滬寧城際鐵路并行既有鐵路軟土地基處理技術及安全管理

產光杰　上海鐵路局工程質量安全監督站

滬寧城際鐵路從上海至南京，線路全長共計300km。沿線經過蘇州、無錫、常州、丹陽、鎮江等城市。設計速度300km/h，鋪設無砟軌道結構。全線地質條件差，以軟土、松軟土為主，其中：上海至丹陽段為長江三角洲平原區，丹陽至南京段為剝蝕低山丘陵區及長江河谷階地。軟土及松軟土地基總長195.9km，其中：軟土地基總長134.849km/109處，松軟土地基總長61.019km/92處。

上海至南京正線路基總長104km，占線路全長的34.67%。其中：上海至上海西站間路基長度為4.2km，上海西至南京段路基長度為99.9km。地基加固主要工程數量：深層攪拌樁約40.3萬m，多方位立體攪拌樁151.37萬m，CFG樁約348萬m，管樁約239萬m，碎石注漿樁28.6萬m，Ф0.8m鉆孔樁20.2萬m；碎石墊層約66.2萬m3，土工格柵約191萬m2，預壓土方 235萬 m3，土工織物 226.1 萬 m2。

1　施工風險分析

施工安全影響因素多。牢固樹立安全建設理念，始終把確保安全作為最核心、最本質、最重要的工作牢牢抓在手上，不斷分析安全風險控制重點，科學研究制定安全風險控制措施，為確保按期建成目標的實現提供了理論依據。

一是高鐵建設具有新的特點。高速鐵路無論是建造技術、施工工藝，還是工裝設備、管理要求等都有許多新特點，影響工程安全的因素既有理念、管理、人員等因素的影響，也有技術標準、設計、施工、工藝等因素的影響。

二是滬寧城際鐵路臨近既有京滬鐵路。全線300km就有170km與既有京滬鐵路并行。全線39座橋梁跨線施工，30km管樁臨近既有線施工，5548孔制架梁、451孔現澆梁、125聯連續梁施工，都臨近高密度開行時速200公里以上動車組的既有滬寧鐵路，施工環境異常復雜。

三是建設工期緊張。由于工期緊，滬寧城際鐵路始終處于建設高潮，站前、站后工程全面同步展開，地面作業、高空作業、涉電作業等相互交叉，不同施工隊伍、不同作業項目、不同機具設備同時、同地、同步進行，任何一個環節發生疏漏，都有可能導致人身傷害，甚至對客車安全構成重大威脅，確保安全難度極大。

四是安全管理存在不確定性。施工安全還存在著許多深層次管理問題，一些基礎薄弱的問題還沒有從根本上改變，特別是個別險情的發生，看似有一定的偶然性，但折射出其內在的必然性，主要是對安全工作的客觀規律性把握不準，安全管理水平與臨近既有線的施工要求矛盾突出。

2　滬寧城際軟土地基處理工程主要特點

2.1　地質條件為軟土，路基沉降控制難度大

滬寧城際鐵路除上海、南京站附近外，全線均為無砟軌道，無砟軌道對路基沉降變形控制要求非常高，規范要求路基工后沉降不大于15mm，橋路、隧路過渡段差異沉降小于5mm。

滬寧城際線路經過的丘陵區、長江高階地區及長江三角洲平原區主要是軟土。其中長江三角洲平原區深厚層軟土、松軟土埋藏深度變化大，常有多層軟土發育，軟土具有含水量大、孔隙比大、壓縮性高、靈敏度、強度低的特點，這些都給地基加固帶來很大困難。

2.2　鐵路車站多，過渡段多、關系復雜

本線為城際鐵路，車站多。聯絡線、到發線同正線設計標準各不相同，其中南京站采用有砟軌道，DK1+000～DK291+435段采用無砟軌道結構，DK291+435～上海站采用有砟軌道結構。根據不同線別設計標準，合理選擇不同線別的地基處理方案，有效控制工后沉降是本線的難點。

2.3　邊界條件復雜，影響因素眾多

滬寧城際鐵路并行與既有京滬鐵路，沿線高架公路、人行天橋、鐵路眾多，滬寧城際有17處下穿既有立交以路基型式通過，路基填高、地基加固方式均受到很大影響；同時丹陽以東為長江三角洲平原區，路基排水難度大，滬寧城際通過地區多為居民區等環境敏感點多，需考慮施工對環境的影響，施工方案對環保要求高。

3　軟土路基加固設計

3.1　軟土路基工后沉降標準

沉降變形控制是高速鐵路路基工程設計的關鍵，如何控制不同線路工后沉降在允許的范圍內是設計首要考慮的問題。滬寧城際路基大部分通過深厚層軟土地基，沉降控制難度尤為重要。滬寧城際路基工后沉降控制標準見表1。

表1　滬寧城際路基工后沉降控制標準

不同結構物之間的差異沉降也是地基加固控制的難點。一是縱向差異沉降控制：本線橋涵交叉過渡頻繁，要實現路基與橋梁等構筑物間的剛度與變形平穩過渡，保證縱向差異沉降控制設計是關鍵。二是橫向差異沉降控制：樞紐內、車站內并行線路較多，要保證不同標準鐵路并行時的工作性狀滿足不同鐵路沉降要求，必須滿足橫向差異沉降要求。

3.2　軟基加固措施技術

3.2.1鉆孔樁聯合連續薄板梁整體結構技術

鉆孔樁+板梁結構是由鋼筋混凝土基樁和上部鋼筋混凝土承載板組成。其優點是加固深度不受地質條件變化的影響，適用于對深厚軟土地基地段、與既有鐵路并行等特殊地段的地基加固。進行深厚軟土地基加固處理時采用鉆孔樁+板梁結構，可有效解決CFG樁、管樁等加固措施加固深度不足的難題，滿足路基工后沉降要求。

鉆孔樁+連續薄板結構設計，板梁為C30鋼筋混凝土板，每塊板梁長為25m～30m，寬度為12m～15m，厚0.8m～1.0m。板梁橫向設5～6根鉆孔樁樁，縱向設4～5排樁。綜合各種因素，薄板以上路基填土厚度大于1.5m較合適。

該技術有效解決了在深厚層軟土地段、地質條伯復雜、平行既有線地段及特殊條件地段軟土地基上無砟軌道高速鐵路沉降控制的關鍵技術問題，滿足了路基填土低地段路基基床要求。

3.2.2樁筏整體結構技計

（1）管樁樁筏整體結構技術。即采用管樁加固地基，管樁布置形式為正方形，樁頂鋪設板厚0.5m的 C30鋼筋混凝土板，管樁和筏板之間采用鋼筋連接。對并行既有線軟土地段，當管樁施工影響既有線安全時，應采取應力釋放孔加固，以減少管樁打入時對既有線地基擠壓和位移變化，確保既有線的運營安全。

（2）CFG樁樁筏整體結構技術。即采用CFG樁加固地基，樁頂設碎石墊層+鋪設厚0.5m的C30鋼筋混凝土板，或樁帽。CFG樁樁徑0.5m，間距按1.6m～1.8m設計，正方形布置。考慮到鋼筋混凝土受溫差影響及施工便利，根據CFG樁樁間距不同，筏板長度分別設為14.38m、15.28m，筏板寬需大于軌道板外緣1：1應力擴散線以外。當路基填土高度小于3m時，或無硬殼層的地基，可采用樁筏結構。在樁頂與筏板間鋪設一層碎石墊層，優化了結構的受力條件。

（3）碎石注漿樁樁筏整體結構技術。碎石注漿樁樁筏整體結構設計技術即采用碎石注漿樁加固軟土地基，碎石注漿樁按正方形布置，樁頂設碎石墊層，墊層上部鋪設板厚0.5m的C30鋼筋混凝土板。筏板長度及筏板寬度同CFG樁樁筏整體結構設計技術。運用碎石注漿樁樁筏結構加固此類地基，碎石注漿樁機具設備小，可滿足凈空的要求。

3.3　復雜邊界條件下的軟土路基加固技術

滬寧城際路基地基處理充分考慮了邊界條件的復雜性，確保了相關交叉工程施工可行和施工期間既有滬寧線的正常運營。

（1）滬寧城際共有17處以路基型式下穿既有立交。根據不同地基條件，路基地基加固分別采用了碎石注漿樁樁筏結構、CFG樁樁筏結構、鉆孔樁+板梁結構進行處理，其處理深度大，工后沉降控制效果好，并能滿足基床、基底強度要求，與其他措施相比，可大量減少拆遷工作并保證了施工安全，節約了工程投資，技術經濟效益和社會效益非常顯著。

（2）滬寧城際鐵路有50km路基并行于既有滬寧線，施工安全要求非常高，而丹陽以東平原區多為內澇區，地層軟弱，地基加固所用機具高大，傾覆對既有線造成的后果不堪設想。為保證施工機具安全施工，采用換填表層處理，對并行既有線軟土路基首創性采用碎石注漿樁和管樁、CFG樁聯合加固，碎石注漿樁布置在靠近既有線側，以滿足施工不影響既有線的運營。

（3）軟土路基管樁施工時，為確保既有京滬鐵路運營安全，防止管樁施工對既有線的擠壓，在并行既有線管樁施工采用設置應力釋放孔、嚴格控制管樁施工順序和進度，并加強既有線監測等綜合措施，保證了既有線的運營安全。

4　施工安全技術對策

一是加強設計交底和施工圖設計審核和優化。建設單位組織由設計、施工、監理單位參加的設計文件交底和施工圖的審核。對距離既有線過近并有條件優化設計的平面線位、橋梁承臺型式及埋深、軟土路基加固方式進行合理優化，最大限度地規避了大型機械施工和地下電纜損毀的安全風險，規避了管樁加固施工過程中擠土效應造成的安全風險，規避了深基坑施工的安全風險。

二是嚴格專項施工方案編制與審查。對于臨近既有線施工的單位工程，施工單位必須編制專項的施工方案。專項施工方案經參建單位審核后，必須由有資質的設計單位進行復核確認，從源頭上保證施工方案的可靠性。專項施工方案的編制必須根據臨近既有線的特點，選擇最佳的施工工藝工法、資源組合。施工方案必須通過審查批準后方能開工。

三是創新管理，嚴控作業風險。針對安全風險識別、分析的關鍵和薄弱環節，制定了《滬寧城際鐵路營業線施工及安全管理實施辦法》等措施辦法，嚴格落實分級包保責任制，做到施工計劃科學、施工方案周密、過程控制到位，做細做實每一道工序、每一個環節，確保了既有線的安全運行和施工的安全受控。

5　滬寧城際軟土路基加固效果

滬寧城際路基工程于2008年7月陸續開始施工，2010年2月路基主體工程順利完成。2010年7月正式交付運營，至今工后沉降符合設計要求。

實例一、DK110+000～DK111+000軟土路基工點。位于江蘇省鎮江地區丹陽市境內，路基以低填淺挖形式通過，填高3 m，挖深約2m，路基面寬度13.4m。路基左側并行既有的滬寧線，距離既有線碴腳30m～38m。其中：DK110+000～DK110+191.48段地基采用CFG樁加固,樁徑0.5m，樁長12m～16m，進入5層不少于2m。樁頂設碎石墊層，上鋪設厚度0.5m的C30 鋼筋混凝土筏板；DK110+191.48～DK110+850、DK110+870～DK111+000段地基采用管樁加固，樁徑0.5m，樁間距2.2 m～2.4m。樁長28m～34m，樁端嵌入5層內不小于2.0m。管樁頂筏板采用C30鋼筋混凝土澆筑，厚0.5m；DK110+850～DK110+870段地基采用碎石注漿樁加固,樁徑0.5m，樁長16m，進入3層不少于2m，樁間距1.6m～1.8m。

采用堆載預壓處理，預壓土柱高于路基面2.0m，預壓土下鋪設一層土工織物，預壓時間不少于3個月。

沉降觀測及評估結果。路基在2009年7月16日填筑完成，預壓土在2009年8月6日堆載完成。沉降觀測時間從2009年9月20日至11月23日沉降已基本趨于穩定，在同一斷面同等觀測時間下累計沉降差較小；相鄰斷面同等觀測時間下累計沉降差異總體較小，最大累積沉降量僅為0.481mm，工后沉降滿足鋪設無砟軌道的要求。

實例二、DK237+900.00～DK238+100.00下穿滬寧高速公路軟土路基工點。位于江蘇省昆山市境內，該段路基全長200 m，路堤填高2.5m～3m ，路基面寬度13.4m。路基下穿既有滬寧高速公路，填高0.3m，既有橋梁凈空為7.91m。

地基處理方案。地基采用鉆孔樁+C30鋼筋混凝土板梁加固，鉆孔樁樁徑0.8m，樁長41m～43m（進入3層2m），板梁厚0.8m。板梁縱向節長25m～30m，板梁與板梁間設伸縮縫。基底設碎石墊層厚0.5m，墊層中鋪設一層雙向土工格柵。采用堆載預壓處理，橋路過渡段高于路基面3.0m，其余地段高于路基面2.0m，預壓土下鋪設一層土工織物。

沉降評估結果。本路基段于2008年12月12日開工，完成地基加固和伐板施工，于2009年4月8日開始路基AB料填筑，于2009年4月28日填筑完成；于2009年5月5日至5月12日完成堆載預壓。沉降觀測時間從2009年4月8日至10月22日，沉降已基本趨于穩定，在同一斷面同等觀測時間下累計沉降差較小；相鄰斷面同等觀測時間下累計沉降差異總體較小，最大累積沉降量僅為0.369mm，工后沉降滿足鋪設無砟軌道的要求。

6　結束語

滬寧城際鐵路針對不同的工程特性、地形地質、施工環境條件，采用新技術、新結構、新工藝設計，創新了高速鐵路軟土地基處理新型式，解決了高速鐵路軟土地基處理的關鍵技術問題。

（1）采用的鉆孔樁+連續薄板梁整體結構技術，系統解決了在深厚層軟土地段、雙層軟土地段、厚層硬殼層地段、臨近既有線地段及下穿高架道路地段軟土地基上無砟軌道高速鐵路路基沉降控制的關鍵技術問題，并滿足了路基填土高度小于3.0m的基床要求。

（2）在軟土地區采用管樁、CFG樁、碎石注漿樁樁筏整體結構技術進行地基加固，為我國高速鐵路樁筏整體結構技術研究、應用提供了依據。

（3）解決了并行既有線深厚層軟土加固的難題，其中管樁結合應力釋放孔技術、路基同一斷面采用碎石注漿樁和管樁、CFG樁聯合加固技術（碎石注漿樁布置在靠近既有線側，以保證既有線運營安全）為國內首創。

（4）滬寧城際地基處理工程種類多，各項技術的應用，改變了以往深厚層軟土地區以橋代路的理念。對后續的高速鐵路設計與施工起到了指導與示范作用。

[1]《客運專線無碴軌道鐵路設計指南》（鐵建設函[2005]754號）.[2]《鐵路工程施工安全技術規程》2009年9月24日.

[3]《高速鐵路路基工程施工質量驗收標準》（TB10751-2010）.