鐵路車站內(nèi)線路加固結(jié)合設(shè)備防護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)例分析

周嘯

摘要 杭州市杭行路下穿宣杭鐵路行宮塘站工程和余姚市余梁公路下穿余姚西站工程，兩處下穿立交工程均位于線路股道數(shù)較多的鐵路車站區(qū)域?qū)嵤?，文章結(jié)合上述工程設(shè)計(jì)和施工過程中，關(guān)于鐵路線路路基軌道的加固措施、下穿鐵路立交橋涵頂進(jìn)施工、既有鐵路設(shè)備特別是鐵路接觸網(wǎng)軟橫跨和硬橫跨基礎(chǔ)間的相互影響，并綜合考慮外部地鐵盾構(gòu)區(qū)間近接施工等因素，進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)例分析。

關(guān)鍵詞 下穿立交;遷改防護(hù);設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào) U216.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）13-0032-03

0 引言

隨著我國城市發(fā)展速度和發(fā)展規(guī)模不斷加速，許多鐵路車站被納入主城區(qū)范圍內(nèi)。隨著城市道路下穿鐵路車站的工程范本數(shù)量增大，也暴露出下穿立交工程在實(shí)施過程中對(duì)既有鐵路設(shè)備設(shè)施尤其多股道接觸網(wǎng)基礎(chǔ)遷改防護(hù)設(shè)計(jì)施工不到位的情況。該文根據(jù)杭州市杭行路下穿宣杭鐵路行宮塘站工程和余姚市余梁公路下穿余姚西站工程的設(shè)計(jì)情況，就該問題展開實(shí)例分析。

1 工程概況-工程1

新建杭州市杭行路為良渚片區(qū)框架性主干道，下穿鐵路段采用雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)，下穿宣杭鐵路行宮塘站處采用（7+12+12+6）m四孔分離式框架橋。

宣杭鐵路行宮塘站為鐵路貨物站，站內(nèi)共設(shè)6股道，均為普通路基段，已完成電氣化改造，電氣化基礎(chǔ)為軟橫跨，兩側(cè)基礎(chǔ)形式為混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，該工程下穿鐵路處基礎(chǔ)間距為50 m。

設(shè)計(jì)前期，杭行路線路與地鐵十號(hào)線重疊，為避免相互影響，地鐵區(qū)間改移至新建下穿立交東側(cè)，區(qū)間盾構(gòu)中心與框架結(jié)構(gòu)最小間距為11 m。

綜合上述因素，結(jié)合新建下穿立交結(jié)構(gòu)、既有鐵路現(xiàn)狀、既有軟橫跨、地鐵隧道情況，在設(shè)計(jì)過程中充分考慮立交頂進(jìn)施工、既有鐵路線路加固措施和軟橫跨遷改防護(hù)的內(nèi)容。

2 相對(duì)位置關(guān)系

選取該工程中最不利位置即東側(cè)邊孔框架頂進(jìn)施工工況進(jìn)行研究分析，該處既有軟橫跨基礎(chǔ)平面最大尺寸為2.25×4.25 m，基礎(chǔ)底面與框架結(jié)構(gòu)頂面的高程差為3 m，軟橫跨基礎(chǔ)與邊孔框架平面最小間距為3.94 m，與東側(cè)地鐵盾構(gòu)外邊緣最小平面距離為6.8 m，各結(jié)構(gòu)間的平面相對(duì)關(guān)系如圖1所示。

3 加固方案

3.1 接觸網(wǎng)遷改防護(hù)方案原則分析

該工程中新建立交框架結(jié)構(gòu)平面總寬度約44 m，由于立交位于車站內(nèi)部，若按照常規(guī)的接觸網(wǎng)遷改設(shè)計(jì)配合頂進(jìn)施工的思路，接觸網(wǎng)遷改步驟多且施工過程繁瑣，結(jié)合軟橫跨結(jié)構(gòu)遷改難度大，對(duì)車站特別是宣杭鐵路的運(yùn)營造成的影響非常大，勢(shì)必會(huì)對(duì)工程工期造成很大的延誤。因此，結(jié)合杭州地區(qū)該工程地勘情況，基于宣杭鐵路路基狀況較好，該工程決定選取對(duì)軟橫跨基礎(chǔ)進(jìn)行加固防護(hù)的形式，以配合頂進(jìn)施工，避免延長工期。

3.2 加固方案設(shè)計(jì)分析

常規(guī)的下穿立交中線路加固及接觸網(wǎng)基礎(chǔ)防護(hù)方案，主要依靠D型施工便梁結(jié)合支墩對(duì)鐵路線路進(jìn)行加固防護(hù)，以保證頂進(jìn)施工期間線路運(yùn)營。該工程設(shè)計(jì)初期，主要的加固思路為：

（1）車站內(nèi)6股道線路均應(yīng)設(shè)置D型便梁防護(hù)[1]。

（2）由于便梁支墩較長，為防止頂進(jìn)過程中支墩失穩(wěn)，對(duì)支墩兩側(cè)錨固樁基進(jìn)行加強(qiáng)，錨固樁采用鉆孔灌注樁，并在驗(yàn)算過程中采用偏保守的參數(shù)。

（3）鄰近軟橫跨基礎(chǔ)的支墩位置以基礎(chǔ)外側(cè)5 m控制，滿足鐵路相關(guān)設(shè)計(jì)原則的要求，并相應(yīng)設(shè)置支墩現(xiàn)澆施工期間的基坑防護(hù)措施，避免支墩施工引起軟橫跨變形超限[2]。

（4）軟橫跨基礎(chǔ)、便梁支墩、邊孔框架形成的夾心區(qū)塊土體，進(jìn)行全斷面的復(fù)合地基加固處理措施，以達(dá)到區(qū)域土體固化的效果，防止頂進(jìn)過程中鐵路軌道下方土體失穩(wěn)[3]。

（5）嚴(yán)格控制切土頂進(jìn)工藝[3]。

（6）要求工程工期必須早于地鐵盾構(gòu)施工，在盾構(gòu)施工前必須完成頂進(jìn)作業(yè)并拆除便梁支墩，為盾構(gòu)機(jī)切割支墩下部鉆孔樁提供前提條件。

原設(shè)計(jì)鐵路線路加固及接觸網(wǎng)基礎(chǔ)防護(hù)方案情況如圖2所示。

上述設(shè)計(jì)方案由于以立交施工工期必須早于地鐵盾構(gòu)施工工期為前提，其存在一定的弊端，即忽略了鐵路加固內(nèi)容需要的施工工期亦很長，容易對(duì)地鐵施工工期造成延誤，故在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行研究?jī)?yōu)化。

為實(shí)現(xiàn)下穿立交施工對(duì)地鐵工期影響較小，應(yīng)避免便梁支墩兩側(cè)的鉆孔樁與地鐵盾構(gòu)產(chǎn)生空間交叉，優(yōu)化的思路為：

（1）以滿足便梁支墩沉降要求為設(shè)計(jì)導(dǎo)向，優(yōu)化支墩鉆孔灌注樁的長度，并保證侵入盾構(gòu)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的鉆孔樁與盾構(gòu)的安全間距（不小于6.2 m）。

（2）為防止便梁支墩橫向位移過大，在多線間無法施打鉆孔樁的前提下，支墩下部增設(shè)人工挖孔樁，避免支墩橫向位移超限。

（3）將頂進(jìn)工作坑臨近鐵路側(cè)的支護(hù)樁基作用最大化，并在軟橫跨基礎(chǔ)外側(cè)增設(shè)1排鉆孔樁，通過現(xiàn)澆圈梁的形式將之與基坑支護(hù)樁基連接，形成對(duì)軟橫跨基礎(chǔ)的剛性防護(hù)。

（4）于地鐵盾構(gòu)與軟橫跨間增設(shè)高壓旋噴樁隔離墻，防止地鐵盾構(gòu)期間深層土體擾動(dòng)對(duì)軟橫跨基礎(chǔ)的影響。

施工過程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況優(yōu)化后的鐵路線路加固及接觸網(wǎng)基礎(chǔ)防護(hù)方案情況如圖3所示。

優(yōu)化后的方案很好地解決了兩個(gè)交叉工程間工期的相對(duì)影響。根據(jù)該工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況，采用優(yōu)化方案后，施工期間各工況（特別是框架頂進(jìn)工況和地鐵盾構(gòu)工況）均未發(fā)生鐵路設(shè)備、線路加固結(jié)構(gòu)位移超限的情況。

4 工程概況-工程2

新建余姚市余梁公路下穿余姚西站工程，下穿鐵路段采用雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)，下穿蕭甬鐵路余姚西站處采用（9+9+9+9）m四孔分離式框架橋。

蕭甬鐵路余姚西站為鐵路貨物站，站內(nèi)共設(shè)6股道，均為普通路基段，已完成電氣化改造，電氣化基礎(chǔ)為硬橫跨，兩側(cè)基礎(chǔ)形式為混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，該工程下穿鐵路處基礎(chǔ)間距為55 m。該工程中既有的過水箱涵須進(jìn)行拆除，并結(jié)合外部改河工程，于鐵路下部新增2座過水箱涵，還須增設(shè)1座燃?xì)夤鼙Ｗo(hù)涵。

綜合上述因素，工程影響的既有鐵路范圍達(dá)到100 m左右，站內(nèi)的硬橫跨必須結(jié)合橋涵施工進(jìn)行多次遷改。

5 相對(duì)位置關(guān)系

該工程影響范圍內(nèi)存在多處硬橫跨結(jié)構(gòu)，其中位于新建道路中心線兩側(cè)的硬橫跨，均與新建道路立交和新建過水涵位置沖突，且改造后的硬橫跨受跨距影響，后期必須架設(shè)在新建立交上部。

6 遷改方案設(shè)計(jì)分析

結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)情況，余姚地區(qū)為浙江省典型的軟土地區(qū)，下穿立交的頂進(jìn)工作坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、鐵路線路加固措施、既有鐵路設(shè)備防護(hù)措施在按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)的前提下，該工程實(shí)施范圍內(nèi)各種防護(hù)加固措施已十分擁擠。而多孔框架結(jié)構(gòu)頂進(jìn)施工的工作坑支護(hù)結(jié)構(gòu)更應(yīng)避免與硬橫跨遷改內(nèi)容產(chǎn)生沖突，且新舊硬橫跨基礎(chǔ)間、既有硬橫跨與新建線路加固結(jié)構(gòu)和防護(hù)樁基間均應(yīng)考慮相互的影響，設(shè)計(jì)方案應(yīng)綜合考慮上述情況，設(shè)計(jì)思路如下：

（1）不拘泥于多孔框架順序頂進(jìn)的設(shè)計(jì)原則，在影響范圍內(nèi)盡量將線路加固的便梁支墩和臨時(shí)遷改的硬橫跨基礎(chǔ)同步施工，利用硬橫跨跨度可臨時(shí)加大的有利條件，將遷改步驟減少至3步。

（2）新建過水涵的選位，以結(jié)合頂進(jìn)施工難度和硬橫跨遷改情況為原則，靈活設(shè)計(jì)位置。

（3）由于頂進(jìn)施工須設(shè)置多處便梁支墩，在新建便梁支墩時(shí)，同步新建的臨時(shí)硬橫跨基礎(chǔ)位置，必須考慮新結(jié)構(gòu)施工期間對(duì)既有結(jié)構(gòu)的防護(hù)措施。

（4）不必拘泥于常規(guī)的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，較大規(guī)模的便梁支墩可分步施工成型。

（5）靈活利用遷改結(jié)構(gòu)，同步對(duì)既有橋涵結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除。

（6）主體道路立交兩側(cè)的過水涵，先行頂進(jìn)施工，并同步設(shè)置臨時(shí)硬橫跨，盡量較少遷改次數(shù)。

（7）在主體立交分孔頂進(jìn)過程中，預(yù)留臨時(shí)硬橫跨基礎(chǔ)位置。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路，接觸網(wǎng)遷改須設(shè)置的臨時(shí)基礎(chǔ)，須在既有基礎(chǔ)外側(cè)設(shè)置相應(yīng)的防護(hù)措施，并結(jié)合線路加固中便梁支墩同步實(shí)施，示例情況如圖4。

既有結(jié)構(gòu)防護(hù)示意圖

利用便梁支墩施工期間，進(jìn)行臨時(shí)硬橫跨結(jié)構(gòu)的施工和過渡，進(jìn)一步遷改后，即可逐孔頂進(jìn)框架結(jié)構(gòu)，并同步利用框架結(jié)構(gòu)中預(yù)埋基礎(chǔ)，將接觸網(wǎng)遷改縮減至3步。

7 結(jié)語

該文2處工程實(shí)例分析，其共同點(diǎn)為工程中道路主體設(shè)計(jì)線位均作為控制性因素，以鐵路車站內(nèi)部線路股道數(shù)較多、接觸網(wǎng)遷改工作較難開展為前提，進(jìn)而展開對(duì)其余鄰近結(jié)構(gòu)物間遷改過渡的設(shè)計(jì)探討。在工程應(yīng)用中，鐵路周邊設(shè)施設(shè)備經(jīng)常牽一發(fā)而動(dòng)全身，必須在保障鐵路安全的前提下，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深入細(xì)致的思考。2個(gè)工程的實(shí)踐證明，在鐵路車站范圍進(jìn)行道路下穿立交建設(shè)，在采取相應(yīng)措施后，既保障鐵路設(shè)備安全運(yùn)營，又可使工程目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，可為相似工程提供可靠的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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