地铁盾构区间下穿铁路货场方案研究

摘要：本文以南京地铁7号线马家园车辆段出入段线盾构区间下穿南京东编组站铁路货场为工程实例，介绍了地铁线路方案比选和铁路保护措施，为今后类似工程的设计和施工提供了一定的借鉴和参考。

关键词：盾构区间 下穿铁路 线路比选 铁路保护

随着我国基础建设的发展，尤其是地铁的大规模建设、一些盾构隧道不可避免的穿越一些既有多股道铁路，施工风险大，为保证既有铁路的正常运营，应对下穿线路方案进行比选并采用必要的加固措施。本文以南京地铁7号线马家园车辆段出入段线盾构区间下穿南京东编组站铁路货场为工程实例，介绍了地铁线路方案比选和铁路保护措施。

1工程概况

1.1区间结构概况

马家园车辆段出入段线区间设计起点站为仙新路站，出站后依次下穿仙新路、天加空调地块、侧穿开闭所、下穿京沪下行线、南京东编组站咽喉区铁路、京沪上行线，在王子楼村出地面后接马家园车辆段。

马家园车辆段出入段线区间长1396.118m。区间平曲线最小半径R-200m，线路纵坡设计为“V”字坡，最大坡率为34.943‰。区间下穿铁路范围覆土厚度约为10m～14m。

1.2工程地质条件

参考隧道下穿南京东编组站及京沪上行线处钻孔资料，下穿土层从上至下主要有杂填土、素填土、粉质黏土（可塑～软塑）、粉质黏土（软塑～流塑）、粉质黏土（硬塑～可塑）、粉质黏土（可塑）、粉质黏土（硬塑）、全风化细砂岩、粉砂质泥岩、强风化细砂岩、粉砂质泥岩和中风化细砂岩、粉砂质泥岩。

1.3铁路概况

南京东站位于南京市栖霞区尧化门，原名尧化门站，始建于1908年，是国家15个铁路路网性编组站之一、国家铁路特等站，是华东地区最大的复线电气化铁路驼峰编组站、货运站、枢纽站，中国日办万辆以上的特大铁路编组站之一。南京东站整体站场长度达8公里以上，站线126股，线路总长120公里，道岔422组，整个编组作业实现了电气化、计算机自动化，双线双溜单向驼峰。

京沪普速铁路是一条从北京通往上海的铁路，由京山铁路北京至天津段、津浦铁路（天津—浦口）和沪宁铁路（下关—上海）组成，随着南京长江大桥在1968年建成而全线接通。目前京沪铁路实际里程为1451.4公里（经天津西、济南、蚌埠），为全线双线电气化干线铁路，有砟轨道。京沪铁路是中国“八纵八横”铁路网的组成部分，设计时速160Km/h。

2 区间线路方案比选

出入段线下穿南京东编组站驼峰线多股道铁路，驼峰线道岔较多，道岔之间平均距离约40米，道岔岔尖沉允许沉降值为1mm，通过数值计算，区间隧道外边需要距离岔尖至少30米水平距离才能满足岔尖沉降要求。且驼峰线下游存在6组减速器，减速器下方为混凝土整体道床，轻微不均匀沉降极可能导致道床开裂，不允许下穿。经过分析驼峰线铁路功能，发现驼峰线一侧各两组禁溜线，施工期间保证一侧各一根禁溜线正常工作即可。地铁隧道下穿405#、407#禁溜线道岔，施工期间此处道岔采取临时钉闭措施。隧道距离两侧道岔岔尖均满足30米的安全距离。

3区间下穿铁路加固方案

3.1铁路路基经验控制指标

通常情况下铁路路基沉降是导致上方线路不平顺的主要原因，根据以往地铁下穿有砟普铁的经验，沉降变化速率在线路慢行期间（盾构施工期间）控制在4mm/24h以内，道岔区的沉降量控制在1mm以内，非道岔区的沉降量控制在10mm内。钉闭道岔按照普通铁路考虑。

3.2加固方案

区间下穿铁路，采用分块加固方案。

（1）旋喷桩起加固、隔断起止浆控制变形的作用。距外侧铁路路基约8m处向外布置旋喷桩，加固深度为主加固区往下1米。旋喷桩采用三管φ800@600mm，即咬合200mm，加固体无侧限抗压强度不小于1.2MPa。

（3）主加固区：在路基两侧旋喷桩之间的范围内为主加固区，加固深度为地面下5～17米。该区域采用袖阀管注浆加固。袖阀管注浆的浆液为水泥浆，注浆压力控制在0.3～0.5MPa，水灰比为1.5，加固体无侧限抗压强度不小于1MPa。

（4）次加固区：旋喷桩外侧10m和隧道外侧3m范围内为次加固区。该区域采用袖阀管注浆加固，袖阀管注浆的浆液为水泥浆，注浆压力控制在0.3～0.5MPa，水灰比为1，加固体无侧限抗压强度不小于0.8MPa。深度同主加固区加固深度。

（5）袖阀管注浆浆液扩散半径0.8m，孔间距1m，选用PRC自行密闭式双向注浆芯管，并采用42.5级普通硅酸盐水泥。

4数值计算分析

4.1计算模型

本次计算运用GTS NX进行三维影响分析，根据盾构隧道的实际工序来模拟隧道开挖，有限元模型如下图所示，模型长、宽、高分别为237.145m×86m×45。

4.2计算结果

对区间穿越铁路采用有限元计算软件进行计算分析，地层损失率控制按0.5%考虑，计算结果如下：

京沪下行线铁路：不采取加固措施的情况下轨道最大沉降值约为7.06mm；

驼峰线铁路：加固前轨道最大沉降值约为15.87mm，加固后轨道最大沉降值约为7.18mm；

京沪上行线铁路：加固前轨道最大沉降值约为10.31mm，加固后轨道最大沉降值约为5.02mm；

5结论

（1）通过线路方案比选，选出最优线路，可以有效降低盾构下穿对铁路货场正常运营的影响。

（2）通过压低隧道纵断面以加大区间穿越铁路股道的埋深，可将施工普速铁路的影响控制在可接受的范围。

（3）对局部软土层采取预加固措施，加强施工控制，盾构区间穿越铁路段地层损失率需控制在0.5%以內，以有效控制轨道交通施工对铁路的影响。

参考文献：

[1]《铁路运输安全保护条例》（国务院令430号）.

[2]《铁路营业线施工安全管理办法》（TG/CW106-2012）.

[3]《地铁设计规范》（GB50157-2013）.

[4]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）.

[5]《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）.

[6]《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911-2013）.

[7]《铁路线路维修规则》（铁运[2006]146号）.

[8]《铁路工务安全规则》（铁运[2006]177号部令）.

[9]《铁路轨道施工及验收规范》（TB10302-2009）.

[10]《铁路轨道工程施工质量验收标准》（TB10413-2003）.

[11]《上海铁路局工务安全管理办法》（SHG/GW280-2017）.

[12]《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB 10005-2010）.

（作者单位：南京地铁建设有限责任公司）

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