地鐵盾構下穿既有鐵路線路地基加固方法研究

劉靖

（上海鐵路局徐州工務段，江蘇 徐州 221005）

地鐵盾構下穿既有鐵路線路地基加固方法研究

劉靖

（上海鐵路局徐州工務段，江蘇 徐州 221005）

隨著我國地鐵交通的快速發展，地鐵盾構穿越既有鐵路線路的案例越來越多，隨之也帶來很多問題，尤其是穿越地帶地基處理不當，就會影響鐵路運營安全增加地鐵盾構施工風險。本文結合實際工程案例，以地鐵盾構下穿既有鐵路線路為背景，進行了地基處理加固方法研究，即在線路影響范圍邊側進行高壓旋噴樁加固，線路下側進行袖閥管加固處理。結果表明，地基加固良好。

地鐵盾構；下穿；鐵路線路；加固方法

地鐵作為一種快速大運量的城市軌道交通模式，越來越受到城市需求的青睞，如何安全穩定地穿越存在地上的結構物地段，成為了亟待解決的問題。王科甫、王俊生、李建林、柴雨芳等，從不同角度，結合實際工程案例進行了穿越地帶地基加固的研究，以下結合某市地鐵盾構穿越既有鐵路線路為工程背景，總結了穿越地帶地基加固方法。

1 工程概況

1.1 某火車站站～站東廣場站區間隧道工程簡介

1號線為一條東西向的骨干線路，貫穿城市東西向發展主軸，覆蓋城市東西主軸客流走廊，一期工程聯系老城區和高鐵商務區，為老城區與高鐵商務區提供快速聯系，引導促進老城區、高鐵商務區的發展。1號線一期工程，全長20.869km，全地下線，設車站17座。

火車站站～站東廣場站區間起始里程為DK11+386.000，終點里程為DK11+925.25，全長約539.25m，線路出站后向東南方向走行。區間隧道采用盾構法施工，擬選用復合式土壓平衡盾構，盾構區間直徑為6.2m，盾構端頭井設置于兩端車站基坑內。

本次工程施工主要是地基加固:加固里程為發東線K1+630-K1+680、東到線K2+030-K2+080、K802+300-K802+350、K802+540-K802+590。鐵路地基加固平面圖如圖1所示。

1.2 工程地質和水文地質

根據本工程勘察揭露地層情況，沿線松散土層以人工填土為主，其下為第四系沖洪積土層，下伏基巖主要為奧陶系、寒武系石灰巖。

本工程勘探揭露的地層從上至下分述如下：人工填土、第四系全新統黏質粉土、第四系更新統黏土、基巖奧陶系石灰巖和寒武系石灰巖等。

本工程場地附近無河流及水塘，地表水不發育。

圖1 鐵路地基加固平面圖

孔隙水（潛水）主要賦存于故黃河河流兩岸階地的第四系沖積形成的粉土層中，埋深約1.5～7.0m，水位標高約26.57～40.70m，受大氣降水和地表水補給，其具有明顯的季節變化，豐水期水位上升，枯水期水位下降。本工程初勘階段局部揭露有上層滯水。

2 鐵路地基加固

2.1 加固方法及參數

根據工程概況，本次工程施工地基加固，采用高壓旋噴樁和袖閥管注漿組合方式。地基加固范圍如下。

（1）順地鐵線路方向：最外股鐵路線路中心線外10m范圍，高壓旋噴樁加固。

（2）順鐵路線路方向：地鐵區間隧道外緣外4m以及地鐵左右線之間范圍，袖閥管注漿加固。

（3）豎向方向：地面下3.5m至中風化石灰巖或硬塑粉質黏土或硬塑黏土層頂。

高壓旋噴樁的主要參數如下：采用雙重管旋噴；樁徑800mm，樁間距為600mm，樁長約為13.5～14.5m；漿液水灰比水：水泥=0.8:1～1.0:1；注漿材料水泥采用42.5級以上的普通硅酸鹽水泥。高壓旋噴樁布置示意圖如圖2所示。

圖2 高壓旋噴樁示意圖

鐵路下地基采用袖閥管注漿，注漿采用在鐵路外斜向打設注漿孔注漿，袖閥管注漿布置示意圖如圖3所示。袖閥管注漿主要參數如下：注漿孔距對加固區域采用0.8m×0.8m梅花形布置，注漿孔排內施工采用“二序孔”作業，即先施做1、3、5……序孔，再施做2、4、6……序孔；加固區漿液擴散半徑50cm；主固區上方受注漿施工影響范圍的土體加固漿液擴散半徑40cm；漿液水灰比水:水泥=0.6:1～0.8:1；注漿壓力主加固區為0.2～0.6MPa；弱加固區為0.2～0.4MPa；注漿速度注漿速度10～100L/min；分段注漿：袖閥管分段長度100cm；終灌標準保證地面不產生裂縫和隆起，在0.5～0.6MPa的注漿壓力下，泵量小于1～2L/min，穩壓15min，即可結束本孔注漿。

圖3 袖閥管注漿布置示意圖

2.2 高壓旋噴樁加固

根據項目的主要工作內容和自排的總工期目標，結合項目施工的特點，整個工程施工采用平行與流水相結合的作業方法。為盡快達到工期要求，根據現場條件，先在地基兩旁同時進行高壓旋噴樁施工，最后進行袖閥管施工。高壓旋噴樁，是以高壓旋轉的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續搭接的水泥加固體。施工占地少、振動小、噪聲較低。

結合高壓旋噴樁加固方法及參數，具體施工時，詳細技術參數控制標準為：噴射壓力控制在15～40MPa范圍內（試樁控制在20MPa）；漿液流量，根據地質情況確定；噴嘴直徑為2～3mm；噴嘴個數為1～2個；提升速度為0.3～0.5m/min；旋轉速度為15～25 r/min；經加固后水泥土的無側限抗壓強度不低于3MPa。具體施工流程示意圖如圖4所示。

待施工完成后，進行樁基質量檢測，本工程的質量檢測采用標準灌入試驗和荷載試驗綜合檢測。標準灌入試驗是在旋噴固結體的中部可進行標準貫入試驗；荷載試驗，采用靜載荷載試驗，分垂直和水平荷載試驗兩種。垂直載荷試驗時，在樁身頂部0.5～1.0m范圍內澆筑0.2～0.3m厚的鋼筋混凝土樁帽，做水平推力載荷試驗時，在固結體的加載受力部位，澆筑0.2～0.3m厚的鋼筋混凝土加荷面，混凝土的標號不低于C20。

圖4 施工流程示意圖

2.3 袖閥管注漿加固

通過在機務段道路路面布設帶角度的注漿管對加固范圍內的土層進行注漿加固，具體布管距離線路中心4.1米注漿管傾斜角度14°～87°（從上至下以4.5°遞加）。加固范圍為地鐵地面下3.5m進行注漿加固，其加固區為強加固區，對于3.5m范圍內為弱加固區。強加固區為地面下3.5m至中風化石灰巖或硬塑粉質黏土或硬塑黏土層頂的土體，其加固厚度約為11m，使加固后的固結土體模量不小于250MPa；弱加固區為地面下3.5m范圍，其加固厚度約為3.5m，使加固后的固結土體模量不小于150MPa。

袖閥管注漿法是通過較大的壓力將漿液注（壓）入巖土層中，注漿芯管上下的阻塞器可實現分段分層注漿，可由施工需要選擇聯系或跳段注漿。此工法在需要全程注漿的施工中，通過分段注漿，使得松散的地層和較密實的地層均得到很好的注漿加固效果，避免了以往的注漿工藝在松散地層和較密實地層同時存在時，松散地層注漿量大、較密實地層注不進漿的現象的發生。根據鐵路所處地質條件，注漿材料采用袖閥管，套殼料采用膨潤土和TGRM特種灌漿材料現場配置，注漿袖閥管采用柔性塑膠φ50×5袖閥管。施工流程示意如圖5所示。

待注漿施工完成后，進行注漿效果檢測，本工程的注漿效果檢測采用取芯抗壓、標貫試驗綜合檢測。注漿效果檢測應在注漿結束14天后進行；袖閥管注漿處理地基的質量，主要應檢查施工記錄及檢測處理深度內的地基土的密實度及壓縮性；檢查孔總數不少于總灌漿孔數的8%，總孔數不少于5個取芯檢查，直觀檢測漿液滲透情況。滲透系數不合格者需進行二次補灌。

圖5 袖閥管施工流程示意圖

3 結語

根據工程概況，針對穿越地帶，分別從順地鐵線路方向、順鐵路線路方向以及豎向方向進行考慮，給出了具體的加固方法，即在線路影響范圍內邊側進行高壓旋噴樁加固，鐵路線路下側或地鐵盾構上側進行袖閥管加固，同時分別給出了施工完成后質量檢測方法。

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TU94+2

：A

：1671-0711（2017）09（下）-0127-03