张福泉
(中国华西工程设计建设有限公司广州分公司，广州510600)
【摘 要】隧道施工对土体产生扰动会引起周边及上部土体应力状态发生改变，导致不同程度的地表变形。新建地铁隧道下穿既有铁路的最大难点在，于既要保证施工期间不能影响铁路列车的正常运营，同时又要保证隧道施工的安全，施工难度和风险很大。因此,采取合理有效的加固措施减小隧道施工对地表及其他构筑物的影响，控制路基及轨道的变形十分必要。论文结合深圳地铁7号线下穿广深铁路实际工程，从设计方面对地铁隧道下穿既有铁路的加固措施要求提供参考。
【关键词】盾构隧道；铁路加固；线路监测
【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2017.04.024
深圳市城市轨道交通7号线的笋岗站～洪湖站区间，隧道沿着梅园路高架桥下方走;在宝岗路与洪湖西路之间，以区间左右线路上下重叠方式下穿广深铁路笋岗火车站站场。下穿位置为笋岗火车站站场的咽喉部分，为道岔群区段，电务信号多。与广深线相交里程线路为K142+830，左线隧道顶距铁路轨底覆土约22.8m，右线隧道顶距铁路轨底覆土约12.8m，穿越笋岗火车站的长度约为200m，需穿越26股轨道，隧道与铁路交角约为80°。如图1所示。
图1 地铁隧道与既有线平面关系图
市城市轨道交通7号线的笋岗站至洪湖站区间隧道左右线均采用盾构法施工，内径为5.4m，外径为6.0m，右线长1054.081m，左线长1053.18m；盾构左线隧道从洪湖站始发掘进，其中有52d为下穿铁路时间段；盾构右线隧道在4个月后从洪湖站始发掘进，其中有21d为下穿铁路时间段；左右线隧道穿越共有2个影响时间段，2时间段相隔约4个月。
2.1 路基加固设计
从地质资料看，隧道上层覆土有一层较厚的砂砾层，厚约2～6.6m。为了防止盾构掘进通过路径的铁路路基出现不均匀地层，导致盾构刀盘受力不均匀以及铁路路基底泥水流失，留下孔洞，造成线路后期沉降，在盾构通过路径的铁路路基上对砂砾层进行预注浆加固，间距1～1.5m，梅花形布置，具体钻孔位置可以根据现场铁路线及铁路设备情况进行调整；同时对其他土层采用跟踪注浆的方式，一旦监测发现有地层变形，及时进行地层补注浆，防止出现大的地层沉降影响铁路行车安全[1]。施工注意事项如下：
1）注浆钻孔时先探明地下管线的位置，钻孔位置可根据管线位置进行调整；
2）可在非广深正线的线路上进行注浆试验，取得合理的注浆液的配合、注浆压力等参数，根据试验情况调整注浆参数；
3）在铁路线上注浆要注意压力的控制，防止出现地面冒浆、起拱等情况；
4）施工单位参照设计与实际调查情况，会同铁路设备管理部门进行详细的研究，制定专项的施工方案，通过铁路管理部门审查后实施。
2.2 线路加固设计
为确保既有铁路的营运绝对安全，盾构隧道施工进入铁路区段前，应先对既有铁路线进行架空保护；站内共有26股道需要加固防护，同时针对不同股道的重要性采取不同的加固防护措施。
1）对于正线及影响范围内的站线，拟采用人工挖孔桩与D型便梁对线路进行架空保护，正线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的4条线与正线两侧5、6、7、9、11的5条线共9股道的扣轨加固主跨采用D24型施工便梁，附跨采用D16型施工便梁。
2）其余线路采用钢轨束扣轨的加固方法。在道岔位置上的混凝土枕需抽换成木枕，D型梁加固及道岔区的纵横梁加固采用挖孔桩支撑。
2.3 立柱基础加固设计
广深线属准高速铁路，按照《铁路工务安全规则》（铁运（2006）171号及《电气化铁路有关人员电气安全规则》（铁机字（79）654号）的有关规定，电气化立柱基础沉降量≤2cm，一旦盾构通过造成泥水流失，会影响到电气化立柱的安全，因而需要对电气化立柱基础进行加固，拟采用高压旋喷桩加固电气化立柱基础周边的土层。一共有12根电气化立柱位于影响范围内，每根立柱基础周边打入1圈高压旋喷桩。倾斜5°的旋喷桩，每桩设置32根，桩端进入全风化层≥1.0m，平均深度约12m。由此能够有效加固电气化立柱基础周边的土体，防止泥水流失造成电气化立柱倾斜，同时加强对立柱的监测[2]。
2.4 线路设备监测设计
为保证广深铁路的运营及施工安全，施工期间需对铁路范围内主要设施进行全方位实时监测，根据监测数据及时调整各项施工参数，实行信息化施工。
1）监测项目
需要在地铁盾构外边线2H（隧道埋深）范围内建立严密的监控点，监测项目包括：
（1）轨面及路基沉降监测，26条轨道，每条股道布置5个监测点，一共布置130个监测点。
（2）信号机、转折机沉降监测，布置19个监测点。
（3）接触网基础沉降监测，每个电气化立柱布置1个沉降观测点和1个倾斜观测点，该项布置24个观测点。
（4）轨道几何尺寸（水平、高低、轨距）5条枕木布置1个监测点，每条线路布置约32个检查点。
2）监测频率
监测频率应根据监测数据变化、关键施工阶段的施工、监测断面距掘进面的距离等情况综合考虑。当监测数值出现较大变化等异常情况时，及时增大监测频率，本工程监测频率如表1所示。
表1 工程监测频率
注：表中D为隧道外径。
监测频率序号 监测项目 掘进面距离测点前后＜2D位置掘进面距离测点前后＜5D位置掘进面距离测点前后＞5D位置1 轨面沉降测量2 轨道几何尺寸(高低、水平、轨距) 3 路基沉降测量4 路基隆起测量5 站台沉降测量6 道岔、信号机、电气化立柱基础沉降测量关键时期2次/h,一般情况3次/d,之后1次/d
3）监测周期
从盾构机进入铁路围墙边开始至盾构至站过程中，进行全过程监测，待施工完毕后，可根据监测数值变化情况逐步减小监测频率，直至监测数值稳定且完工后监测延长时间≥1a，通过验收后终止监测。
4）监测项目与控制值
监测项目及控制值见表2，轨道静态几何尺寸容许偏差值见表3。
表2 监测项目及其控制值
序号 监测项目 监测精度/mm监测控制值/mm 警戒值1 轨面沉降测量 0.1 -10 2 路基沉降测量 0.1 -10 3 路基隆起测量 0.1 +10 4 站台沉降测量 1.0 -33 5 接触网基础沉降测量 1.0 -33 6 接触网支柱两个相邻悬挂点(即相邻支柱)最大高差不超过10mm;支柱横线路面垂直于线路中心,偏差不大于2?;支柱顺线路方向应直立,斜率不大于–0.2%取控制值的50%
综上所述，本工程左右线隧道下穿既有线站场已顺利通过。在盾构掘进穿越铁路站场施工期间，通过现场监测，研究铁路加固便梁支墩和线路的变形沉降规律，并根据监测结果对隧道施工方案进行适当调整。经对监测数据的分析，表明本文提出的线路加固措施和隧道施工技术是合理可靠的，使既有线路上的列车运行和既有线路下方的隧道施工的安全性得到了保障。
表3 线路轨道静态几何尺寸容许偏差值
容许偏差值/mm临时补修
【参考文献】
【1】高志刚，冯超.地铁隧道下穿既有铁路施工时的地基加固分析[J].城市轨道交通研究，2015（6）：105-108.
【2】刘铭标.隧道下穿既有铁路施工难点与控制研究[J].工程建设与设计，2015（10）：142-144.
Designof Reinforcement Measures for Shield Tunnel UnderExistingRailway
ZHANG Fu-quan
（ChinaHuaxiEngineeringDesign&ConstructionCo.Ltd.GuangzhouBranch，Guangzhou 510600，China）
【Abstract】In tunnelconstruction,the disturbanceofsoilmassw illcause the changeof thestressstateof thesurrounding and the upperpartof thesoil,whichwill lead to differentdegreesofsurfacedeformation.Thebiggestdifficulty liesin theconstructionof the new subway tunnelisnotonly toensurethattheconstructionperiodcannotaffectthenormaloperationoftherailway,butalso toensure the safety of the tunnel construction,construction difficulty and risk.Therefore,it is necessary to take reasonable and effective measures to reduce the influenceof the tunnelconstructionon thesurfaceand otherstructures,and to control thedeformation of the roadbed and the track.In this paper,combined w ith theactualprojectof Shenzhen Metro Line 7 under the Guangzhou Shenzhen railway,from thedesignaspectsofthesubway tunnelunderexistingrailway reinforcementmeasurestoprovidereference.
【Keywords】shield tunnel；railway reinforcement；linemonitori
【中图分类号】U213.1+5
【文献标志码】B
【文章编号】1007-9467（2017）04-0081-03
【收稿日期】2016-10-18
【作者简介】张福泉（1981～），男，广东广州人，工程师，从事结构工程设计与研究。
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