徐 源

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063）

1 概況

1.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目南起西善橋，北止仙新路，線路長(zhǎng)約35.49km，設(shè)站27 座，采用地下敷設(shè)。其中出入段線區(qū)間下穿京滬鐵路、南京東編組站咽喉區(qū)鐵路。

1.2 出入段線概況

該項(xiàng)目出入段線區(qū)間依次下穿仙新路、天加空調(diào)地塊、側(cè)穿開(kāi)閉所、下穿京滬下行線、南京東編組站咽喉區(qū)鐵路、京滬上行線，在王子樓村出地面后接馬家園車(chē)輛段（見(jiàn)圖1）。區(qū)間采用礦山法、盾構(gòu)法及明挖法等多種工藝。區(qū)間主要控制因素為京滬鐵路、南京東編組站咽喉區(qū)多股鐵路。

圖1 區(qū)間線路平面示意圖

1.3 工程地質(zhì)情況

參考臨近項(xiàng)目鉆孔資料，下穿處巖土從上至下主要有①-1 雜填土、①-2 素填土、②-1b2-3 粉質(zhì)黏土、②-2b3-4 粉質(zhì)黏土、④-1b1-2 粉質(zhì)黏土、④-2b2 粉質(zhì)黏土、④-3b1 粉質(zhì)黏土、J1-2xn-1 全風(fēng)化細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、J1-2xn-2 強(qiáng)風(fēng)化細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和J1-2xn-3p 中風(fēng)化細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。

2 區(qū)間下穿鐵路路基方案研究

2.1 區(qū)間線路方案

區(qū)間出站后以200m 半徑曲線下穿天加空調(diào)地塊，側(cè)穿開(kāi)閉所，依次下穿軍輔線、京滬下行線、峰下線、聯(lián)絡(luò)線、禁溜1 線、駝峰1 線、駝峰2 線、迂回線、機(jī)車(chē)入庫(kù)線、機(jī)車(chē)出庫(kù)線、滬寧三線、京滬上行線、環(huán)到線等鐵路后向西以300m 半徑下穿仙新路接馬家園車(chē)輛段。下穿南京東編組站鐵路段位于直線上，下穿京滬上行線段位于曲線上，曲線半徑R=300m，與鐵路最小夾角為58°。區(qū)間下穿駝峰線405、407 號(hào)道岔，距離東側(cè)409、413 號(hào)道岔30.5m，距離西側(cè)401、403 號(hào)道岔30m。區(qū)間線路采用V 字坡，最大縱坡34.943‰，區(qū)間覆土0 ～16.5m，區(qū)間設(shè)置一座廢水泵房。

2.2 地基加固方案

通過(guò)總結(jié)國(guó)內(nèi)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)及成果，參照相關(guān)下穿鐵路的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)際情況，穿越南京東編組站鐵路及京滬鐵路段地面加固方案采用旋噴樁止?jié){和袖閥管主、次注漿加固方案，旋噴樁加固φ800@600三管旋噴樁，袖閥管為φ50@1m×1m 斜管。

2.3 工程建議保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)目的施工不可避免地將對(duì)京滬鐵路、南京東編組站鐵路路基帶來(lái)一定影響，為了保證鐵路的安全運(yùn)營(yíng)，該工程鐵路線控制標(biāo)準(zhǔn)參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)規(guī)定，建議的控制標(biāo)準(zhǔn)如下。

（1）普速鐵路區(qū)段沉降控制值以《鐵路線路修理規(guī)則》（鐵運(yùn)〔2006〕146 號(hào)）為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，其沉降控制值采用10mm，隆起為0mm，道岔允許變形±1mm。

（2）無(wú)加固時(shí)，盾構(gòu)掘進(jìn)綜合地層損失率為0.8%；采取加固措施時(shí)，非加固區(qū)段地層損失率為0.8%，加固區(qū)段地層損失為0.5%。

2.4 Peck 公式計(jì)算分析

對(duì)于盾構(gòu)隧道施工引起地面沉降預(yù)測(cè)，采用Peck 公式計(jì)算。

盾構(gòu)穿越建（構(gòu)）筑物施工期間，需根據(jù)監(jiān)測(cè)信息調(diào)整盾構(gòu)推進(jìn)及排土速度。本項(xiàng)目區(qū)間盾構(gòu)穿越南京東編組站鐵路路基范圍內(nèi)，盾構(gòu)隧道位于④-1b1-2 粉質(zhì)黏土、④-2b2 粉質(zhì)黏土、④-3b1 粉質(zhì)黏土中；盾構(gòu)穿越京滬上行線鐵路路基范圍內(nèi)，盾構(gòu)隧道位于②-2b3-4 粉質(zhì)黏土、④-1b1-2 粉質(zhì)黏土、④-2b2 粉質(zhì)黏土、④-3b1粉質(zhì)黏土、J1-2xn-2 強(qiáng)風(fēng)化砂巖中。非加固區(qū)盾尾地層損失率按照0.8%，加固區(qū)地層損失率按0.5%考慮。

由Peck 公式得到，盾構(gòu)穿越南京東編組站鐵路路基范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)貙訐p失率為0.8%時(shí)，單線貫通后地表最大沉降為11mm，雙線貫通后地表最大沉降為16.2mm，不滿足路基變形控制要求；當(dāng)采取加固措施并且地層損失率為0.5%時(shí)，單線貫通后地表最大沉降為6.7mm，雙線貫通后地表最大沉降為9.93mm，滿足沉降控制10mm 的要求；盾構(gòu)穿越京滬上行線鐵路路基范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)貙訐p失率為0.8%時(shí)，單線貫通后地表最大沉降為12mm，雙線貫通后地表最大沉降為16.1mm，不滿足路基變形控制要求；當(dāng)采取加固措施并且地層損失率為0.5%時(shí)，單線貫通后地表最大沉降為7.7mm，雙線貫通后地表最大沉降為9.97mm，滿足沉降控制10mm 的要求。

2.5 數(shù)值計(jì)算分析

（1）計(jì)算方法。根據(jù)區(qū)間隧道與南京東編組站鐵路及京滬鐵路的位置關(guān)系，采用GTS NX 建立三維模型，進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析。該項(xiàng)目采用土體彈塑性摩爾-庫(kù)倫本構(gòu)模型，并對(duì)土體進(jìn)行鈍化來(lái)模擬隧道開(kāi)挖，根據(jù)盾構(gòu)隧道的實(shí)際工序來(lái)模擬隧道開(kāi)挖。具體盾構(gòu)施工的模擬過(guò)程：①激活土層、加固土體、邊界約束條件。②“殺死”三個(gè)管片長(zhǎng)度（3.6m）范圍內(nèi)的隧道土體單元模擬土體的開(kāi)挖，土層釋放系數(shù)在本部開(kāi)挖后為0.15和0.85。③“激活”三個(gè)管片長(zhǎng)度（3.6m）的盾構(gòu)管片單元。④重復(fù)②～③的模擬步驟，直至完成整個(gè)盾構(gòu)隧道的貫通。

（2）計(jì)算模型。①下穿南京編組站鐵路路基段計(jì)算模型。此次計(jì)算運(yùn)用GTS NX 進(jìn)行三維影響分析，根據(jù)盾構(gòu)隧道的實(shí)際工序來(lái)模擬隧道開(kāi)挖，模型長(zhǎng)、寬、高分別為237.145m×86m×45m。南京東編組站鐵路列車(chē)荷載按照“中-活載”考慮（見(jiàn)圖2）。

圖2 計(jì)算模型

模擬過(guò)程中對(duì)兩條盾構(gòu)隧道分別進(jìn)行開(kāi)挖，此次計(jì)算假定先進(jìn)行右側(cè)隧道開(kāi)挖，再進(jìn)行左側(cè)隧道開(kāi)挖。分別考慮不采取加固措施及袖閥管注漿和旋噴樁加固兩種工況。計(jì)算結(jié)果顯示，下穿京滬下行線鐵路路基段，不采取加固措施的情況下，右線隧道下穿鐵路后路基最大沉降為4.85mm，左線隧道下穿鐵路后路基最大沉降為7.06mm，滿足鐵路路基沉降控制要求。下穿南京東編組站駝峰線鐵路路基段，當(dāng)不采取地面加固措施時(shí)，右線隧道下穿鐵路后路基最大沉降為10.28m，左線隧道下穿鐵路后路基最大沉降為15.87mm，不滿足鐵路路基沉降控制值10mm 的要求。在采取加固措施的情況下，右線隧道下穿鐵路后路基最大沉降為4.37mm，左線隧道下穿鐵路后路基最大沉降為7.18mm，滿足鐵路路基沉降控制要求。

②下穿京滬上行線鐵路路基段計(jì)算模型。模型長(zhǎng)、寬、高分別為142m×140m×40m。模擬過(guò)程中對(duì)兩條盾構(gòu)隧道分別進(jìn)行開(kāi)挖，此次計(jì)算假定先進(jìn)行左側(cè)隧道開(kāi)挖，再進(jìn)行右側(cè)隧道開(kāi)挖。分別考慮不采取加固措施及袖閥管注漿和旋噴樁加固兩種工況。計(jì)算結(jié)果顯示，下穿京滬上行線鐵路路基段，當(dāng)工況一不采取地面加固措施時(shí)，右線隧道下穿鐵路后路基最大沉降為7.57m，左線隧道下穿鐵路后路基最大沉降為10.31mm，不滿足鐵路路基沉降控制值10mm 的要求。工況二在采取加固措施的情況下，右線隧道下穿鐵路后路基最大沉降為4.31mm，左線隧道下穿鐵路后路基最大沉降為5.02mm，滿足鐵路路基沉降控制要求。

2.6 區(qū)間緊臨道岔處理

區(qū)間下穿南京東編組站駝峰線405#、407#道岔，區(qū)間隧道位于道岔正下方，盾構(gòu)下穿時(shí)道岔位于區(qū)間沉降影響范圍之內(nèi)。道岔類型為50-12 型，該道岔位于南京東編組站內(nèi)，為南京東編組站使用。經(jīng)調(diào)查，該道岔為側(cè)向道岔，在盾構(gòu)掘進(jìn)完成及工后沉降穩(wěn)定時(shí)間段時(shí)間內(nèi)可以臨時(shí)釘閉。鑒于道岔沉降控制嚴(yán)格，避免盾構(gòu)下穿時(shí)道岔沉降過(guò)大，不滿足列車(chē)安全運(yùn)營(yíng)要求，建議在盾構(gòu)下穿前后共4 個(gè)月時(shí)間內(nèi)對(duì)405#、407#道岔道岔采取臨時(shí)釘閉措施。

2.7 下穿鐵路技術(shù)措施及建議

（1）盾構(gòu)施工地層損失率控制。計(jì)算預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，盾構(gòu)區(qū)間隧道施工過(guò)程中地層損失率在0.5%以內(nèi)時(shí)可較好地控制地鐵施工對(duì)鐵路的影響。根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)加強(qiáng)施工控制，盾構(gòu)區(qū)間穿越鐵路段地層損失率需控制在0.5%以內(nèi)，以有效控制軌道交通施工對(duì)鐵路的影響。

（2）穿越段管片預(yù)留注漿孔。穿越段管片增設(shè)注漿孔以提高二次補(bǔ)充注漿效果，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況及時(shí)進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿，必要時(shí)可通過(guò)預(yù)留注漿孔對(duì)周邊土體進(jìn)行注漿加固以控制沉降與變形進(jìn)一步發(fā)展。

（3）穿越段管片加強(qiáng)配筋。加強(qiáng)管片配筋設(shè)計(jì)：鐵路線路下方及兩側(cè)各20m 范圍內(nèi)的鋼筋混凝土管片采用加強(qiáng)型配筋，穿越段管片采用8.8 級(jí)螺栓進(jìn)行加強(qiáng)。

（4）普速鐵路地基加固。下穿普速鐵路段采用旋噴樁止?jié){和φ50@1m×1m 袖閥管注漿加固方案，袖閥管梅花形布置。旋噴樁將需要加固的區(qū)域分隔成主加固區(qū)和次加固區(qū)。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析論證，該項(xiàng)目采取的工程方案能夠有效降低實(shí)施過(guò)程中對(duì)鐵路路基及鄰近道岔的影響。