地鐵車站下穿既有鐵路站場(chǎng)施工技術(shù)分析

文建濤 孫雷

摘 要：新建地鐵車站與現(xiàn)有鐵路線路車站距離接近，是加強(qiáng)乘客換乘體驗(yàn)的方式之一。這也就意味著新建地鐵下穿現(xiàn)有鐵路站場(chǎng)的情況必然發(fā)生。本文結(jié)合某城市地鐵車站建設(shè)項(xiàng)目實(shí)際，分析了下穿既有鐵路站場(chǎng)的施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：地鐵車站;下穿隧道;施工技術(shù)

國(guó)內(nèi)地鐵建設(shè)工程發(fā)展非常迅速，地下軌道網(wǎng)絡(luò)的密度也在不斷增加。在這種情況下，地鐵新建線路與既有線路產(chǎn)生交叉的工程數(shù)量會(huì)持續(xù)增大，新建線路會(huì)對(duì)既有線路及周邊建筑的安全產(chǎn)生影響。如何降低這種負(fù)面影響，將是未來軌道交通建設(shè)的焦點(diǎn)問題之一。地鐵車站下穿既有鐵路站場(chǎng)的情況，現(xiàn)已在各大中型城市的地鐵項(xiàng)目建設(shè)中相繼產(chǎn)生，其安全問題也引發(fā)了各方面的關(guān)注。

一、工程概況

本文以某地的地鐵車站建設(shè)工程為例，探討地鐵車站下穿既有鐵路站場(chǎng)的施工方式。該工程地鐵車站采取礦山法以 80°角下穿火車站既有站場(chǎng)，地鐵車站劃分為三個(gè)區(qū)域。其中南北兩區(qū)采取明挖法施工，過站區(qū)處在地鐵車站中部，采用暗挖法，并與南北兩區(qū)隧道相連。隧道埋深設(shè)計(jì)范圍是 6.69 ～ 8.06m，隧道高度 9.546 m，跨度 11 m，隧道中間設(shè) 4 m 寬站臺(tái)。

暗挖隧道下穿既有鐵路站場(chǎng)的施工難度是隧道圍巖覆土層薄，工程建設(shè)時(shí)期，當(dāng)?shù)匾笫┕すぷ鞑荒軐?duì)列車運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生影響，還要保障列車在工程施工過程中途徑工程現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)大幅度減速。這就需要下穿鐵路站場(chǎng)施工階段，使用有效的方式來加固鐵路線路，保障既有鐵路的正常運(yùn)營(yíng)。既有鐵路下方的隧道施工，因隧道跨度大，需要加固地層，保障隧道施工安全，提升隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

二、地表鐵路線路的加固

工程施工過程中，需要控制地表沉降，保障地面車站及列車運(yùn)行安全和隧道施工安全。在對(duì)方案進(jìn)行討論后，對(duì)過站區(qū)站場(chǎng)線路架設(shè)D24型便梁來加固，采取箱涵及鋼筋混凝土支墩的方式來擴(kuò)大基礎(chǔ)，隧道挖掘工作在便梁掩護(hù)下完成。

三、D二、四、型便梁加固線路的安全問題

結(jié)合該工程所在地的實(shí)際列車運(yùn)行情況，對(duì)過站區(qū)隧道下穿既有站場(chǎng)起價(jià)的線路安全性進(jìn)行檢驗(yàn)。D24型便梁在滬寧線立交施工中得以大量應(yīng)用，限速 60 km/h 時(shí)，梁體結(jié)構(gòu)安全性較高。箱涵作為中間支墩，在其底部加入方樁作為支撐。加固方樁周圍地層，提升方樁與土體間的摩擦力，就能夠保障便梁的安全。便梁兩側(cè)重力支墩安全程度達(dá)標(biāo)，則表示地表列車運(yùn)行有足夠的安全程度。

（一）繁忙干線

該工程地表鐵路線路為繁忙干線，因而列車活載需要依照國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)定來選取。

（二）支墩尺寸及荷載計(jì)算

C20鋼筋混凝土重力式結(jié)構(gòu)，尺寸為 2.0 m * 2.5 m * 5.61 m。??? 支墩自重為 701.3 kN，便梁自重 469 kN/孔，軌道自重 5 kN/m。變量活載支座反力 p = 1 670.5 kN。支座水平制動(dòng)力為：T = （ 4 × 280 + 90 × 18.71 ） × 0.1 × 0.5 = 140.2 kN，制動(dòng)力臂 Z = 2.3 m，垂直動(dòng)力∑N = 701.3 + 469/2 + 5 × 24.5/2 + 1 670.5 = 2 667.6 kN，制動(dòng)力矩 M = 2.3 × 140.2 = 322.5 kN·m

（三）基底承載力

基地最大承載力 smax = 2 667.6 / （ 2.5 × 5.61 ） + 6 × 322.5 / （ 5.61 × 2.5 × 2.5 ） = 245.4 kPa，最小承載力是smin = 135 kPa。列車運(yùn)行過程中，地基土已被壓實(shí)，其承載力可提高四分之一左右，[ σ ] = 200 × 1.25? =? 250 kPa > σ max，可知便梁兩側(cè)支墩能合乎安全要求。

四、過站區(qū)隧道施工技術(shù)

（一）施工順序

過站區(qū)隧道的施工應(yīng)先完成中間及兩側(cè)鋼筋混凝土的擴(kuò)大基礎(chǔ)，之后在兩端布置管棚，再架設(shè)便梁，先右后左，要配合隧道開挖施工進(jìn)程。隧道開挖需要先右后左的方式開展，之后進(jìn)行橫通道的挖掘與支護(hù)，最后鋪設(shè)防水板。

（二）管棚施工方法

管棚布設(shè)有利于保障線路安全，在隧道拱部設(shè)置直徑 159 mm 、長(zhǎng)度40m、38m的管棚。設(shè)置鋼筋混凝土護(hù)拱來保障管棚定位的精確程度。管棚內(nèi)還要注入水泥漿液。

（三）超前小導(dǎo)管的施工

隧道拱部范圍內(nèi)，布設(shè)熱軋無縫鋼管來作為超前小導(dǎo)管。導(dǎo)管壁厚度 4 mm，頂部處理成尖錐狀，注水泥漿，來加固地層。

（四）開挖與支護(hù)

該工程過站隧道圍巖穩(wěn)定性不高，采取十字中隔壁法來保障施工安全與地表鐵路運(yùn)行安全。開挖分四步，每步完成后馬上噴射混凝土來封閉開挖面。

支護(hù)選用直徑 25 mm 、長(zhǎng)度 3 m 的砂漿錨桿，梅花形布置后掛鋼筋網(wǎng)，架設(shè)格柵鋼架。鋼架需要設(shè)置鋼墊板作為基礎(chǔ)，之后再次噴涂混凝土，指導(dǎo)厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的支護(hù)厚度。

（五）橫通道施工

在地鐵車站隧道完成后，再開始橫通道的施工。本工程采取短臺(tái)階法，先挖上臺(tái)階，之后噴射混凝土全封閉，再架設(shè)直徑 25 mm 的錨桿，布置冷軋鋼筋網(wǎng)和格柵鋼架，之后再進(jìn)行下臺(tái)階的施工。

（六）地層沉降及圍巖控制措施

箱涵及地層的加固方面，施工管棚階段，管棚有水涌出，則表示路基下方有水，部分管棚存在淤泥，導(dǎo)致地表塌陷，會(huì)影響隧道施工的穩(wěn)定性。加強(qiáng)地層的方式是在隧道開挖前，對(duì)箱涵兩側(cè)及底部注漿，提升方樁與地層的摩擦力，保障箱涵支墩的穩(wěn)定性。注漿加固需要分兩次完成，第一次是造殼注漿，第二次是擠密注漿，加固箱涵下部隧道間形成的三角帶。

隧道挖掘過程中，各個(gè)分部施工滯后 3 ～ 5 m，不拆除臨時(shí)支護(hù)，且要保障右線施工滯后于右線，接近左線的土體要放在最后施工，降低施工對(duì)隧道土體的擾動(dòng)。

工程施工階段，需要檢測(cè)地表線路沉降與隧道變形情況，如有線路異常沉降現(xiàn)象發(fā)生，則需立即停止施工，并調(diào)整施工部分的關(guān)系，強(qiáng)化支護(hù)工作。支護(hù)強(qiáng)化主要還是降低格柵間距，加強(qiáng)注漿施工環(huán)節(jié)的監(jiān)控，并要提升注漿質(zhì)量。

五、結(jié)束語

既有鐵路站場(chǎng)下建設(shè)地鐵車站，施工的過程中存在極大的風(fēng)險(xiǎn)問題。本文提及的工程采取了礦山法完成施工，并要在施工階段保障地表鐵路的正常運(yùn)行。該工程采取了D24型便梁加固，并利用混凝土及箱涵來擴(kuò)大基礎(chǔ)，結(jié)合CRD方法，完成隧道開挖工程。該工程施工完成后，過站區(qū)左右線隧道都順利通過鐵路站場(chǎng)，施工過程中鐵路正常運(yùn)行，線路沉降最大值為 18.4 m，在安全標(biāo)準(zhǔn)要求之內(nèi)。這表示上述施工技術(shù)的合理的，能夠保障鐵路安全與施工安全。

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