地鐵明挖區(qū)間下穿鐵路合建方案設(shè)計(jì)

張閩湘

【摘要】結(jié)合南京軌道交通3號(hào)線工程實(shí)踐，詳細(xì)介紹地鐵明挖區(qū)間下穿鐵路合建方案，并通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明，該合建方案既能滿足各自運(yùn)營(yíng)安全又能確保變形協(xié)調(diào)，可為類似工程提供借鑒參考。

【關(guān)鍵詞】地鐵明挖區(qū)間；下穿鐵路；合建

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，出現(xiàn)了越來(lái)越多的地鐵區(qū)間隧道下穿鐵路的工程。國(guó)內(nèi)比較常見(jiàn)的是地鐵盾構(gòu)下穿鐵路的案例，然而地鐵明挖區(qū)間下穿鐵路的合建工程，并且下穿的鐵路為淺埋隧道的，國(guó)內(nèi)比較少見(jiàn)。本文就結(jié)合南京地鐵3號(hào)線下穿寧蕪貨線合建工程介紹設(shè)計(jì)方案。

1、工程背景

2011年1月，南京市軌道交通3號(hào)線明發(fā)廣場(chǎng)站～南京南站站區(qū)間下穿國(guó)鐵寧蕪貨線，兩工程均為待建工程。隨著京滬高鐵通車倒計(jì)時(shí)，南京南站的施工進(jìn)入最后沖刺階段，與之相關(guān)的地鐵、市政、鐵路等工程也要同時(shí)完成。受環(huán)境條件和工期的限制，設(shè)計(jì)前期對(duì)方案作了深入的分析比較，最終確定地鐵區(qū)間下穿國(guó)鐵寧蕪貨線采用合建方案。

2、工程概況

2.1區(qū)間隧道及寧蕪貨線鐵路概況

南京市軌道交通3號(hào)線明發(fā)廣場(chǎng)站～南京南站站區(qū)間在寧蕪鐵路里程HDK21+893下穿寧蕪貨線，起訖里程為右K31+239.831～右K31+255.404，地鐵區(qū)間隧道線路平面位于半徑為350m的曲線上，與寧蕪貨線鐵路呈約87°，縱斷面位于17‰的縱坡上，隧道橫斷面采用單箱雙室框架結(jié)構(gòu)，線間距為7.035m～7.523m。結(jié)構(gòu)底板處于K1g-3中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層上。

寧蕪貨線鐵路按照Ⅰ級(jí)鐵路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速為120Km/h，電力牽引，地鐵區(qū)間隧道下穿鐵路影響范圍里程為HDK21+886.6～HDK21+900.05，鐵路隧道橫斷面采用單箱單室框架結(jié)構(gòu)，為淺埋隧道，覆土厚度約為3.6m。

2.2地質(zhì)概況

下穿寧蕪貨線鐵路段位于南京市雨花臺(tái)區(qū)農(nóng)花村，為在建工程南京南站站房北廣場(chǎng)范圍，距站房北側(cè)約200m，擬建場(chǎng)地位于長(zhǎng)江高階地區(qū)，剝蝕后形成崗地與坳谷相間地貌，地勢(shì)略有起伏，坡度平緩。地層自上而下可分為①-2b2-3素填土、②-1b2-3軟-可塑粉質(zhì)粘土和③-1b1-2可-硬塑粉質(zhì)粘土，穿越土層主要為K1g-2強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和K1g-3中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層。

場(chǎng)地地下水主要為孔隙潛水，局部分布有弱承壓水，場(chǎng)地底部基巖主要為白堊系葛村組（K1g）泥質(zhì)粉砂巖，裂隙不甚發(fā)育，且呈緊密閉合狀，裂隙連通性差，含水微弱。

擬建場(chǎng)地環(huán)境類型屬于II類。綜合判定場(chǎng)地地下水和土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有CO2弱侵蝕性；地下水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋于干濕交替部位具弱腐蝕性，土對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋無(wú)腐蝕性；對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性，抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，場(chǎng)地抗震設(shè)防分類為乙類，地震動(dòng)峰值加速度值為0.1g，設(shè)計(jì)地震第一組。

3、設(shè)計(jì)方案

3.1設(shè)計(jì)邊界范圍

由于受環(huán)境條件和工期的限制，下穿寧蕪貨線處，地鐵區(qū)間設(shè)計(jì)范圍定為右K31+239.831～右K31+255.404，并預(yù)留條件，與后期施工的區(qū)間對(duì)接。

3.2結(jié)構(gòu)總體布置

地鐵區(qū)間下穿寧蕪貨線段，采用上下重疊框架，寧蕪貨線在上，地鐵在下，均為地下線。設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮各自運(yùn)營(yíng)安全又要確保變形協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)總布置形式如下圖所示。

圖1 結(jié)構(gòu)平面及縱剖面圖

3.3圍護(hù)設(shè)計(jì)

鐵路隧道在上，地鐵在下，基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)統(tǒng)籌考慮。基坑開(kāi)挖深度19.683m，經(jīng)過(guò)計(jì)算，圍護(hù)樁采用1200mm@1400mm，樁長(zhǎng)24m；支撐共采用4道撐，第一道采用混凝土支撐，其余采用φ609mm鋼支撐；四個(gè)角點(diǎn)處設(shè)φ609mm鋼斜撐。

3.4主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鐵路框架結(jié)構(gòu)頂板、側(cè)墻采用1m厚，底板（與地鐵結(jié)構(gòu)合建共用板）采用1.1m厚；地鐵區(qū)間在下，相當(dāng)于是鐵路隧道的基礎(chǔ)，考慮結(jié)構(gòu)尺寸厚度時(shí)，應(yīng)不小于鐵路框架結(jié)構(gòu)的厚度，側(cè)墻、頂板（與鐵路框架結(jié)構(gòu)合建共用板）采用1m厚，底板采用1.1m厚。

由于地鐵線路是下穿斜交鐵路線，并且共用板，受力體系復(fù)雜，為了傳遞上部鐵路荷載，需沿鐵路線方向在共用板兩側(cè)設(shè)置暗梁，并且在共用板四個(gè)角點(diǎn)設(shè)置暗柱，這樣，區(qū)間結(jié)構(gòu)上方的荷載就可以通過(guò)梁柱體系合理的傳遞到地基上。暗梁尺寸采用1m×1.6m，暗柱尺寸采用1m×1m。

3.5設(shè)計(jì)構(gòu)造措施

（1）不均勻沉降控制措施

地鐵區(qū)間與寧蕪貨線合建段，先行施工，為控制與相鄰區(qū)間的不均勻沉降，由于地鐵3號(hào)線區(qū)間不設(shè)變形縫，故在區(qū)間合建節(jié)點(diǎn)與相鄰正線區(qū)間連接處設(shè)置后澆帶，后澆帶設(shè)置寬度為2m，采用提高一個(gè)等級(jí)或采用同等級(jí)的微膨脹混凝土，接縫采用企口型。后澆帶混凝土澆筑時(shí)間在兩側(cè)區(qū)間結(jié)構(gòu)基本完成沉降后澆注，且控制在施工后60天進(jìn)行。并且在后澆帶里預(yù)埋注漿管，后期可進(jìn)行注漿堵水。

（2）與后期施工區(qū)間對(duì)接構(gòu)造措施

由于本合建節(jié)點(diǎn)先行施工，為保證能及時(shí)回填覆土，安全運(yùn)營(yíng)寧蕪貨線。本節(jié)點(diǎn)地鐵區(qū)間南北兩端設(shè)置臨時(shí)封堵墻，待相鄰區(qū)間結(jié)構(gòu)對(duì)接時(shí)鑿除。并在與相鄰區(qū)間對(duì)接處，預(yù)留鋼筋接駁器。

（3）施工階段排水措施

施工階段底板設(shè)置泄水孔，地下水位降至底板底部高程1米以下，泄水孔深至素混凝土墊層底面，并局部鋪1～2m砂墊層，內(nèi)部結(jié)構(gòu)完成并覆土后封堵。

4、目前運(yùn)營(yíng)狀況

本工程現(xiàn)已竣工驗(yàn)收完畢，已經(jīng)運(yùn)營(yíng)。根據(jù)監(jiān)控量測(cè)報(bào)告，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)滲漏水情況發(fā)生，地表沉降最終累計(jì)值范圍在-5.2～-15.9mm（控制值30mm[3]）之間，地基工后沉降累計(jì)變化量在0.0～-1.5mm之間，均在合理范圍之內(nèi)，說(shuō)明本合建方案是可行的。

結(jié)束語(yǔ)

本文依托南京地鐵3號(hào)線區(qū)間與寧蕪貨線合建工程，介紹設(shè)計(jì)方案。地鐵區(qū)間主體結(jié)構(gòu)通過(guò)合理的分配剛度和設(shè)置構(gòu)造措施，使上部荷載合理的傳遞到地基上，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明，既能滿足各自運(yùn)營(yíng)安全又能確保變形協(xié)調(diào)，說(shuō)明該合建方案是可行的，其可為類似工程提供借鑒參考。

參考文獻(xiàn)

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