深圳地鐵7號線下穿廣深鐵路站場地基加固技術(shù)

張 超， 陳壽根, 劉效成， 韓翔宇

(西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 四川成都 610031)

[定稿日期]2017-09-12

隨著城市地鐵建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，地鐵隧道施工對周邊建筑的影響問題也不斷增多。尤其當(dāng)?shù)罔F隧道下穿既有鐵路站場時(shí)，若不進(jìn)行有效的加固措施，勢必引起路基沉降，影響鐵路站場設(shè)施的正常使用，危及行車安全。曲強(qiáng)[1]等以實(shí)際工程為依托，分析現(xiàn)場監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對盾構(gòu)隧道下穿既有鐵路地面線的施工方案進(jìn)行研究和探討。張榮建、賀斯進(jìn)[2-3]依托工程實(shí)際，根據(jù)具體施工措施和數(shù)值計(jì)算對下穿既有鐵路站場的盾構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。朱斌[4]從地基加固和盾構(gòu)施工控制兩個(gè)方面簡要介紹了盾構(gòu)隧道下穿既有鐵路站場地基加固技術(shù)。彭智勇[5]通過理論分析和數(shù)值計(jì)算研究了復(fù)合地基在盾構(gòu)隧道下穿既有鐵路站場地基加固中的應(yīng)用。以上研究成果從各個(gè)方面對盾構(gòu)隧道下穿既有鐵路站場地基加固進(jìn)行了一定研究，而對具體的地基加固技術(shù)探討較少。本文依托深圳地鐵7號線下穿廣深鐵路筍崗車站站場地基加固工程，從鐵路路基加固、鐵路線路加固和電氣化立柱基礎(chǔ)加固等方面綜合探討地基加固技術(shù)，以期為同類工程提供參考。

1 工程概況

深圳市城市軌道交通7號線的筍崗站～洪湖站區(qū)間隧道沿著梅園路高架橋下方走，在寶崗路與洪湖西路之間以區(qū)間左右線路上下重疊方式下穿廣深鐵路筍崗火車站站場。下穿位置為筍崗火車站站場的咽喉部分，為道岔群區(qū)段，電務(wù)信號多。與廣深線相交里程為K142+830，左線隧道頂距鐵路軌底覆土約22.8 m，右線隧道頂距鐵路軌底覆土約12.8 m，穿越筍崗火車站的長度約為200 m，需穿越26股軌道，隧道與鐵路交角約為80°，右線穿越地層主要為<101>全風(fēng)化混合巖與<1021>強(qiáng)風(fēng)化混合巖，左線穿越地層主要為<1022>強(qiáng)風(fēng)化混合巖與<103>中風(fēng)化混合巖(圖1)。

圖1 筍崗站與筍洪區(qū)間隧道平面位置關(guān)系

2 控制標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合TB 10001-2005《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]及類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，為保證鐵路站場的正常運(yùn)營，本工程采用以下控制標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

3 鐵路站場地基加固技術(shù)

3.1 鐵路路基加固

表1 盾構(gòu)隧道下穿鐵路站場路基加固監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)

3.1.1 注漿范圍

隧道上層覆土有一層較厚的砂礫層，厚約2～6.6 m，為了防止盾構(gòu)掘進(jìn)通過路徑的鐵路路基出現(xiàn)不均勻地層，導(dǎo)致盾構(gòu)刀盤受力不均勻，造成鐵路路基底泥水流失，留下孔洞，造成線路后期沉降，在盾構(gòu)通過路徑的鐵路路基上對砂礫層進(jìn)行預(yù)注漿加固，加固范圍長66.6～87.9 m，寬度29 m，深度6～15 m。同時(shí)對其它土層采用跟蹤注漿的方式，一旦監(jiān)測發(fā)現(xiàn)有地層變形，及時(shí)進(jìn)行地層補(bǔ)注漿，防止出現(xiàn)大的地層沉降影響鐵路行車安全(圖2)。

圖2 某斷面注漿加固范圍示意

3.1.2 袖閥管注漿

袖閥管注漿有以下三大優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)需要灌注任何一個(gè)注漿孔和注漿段，可以進(jìn)行重復(fù)灌漿，中途可以停止；注漿壓力相對較小，一般0.2～1.0 MPa，注漿量15～70 L/min，注漿時(shí)冒漿和串漿的可能性較小，一般不會破壞原有地層結(jié)構(gòu)；漿液主要以滲透形式進(jìn)入充填物孔(空)隙中，可以起到填充裂縫和固結(jié)土體的效果。

在盾構(gòu)通過路徑的鐵路路基上埋設(shè)袖閥管，間距1～1.5 m，梅花形布置。綜合考慮工程實(shí)際，注漿壓力為水泥-砂層0.5～1.2 MPa、黏土層0.6～1.0 MPa；砂層漿液注入率為30 %～35 %，黏土層為15 %～20 %。同時(shí)注漿施工順序應(yīng)按分序加密的原則。多排孔注漿時(shí)，在排序上應(yīng)遵循先邊排后中排，先外圍孔后內(nèi)部孔注漿的原則；同一排上的注漿孔，應(yīng)采用間隔跳躍式注漿順序，注漿材料為水泥漿。水泥采用42.5R普硅水泥，水灰比為0.75～1，摻適量減水劑。

3.2 鐵路線路加固

為確保既有鐵路的營運(yùn)絕對安全，盾構(gòu)隧道施工進(jìn)入鐵路區(qū)段前應(yīng)先對既有鐵路線進(jìn)行架空保護(hù)，站內(nèi)共有26股道需要加固防護(hù)，同時(shí)針對不同股道的重要性采取不同的加固防護(hù)措施。

3.2.1 人工挖孔樁施工

共施作4根20 m和24根11 m的直徑1 600 mm的人工挖孔樁。Φ1 600 mm人工挖孔灌注樁支墩，樁基全部為端承樁，樁端嵌入影響線下不少于1 m。在進(jìn)行挖孔樁和支墩施工時(shí)要注意保持附近信號機(jī)基礎(chǔ)的穩(wěn)定，并做好局部防護(hù)工作，道岔架空區(qū)段要做好軌道部分的防磨與絕緣工作(圖3)。

圖3 人工挖孔樁布置斷面

3.2.2 扣軌加固

對于正線及影響范圍內(nèi)的站線采用人工挖孔樁與D型便梁對線路進(jìn)行架空保護(hù)，正線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四條線與正線兩側(cè)5、6、7、9、11五條線共9股道的扣軌加固主跨采用D24型施工便梁，附跨采用D16型施工便梁；其余線路采用鋼軌束扣軌的加固方法。在道岔位置上的混凝土枕需抽換成木枕。D型梁加固及道岔區(qū)的縱橫梁加固采用挖孔樁支撐。測定軌溫，如加固時(shí)的軌溫與無縫線路鎖定軌溫不符時(shí)，先對無縫線路進(jìn)行應(yīng)力放散，待加固拆除后又重新按鎖定軌溫放散回來(圖4、圖5)。

圖4 扣軌加固平面

圖5 扣軌加固剖面

3.3 電氣化立柱加固

廣深線屬準(zhǔn)高速鐵路，電氣化立柱基礎(chǔ)沉降量不得超過2 cm，一旦盾構(gòu)通過造成泥水流失，會影響到電氣化立柱的安全，因而需要對電氣化立柱基礎(chǔ)進(jìn)行加固。擬采用高壓旋噴樁加固電氣化立柱基礎(chǔ)周邊的土層。一共有12根電氣化立柱位于影響范圍內(nèi)，每根立柱基礎(chǔ)周邊打入一圈高壓旋噴樁，旋噴樁傾斜5°，每根設(shè)置32根，雙重管，樁端進(jìn)入全風(fēng)化層不小于1.0 m，平均深度約12 m，一共打4 608 m。由此能夠有效加固電氣化立柱基礎(chǔ)周邊的土體，防止泥水流失造成電氣化立柱傾斜，同時(shí)加強(qiáng)對立柱的監(jiān)測(圖6、圖7)。

圖6 電氣化立柱加固平面

4 結(jié)束語

城市地鐵建設(shè)步伐不斷加快，地鐵盾構(gòu)隧道不可避免地需要穿越既有建筑物。盾構(gòu)施工勢必引起上部建筑的變形，如何有效控制地鐵施工對上部建筑變形的影響成為了地鐵建設(shè)過程中無法忽視的一大問題。特別是當(dāng)?shù)罔F隧道下穿鐵路站場時(shí)，更需嚴(yán)格控制這一變形，避免引起鐵路軌道及其附屬設(shè)施發(fā)生較大變形，而危及行車安全。本文結(jié)合工程實(shí)例，探討了地鐵隧道下穿既有鐵路站場的地基加固技術(shù)，形成了一套有效而全面的加固方案，以期為其他工程提供參考。

圖7 電氣化立柱加固立面

[1] 曲強(qiáng)，于鶴然.盾構(gòu)隧道下穿城鐵地面線施工風(fēng)險(xiǎn)分析及對策研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013(6)：88-91.

[2] 張榮建.盾構(gòu)穿越既有鐵路站場施工技術(shù)研究[J]. 科學(xué)之友，2011(11)：99-100.

[3] 賀斯進(jìn)，藺云宏.地鐵盾構(gòu)區(qū)間穿越鐵路站場設(shè)計(jì)與施工分析[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2012，49(3)：166-170.

[4] 朱斌. 盾構(gòu)隧道下穿既有鐵路站場地基加固探討[J].四川水泥，2015(4)：215.

[5] 彭智勇. 盾構(gòu)隧道下穿既有鐵路站場地基加固研究[D].北京: 北京交通大學(xué)，2008.

[6] 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). TB 10001-2005鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國鐵道出版社，2005.