既有下穿鐵路通道引道段改造技術(shù)

陸金海 王騰飛

1. 中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司華東分公司 江蘇 南京 210031；

2. 中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 湖北 武漢 430050

隨著城市的發(fā)展，下穿鐵路的通道越來越多，一般在下穿鐵路路基段采用頂進(jìn)式框架橋，兩側(cè)引道采用整體式鋼筋混凝土U形槽，具有整體性好、防水能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是目前主流的做法。但很多城市存在較多的存量下穿通道，受當(dāng)時(shí)條件和認(rèn)識(shí)的限制，其引道段采用擋土墻結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土路面，結(jié)構(gòu)整體性較差，往往出現(xiàn)不均勻沉降和變形縫處滲漏水等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危害到主體結(jié)構(gòu)的安全，必須及時(shí)進(jìn)行必要的改造。這類通道的改造往往采用將引道整體拆除，改用U形槽的方式。但是，一些主城區(qū)的下穿通道兩側(cè)桿管線或構(gòu)筑物較多，施工條件差，不具備整體拆除后重建的條件。本文結(jié)合某下穿通道的改造[1-7]，提出了新的處理方法，并對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了闡述，為此類通道的改造提供參考。

1 工程概況

某下穿滬寧鐵路通道，為雙向六車道城市主干道，道路兩側(cè)設(shè)有人行道和慢車道。通道總長530 m，其中下穿鐵路路基段為獨(dú)立四箱框架橋，橫向凈空分別為5.5、12.0、12.0、5.5 m，箱形結(jié)構(gòu)總寬度為40.9 m，長度為15.0 m，結(jié)構(gòu)橫斷面形式如圖1、圖2所示。結(jié)構(gòu)頂進(jìn)時(shí)為保證鐵路路基的穩(wěn)定，箱身兩側(cè)各設(shè)長3.5 m的耳墻，并在機(jī)動(dòng)車道箱體下部設(shè)φ50 cm的鋼排水連通管。框架橋底標(biāo)高為－4.19 m，處于飽和亞砂土中，地層承載力為150 kPa。

圖1 框架橋結(jié)構(gòu)橫斷面示意

圖2 框架橋結(jié)構(gòu)縱斷面示意

通道引道段圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式及排水系統(tǒng)如圖3、圖4所示，采用重力式混凝土擋墻，沉降縫處以及與框架橋耳墻之間設(shè)置橡膠止水帶，路面徑流通過雨水口收集后，通過縱向雨水管接入最低點(diǎn)處的橫向匯水總管，排入外側(cè)泵站。地下水則通過機(jī)動(dòng)車道下的2道盲管匯集到橫向匯水總管，與路面徑流一起排入泵站。

圖3 引道段排水平面布置示意

圖4 引道段排水橫斷面布置示意

引道段路面結(jié)構(gòu)為厚24 cm的水泥混凝土，其下依次為厚1 cm的瀝青封層、厚36 cm的水泥穩(wěn)定碎石、厚20 cm的8%灰土和厚20 cm的6%灰土，總厚100 cm。水泥混凝土路面每100 m設(shè)1道橫向脹縫，與框架橋底板相接處設(shè)1道橫向脹縫，每5 m左右設(shè)縱橫向縮縫。

2 滲漏水現(xiàn)象和原因分析

2.1 地質(zhì)條件

場(chǎng)地范圍內(nèi)，勘測(cè)期間穩(wěn)定地下水埋深為0.7～1.7 m，按埋藏條件分為上層滯水和微承壓水，上層滯水主要分布于①1填筑土和②1亞黏土中，主要受大氣降水及地表水的入滲補(bǔ)給，徑流緩慢，以蒸發(fā)與下滲為排泄方式；淺部承壓水主要分布于標(biāo)高－2～－18 m的地層中，含水層為②2亞砂土和②3粉砂，該含水層厚度較大，透水性較強(qiáng)，滲透系數(shù)為5h 10－4～9h 10－4cm/s；框架橋底標(biāo)高為－4.19 m，位于②2亞砂土中；引道最低點(diǎn)區(qū)段路面結(jié)構(gòu)層位于②2亞砂土中，其他區(qū)段位于②1層亞黏土中。

2.2 滲漏狀況

該通道投入運(yùn)營后，機(jī)動(dòng)車道多處出現(xiàn)不同程度的滲漏水現(xiàn)象（圖5），主要發(fā)生在框架橋與引道之間路面脹縫處、引道最低段的路面脹縫處、機(jī)動(dòng)車道擋墻變形縫與路面相接處，其中引道與框架橋之間的脹縫處和引道最低點(diǎn)附近擋墻變形縫根部出現(xiàn)涌水和翻砂現(xiàn)象，對(duì)鐵路路基和擋墻外側(cè)構(gòu)筑物造成危害，亟需處理。

圖5 通道滲漏水狀況

原設(shè)計(jì)意圖為借助雨水口和排水管組成的系統(tǒng)排除地表徑流，借助盲管降低地下水位，減小地下水對(duì)路面的滲透壓力。實(shí)際運(yùn)營過程中發(fā)現(xiàn)，路面徑流排水系統(tǒng)通暢，但盲管水量很小。經(jīng)研究分析，這種病害是由以下兩方面原因引起的：一方面，盲管未按設(shè)計(jì)要求埋置在結(jié)構(gòu)層以下，而是錯(cuò)誤地埋置在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，造成盲管排水功能失效；另一方面，該區(qū)段位于②2透水地層中，水頭高，滲透壓力大。

3 結(jié)構(gòu)及防排水方案

3.1 改造目的和原則

下穿通道滲水問題不外乎2種處理方案，其一為堵 ，其二為 疏 。該工程采用 以堵為主，堵疏結(jié)合 的辦法，既要解決滲水的問題，又要阻止流砂的發(fā)生，確保鐵路路基以及引道的安全。此外，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和盡可能降低改造費(fèi)用的要求，保留既有擋墻，減小對(duì)非機(jī)動(dòng)車道下已投入使用管線的影響。

3.2 總體改造方案

結(jié)合調(diào)查研究成果，該工程總體改造方案如下（圖6、圖7）：

圖6 改造后橫斷面示意

圖7 改造后排水布置示意

1）破除既有機(jī)動(dòng)車道水泥混凝土路面后澆筑鋼筋混凝土底板，下設(shè)抗浮樁。底板變形縫與既有擋墻沉降縫對(duì)齊，底板和機(jī)動(dòng)車道擋墻形成類似U形槽結(jié)構(gòu)。

2）破除原機(jī)動(dòng)車道原縱向排水管道系統(tǒng)，保留最低點(diǎn)處的橫向排水總管。在底板與機(jī)動(dòng)車道擋墻交接處設(shè)縱向邊溝，在最低點(diǎn)設(shè)橫向截水溝。機(jī)動(dòng)車道路面徑流通過蓋板溝匯集后，接入橫向排水總管處的雨水井內(nèi)，再排入泵站。

3）破除原非機(jī)動(dòng)車道水泥混凝土路面，改為瀝青混凝土路面。

4）廢除原縱向排水管和雨水口，保留雨水井和橫向排水總管。在人行道內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)縱向邊溝，非機(jī)動(dòng)車道路面徑流通過蓋板溝匯集后，接入橫向排水總管處的雨水井內(nèi)，再排入泵站。在非機(jī)動(dòng)車道路面結(jié)構(gòu)層下埋設(shè)縱向盲管，用來降低車道地下水排水通道封閉后而上升的地下水。地下水最后也匯集到橫向排水總管處，接入泵站。

3.3 底板與框架橋之間的防水措施

鑿除外側(cè)耳墻和引道擋墻底部的部分混凝土，將原止水帶剝離出來。

在框架橋底板的端部和耳墻側(cè)面植筋，澆筑框架橋底板混凝土，延伸至與耳墻平齊，并預(yù)埋止水帶與剝離出的止水帶膠結(jié)在一起（圖8）。

圖8 引道與框架橋之間防水設(shè)計(jì)

鑿除內(nèi)側(cè)耳墻50 cm，在引道底板上澆筑對(duì)應(yīng)2個(gè)內(nèi)耳墻的封端板，預(yù)埋止水帶。

重新澆筑鑿除的部分耳墻，使引道與框架橋之間形成2個(gè)獨(dú)立的U形止水帶，阻斷了地下水的滲透路徑。

3.4 底板與擋墻之間的防水措施

在擋墻伸縮縫根部人工鑿除部分混凝土，將原有橡膠止水帶剝離出來，與底板變形縫中的止水帶連接成整體，形成一個(gè)U形止水帶（圖9）。

圖9 底板與擋墻之間防水施工

將擋墻與底板接觸面鑿毛，涂刷水泥結(jié)晶滲透型防水涂料后再澆筑混凝土。

在邊溝底部澆筑一層防滲混凝土底板，阻斷地下水沿此施工縫滲透的路徑。

3.5 施工輔助措施

施工應(yīng)按照從接地點(diǎn)到框架橋的方向，逐段破除路面和澆筑底板，并采取必要的降水措施。

在框架橋兩側(cè)采取袖閥管注漿進(jìn)行地基加固，減小降水對(duì)鐵路路基的影響。

施工階段在每段底板上設(shè)置1個(gè)泄水孔，孔底局部設(shè)置砂墊層，保證施工期間底板不受水壓力的影響，待內(nèi)部結(jié)構(gòu)完成后可封閉泄水孔。

4 結(jié)語

該項(xiàng)目采用半U(xiǎn)形槽方案改造后，經(jīng)過多年的運(yùn)營檢驗(yàn)，未出現(xiàn)明顯的滲漏問題，取得了較好的效果。

該方案利用原有擋墻，僅對(duì)車行道和排水系統(tǒng)進(jìn)行局部改造，施工過程不占用通道外側(cè)空間，不需遷改慢車道下的管線，降低了施工難度和工程投入，取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，為類似通道的改造提供了有益的參考。