缩缝、抗震设施等先断开，等落梁后再将附属设施进行恢复。
盾构施工期间，防护方案与监测同步进行，一旦主梁变形超预警值，支护结构将主梁顶起，以确保主梁结构不产生影响结构安全的竖向变形。该桥梁竖向不均匀变形不得大于10mm，一旦监测变形超6mm，即对主梁进行顶升，每次顶升高度不超2mm。且端横梁横向支点要求同步顶升。盾构穿越后，如果竖向总变形超10mm，则需对相应墩顶支座进行更换，利用既有顶升设备根据支座更换流程进行支座更换。盾构施工完毕、支座更换完毕、结构变形稳定后方可落梁。落梁时每次下落不超2mm，同样要求横向支点同步下落。
7、洞内雷达空洞检测技术
盾构机通过桥区后，为探测盾构管片背后土体密实情况，立即对盾构穿越匝道桥隧道影响范围进行洞内雷达空洞检测，检测有效范围为雷达天线与隧道接触面向后2m。隧道布设7条测线，其中，拱顶3条、左右拱腰、左右边墙各1条。
8、结束语
北京轨道交通新机场线是目前国内设计时速最快（160km/h）、单线断面直径最大（8.8m）的城市轨道交通工程，本标段穿越既有桥梁4处，均采用以上措施进行桥梁保护，并获得了成功，备受权属单位好评，为以后的大直径盾构穿越既有桥梁施工提供了宝贵的施工经验。
参考文献：
[1]浅覆土工况下大直径盾构穿越运河桥的施工技术[J]. 杨成龙. 建筑施工. 2013（06）
[2]大直径盾构下穿北京机场快轨高架桥梁的安全控制技术[J]. 郭玉海，李兴高. 北京交通大学学报. 2014（01）
[3]地铁邻近既有桥梁施工影响分析及主动防护研究[D]. 周正宇.北京交通大学 2012