地鐵車站下穿既有鐵路站場施工技術分析

文建濤 孫雷

摘 要：新建地鐵車站與現有鐵路線路車站距離接近，是加強乘客換乘體驗的方式之一。這也就意味著新建地鐵下穿現有鐵路站場的情況必然發生。本文結合某城市地鐵車站建設項目實際，分析了下穿既有鐵路站場的施工技術。

關鍵詞：地鐵車站;下穿隧道;施工技術

國內地鐵建設工程發展非常迅速，地下軌道網絡的密度也在不斷增加。在這種情況下，地鐵新建線路與既有線路產生交叉的工程數量會持續增大，新建線路會對既有線路及周邊建筑的安全產生影響。如何降低這種負面影響，將是未來軌道交通建設的焦點問題之一。地鐵車站下穿既有鐵路站場的情況，現已在各大中型城市的地鐵項目建設中相繼產生，其安全問題也引發了各方面的關注。

一、工程概況

本文以某地的地鐵車站建設工程為例，探討地鐵車站下穿既有鐵路站場的施工方式。該工程地鐵車站采取礦山法以 80°角下穿火車站既有站場，地鐵車站劃分為三個區域。其中南北兩區采取明挖法施工，過站區處在地鐵車站中部，采用暗挖法，并與南北兩區隧道相連。隧道埋深設計范圍是 6.69 ～ 8.06m，隧道高度 9.546 m，跨度 11 m，隧道中間設 4 m 寬站臺。

暗挖隧道下穿既有鐵路站場的施工難度是隧道圍巖覆土層薄，工程建設時期，當地要求施工工作不能對列車運營產生影響，還要保障列車在工程施工過程中途徑工程現場不會大幅度減速。這就需要下穿鐵路站場施工階段，使用有效的方式來加固鐵路線路，保障既有鐵路的正常運營。既有鐵路下方的隧道施工，因隧道跨度大，需要加固地層，保障隧道施工安全，提升隧道結構的穩定性。

二、地表鐵路線路的加固

工程施工過程中，需要控制地表沉降，保障地面車站及列車運行安全和隧道施工安全。在對方案進行討論后，對過站區站場線路架設D24型便梁來加固，采取箱涵及鋼筋混凝土支墩的方式來擴大基礎，隧道挖掘工作在便梁掩護下完成。

三、D二、四、型便梁加固線路的安全問題

結合該工程所在地的實際列車運行情況，對過站區隧道下穿既有站場起價的線路安全性進行檢驗。D24型便梁在滬寧線立交施工中得以大量應用，限速 60 km/h 時，梁體結構安全性較高。箱涵作為中間支墩，在其底部加入方樁作為支撐。加固方樁周圍地層，提升方樁與土體間的摩擦力，就能夠保障便梁的安全。便梁兩側重力支墩安全程度達標，則表示地表列車運行有足夠的安全程度。

（一）繁忙干線

該工程地表鐵路線路為繁忙干線，因而列車活載需要依照國家技術標準及相關規定來選取。

（二）支墩尺寸及荷載計算

C20鋼筋混凝土重力式結構，尺寸為 2.0 m * 2.5 m * 5.61 m。??? 支墩自重為 701.3 kN，便梁自重 469 kN/孔，軌道自重 5 kN/m。變量活載支座反力 p = 1 670.5 kN。支座水平制動力為：T = （ 4 × 280 + 90 × 18.71 ） × 0.1 × 0.5 = 140.2 kN，制動力臂 Z = 2.3 m，垂直動力∑N = 701.3 + 469/2 + 5 × 24.5/2 + 1 670.5 = 2 667.6 kN，制動力矩 M = 2.3 × 140.2 = 322.5 kN·m

（三）基底承載力

基地最大承載力 smax = 2 667.6 / （ 2.5 × 5.61 ） + 6 × 322.5 / （ 5.61 × 2.5 × 2.5 ） = 245.4 kPa，最小承載力是smin = 135 kPa。列車運行過程中，地基土已被壓實，其承載力可提高四分之一左右，[ σ ] = 200 × 1.25? =? 250 kPa > σ max，可知便梁兩側支墩能合乎安全要求。

四、過站區隧道施工技術

（一）施工順序

過站區隧道的施工應先完成中間及兩側鋼筋混凝土的擴大基礎，之后在兩端布置管棚，再架設便梁，先右后左，要配合隧道開挖施工進程。隧道開挖需要先右后左的方式開展，之后進行橫通道的挖掘與支護，最后鋪設防水板。

（二）管棚施工方法

管棚布設有利于保障線路安全，在隧道拱部設置直徑 159 mm 、長度40m、38m的管棚。設置鋼筋混凝土護拱來保障管棚定位的精確程度。管棚內還要注入水泥漿液。

（三）超前小導管的施工

隧道拱部范圍內，布設熱軋無縫鋼管來作為超前小導管。導管壁厚度 4 mm，頂部處理成尖錐狀，注水泥漿，來加固地層。

（四）開挖與支護

該工程過站隧道圍巖穩定性不高，采取十字中隔壁法來保障施工安全與地表鐵路運行安全。開挖分四步，每步完成后馬上噴射混凝土來封閉開挖面。

支護選用直徑 25 mm 、長度 3 m 的砂漿錨桿，梅花形布置后掛鋼筋網，架設格柵鋼架。鋼架需要設置鋼墊板作為基礎，之后再次噴涂混凝土，指導厚度達到設計要求的支護厚度。

（五）橫通道施工

在地鐵車站隧道完成后，再開始橫通道的施工。本工程采取短臺階法，先挖上臺階，之后噴射混凝土全封閉，再架設直徑 25 mm 的錨桿，布置冷軋鋼筋網和格柵鋼架，之后再進行下臺階的施工。

（六）地層沉降及圍巖控制措施

箱涵及地層的加固方面，施工管棚階段，管棚有水涌出，則表示路基下方有水，部分管棚存在淤泥，導致地表塌陷，會影響隧道施工的穩定性。加強地層的方式是在隧道開挖前，對箱涵兩側及底部注漿，提升方樁與地層的摩擦力，保障箱涵支墩的穩定性。注漿加固需要分兩次完成，第一次是造殼注漿，第二次是擠密注漿，加固箱涵下部隧道間形成的三角帶。

隧道挖掘過程中，各個分部施工滯后 3 ～ 5 m，不拆除臨時支護，且要保障右線施工滯后于右線，接近左線的土體要放在最后施工，降低施工對隧道土體的擾動。

工程施工階段，需要檢測地表線路沉降與隧道變形情況，如有線路異常沉降現象發生，則需立即停止施工，并調整施工部分的關系，強化支護工作。支護強化主要還是降低格柵間距，加強注漿施工環節的監控，并要提升注漿質量。

五、結束語

既有鐵路站場下建設地鐵車站，施工的過程中存在極大的風險問題。本文提及的工程采取了礦山法完成施工，并要在施工階段保障地表鐵路的正常運行。該工程采取了D24型便梁加固，并利用混凝土及箱涵來擴大基礎，結合CRD方法，完成隧道開挖工程。該工程施工完成后，過站區左右線隧道都順利通過鐵路站場，施工過程中鐵路正常運行，線路沉降最大值為 18.4 m，在安全標準要求之內。這表示上述施工技術的合理的，能夠保障鐵路安全與施工安全。

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