軌道地鐵上方道路路基處理技術(shù)方案研究

祝廷尉、鄧?guó)P霞、雷鵬

（中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢430056）

0 引言

我國(guó)城市軌道交通工程建設(shè)規(guī)模不斷發(fā)展，軌道地鐵與周邊道路工程相互影響關(guān)系趨于復(fù)雜。不同工程建設(shè)方案相互影響相互制約。當(dāng)軌道交通進(jìn)入運(yùn)營(yíng)期后，各地鐵保護(hù)單位對(duì)后于地鐵建設(shè)的工程提出了明確的工程建設(shè)控制標(biāo)準(zhǔn)，在保證已有地鐵正常安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上方可開(kāi)展施工建設(shè)[1]。對(duì)于珠三角沖積平原的沿海城市道路，道路路基處理需重點(diǎn)考慮對(duì)深層軟弱土的處理，保證路基穩(wěn)定性和工后沉降滿足相關(guān)規(guī)范要求。常用一般方案有：換土墊層法、排水固結(jié)法、水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、CFG樁等[2]。軌道地鐵上方道路路基處理應(yīng)綜合考慮處理方案對(duì)軌道地鐵的影響，保證道路路基處理滿足要求下盡可能減小對(duì)地鐵的影響[3]。

本文針對(duì)某道路與地鐵共線段，在充分考慮其現(xiàn)場(chǎng)條件和對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)上，考慮與周邊地鐵的盾構(gòu)段和明挖段不同空間位置關(guān)系，道路路基處理采用有針對(duì)性的方案，成果可為后續(xù)城市道路與軌道交通共線段建設(shè)提供參考。

1 工程概況

1.1 道路與地鐵關(guān)系

工程范圍內(nèi)L道路工程與地鐵S號(hào)線工程存在平面交叉和共線。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地鐵S號(hào)線包括盾構(gòu)隧道區(qū)間段、明挖結(jié)構(gòu)區(qū)間段和一處地鐵場(chǎng)站。地鐵以盾構(gòu)型式從道路東側(cè)斜穿至西側(cè)，盾構(gòu)隧道埋深約地下18m。后在平面上與道路存在一段共線段，該段范圍內(nèi)以一定的爬坡角度進(jìn)入盾構(gòu)與明挖結(jié)構(gòu)交界處，接入某地鐵站臺(tái)，站臺(tái)處埋深較淺約4m。后以明挖框架結(jié)構(gòu)從道路西側(cè)斜穿至東側(cè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況調(diào)查，地鐵區(qū)間線和地鐵站范圍內(nèi)土建主體結(jié)構(gòu)已施工完畢，目前進(jìn)行機(jī)電附屬設(shè)施安裝及調(diào)試工作。

L道路工程晚于地鐵工程實(shí)施，道路設(shè)計(jì)等級(jí)為一級(jí)公路，道路紅線寬度60m，采用主線六車道輔道四車道標(biāo)準(zhǔn)斷面形式。道路與地鐵平面關(guān)系位置如下所示（見(jiàn)圖1）。

1.2 場(chǎng)地環(huán)境

道路沿線地貌單元屬珠江三角洲平原及剝蝕殘丘地貌單元，地形地勢(shì)較為平坦，起伏不大。沿線地面高程為1.58～7.15m。

共線段場(chǎng)地地層從上至下依次為素填土、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂、中粗砂和中風(fēng)化層。盾構(gòu)區(qū)間主要從淤泥質(zhì)粉細(xì)砂和淤泥質(zhì)土中穿過(guò)。明挖區(qū)間地層從上至下依次為素填土、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、淤泥質(zhì)土、強(qiáng)風(fēng)化含礫粗砂巖、中風(fēng)化含礫粗砂巖，基底基本位于淤泥質(zhì)土中，場(chǎng)地條件較差。

素填土層在沿線場(chǎng)地廣泛分布，厚度橫向差異較大，局部填有碎石、磚塊、混凝土塊等建筑垃圾。軟土主要為海陸交互相沉積成因的淤泥、淤泥質(zhì)土層及河湖相土層，軟土力學(xué)性質(zhì)很差，極易被擾動(dòng)。軟土屬高壓縮性土，極易因其體積的壓縮而導(dǎo)致地面和建筑物沉降，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果對(duì)地基穩(wěn)定性及沉降控制均有不利影響。

2 控制標(biāo)準(zhǔn)

2.1 軌道結(jié)構(gòu)安全控制

道路工程項(xiàng)目施工期間，容易導(dǎo)致地鐵結(jié)構(gòu)的受力和變形發(fā)生改變，可能影響地鐵結(jié)構(gòu)的正常使用，嚴(yán)重時(shí)影響地鐵結(jié)構(gòu)的安全。根據(jù)《城市軌道交通既有結(jié)構(gòu)保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（DBJ/T15-120-2017）及《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T202-2013），城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全控制指標(biāo)值應(yīng)符合相關(guān)（見(jiàn)表1）。

表1 城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全控制指標(biāo)值

2.2 地鐵保護(hù)單位要求

根據(jù)地區(qū)地鐵管理部門保護(hù)條例，地鐵隧道結(jié)構(gòu)頂部6m和左右各5m范圍為嚴(yán)格控制范圍，限制各類樁基及施工機(jī)械進(jìn)入。道路路基處理須嚴(yán)格按照要求執(zhí)行，滿足相關(guān)規(guī)范控制要求。

3 路基處理方案

3.1 路基處理原則

地鐵共線段存在地質(zhì)條件差、地鐵結(jié)構(gòu)埋置淺等特點(diǎn)。綜合考慮方案的可行性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等，確定軟土地基處理原則如下：地鐵隧道結(jié)構(gòu)頂部6m和左右各5m范圍為嚴(yán)格控制范圍，限制各類樁基及施工機(jī)械進(jìn)入；隧道結(jié)構(gòu)上部限制范圍根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)埋深采用水泥攪拌樁或采用泡沫輕質(zhì)土填筑處理；兩側(cè)限制范圍外根據(jù)軟土厚度采用水泥攪拌樁處理；嚴(yán)格控制范圍內(nèi)不宜用攪拌樁處理時(shí)，對(duì)于填方一般共線路段采用泡沫輕質(zhì)土填筑；嚴(yán)格確保橋涵結(jié)構(gòu)物樁基距離隧道結(jié)構(gòu)物凈距不小于6m，地鐵隧道抗浮及地表增加荷載不超過(guò)20kPa。

3.2 盾構(gòu)深埋段

L道路采用主線高架六車道+地面輔道四車道布置形式。主線跨線橋橋墩平面位置以距離地鐵結(jié)構(gòu)物外側(cè)不小于6.5m控制，兩側(cè)地面輔道位于地鐵S號(hào)線影響范圍內(nèi)，輔道設(shè)計(jì)高程為2.66～3.42m，地鐵S號(hào)線盾構(gòu)埋深約16.3～19.4m，盾構(gòu)地鐵埋深較深。根據(jù)相關(guān)控制要求確定處理方案，在隧道結(jié)構(gòu)嚴(yán)格控制區(qū)域外上部采用水泥攪拌樁處理，梅花型布置，樁徑0.5m，樁底不侵入結(jié)構(gòu)范圍6m控制區(qū)域（見(jiàn)圖2）。

3.3 盾構(gòu)淺埋段

L道路的部分主線和輔道位于地鐵S號(hào)線影響范圍內(nèi)。道路路面設(shè)計(jì)高程為3.20～3.76m，隧道結(jié)構(gòu)埋深約7.0～8.3m，隧道結(jié)構(gòu)埋深相對(duì)較淺，不宜采用過(guò)短的水泥攪拌樁處理。綜合考慮后確定在地鐵影響范圍內(nèi)采用路面結(jié)構(gòu)層下?lián)Q填泡沫輕質(zhì)土處理，地鐵影響范圍外采用水泥攪拌樁處理（見(jiàn)圖3）。

3.4 盾構(gòu)明挖交界段

L道路的主線和輔道均與地鐵平面共線，路面設(shè)計(jì)高程為3.52～4.09m，地鐵埋深約為2.8～5.3m，該段地鐵為盾構(gòu)明挖交接段，且埋深小于6m。地鐵保護(hù)單位要求在該段限制地表進(jìn)行大面積開(kāi)挖換填，避免地鐵結(jié)構(gòu)交接段出現(xiàn)變形破壞，故換填輕質(zhì)土方案不可行。綜合考慮后在隧道結(jié)構(gòu)嚴(yán)格控制區(qū)域上部路面結(jié)構(gòu)下采用鋼花管注漿加固，受地鐵控制段范圍外采用雙向水泥攪拌樁處理（見(jiàn)圖4）。

3.5 明挖結(jié)構(gòu)段

L道路的主線和輔道均在隧道結(jié)構(gòu)嚴(yán)格控制區(qū)域內(nèi)，道路路面設(shè)計(jì)高程為3.52～4.09m，明挖框架結(jié)構(gòu)埋深約為2.8～5.3m，埋深較淺。明挖框架結(jié)構(gòu)外側(cè)地鐵均采用了地下連續(xù)墻作為支護(hù)開(kāi)挖結(jié)構(gòu)。綜合考慮后在隧道結(jié)構(gòu)嚴(yán)格控制區(qū)域上部可采用泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行處理。隧道結(jié)構(gòu)嚴(yán)格控制區(qū)域外采用水泥攪拌樁處理（見(jiàn)圖5）。

L道路的路基處理方案經(jīng)第三方專項(xiàng)安全評(píng)估分析，處理方案綜合考慮了對(duì)地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)影響，方案實(shí)施期間地鐵結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形滿足規(guī)范要求，不影響地鐵的安全和正常使用，道路路基處理方案基本可行。

4 其他保障措施

地鐵保護(hù)范圍內(nèi)按地鐵保護(hù)要求進(jìn)行組織施工。施工中應(yīng)嚴(yán)格控制地鐵上方的超載，應(yīng)盡量使得地鐵上方超載小于20kPa。不得在地鐵隧道上方堆放重物、行走重型施工機(jī)械。道路施工時(shí)，應(yīng)采用震動(dòng)較小的施工機(jī)械，重量不宜超過(guò)25t。

道路施工方式的不同引起的地鐵變形也不盡相同，通過(guò)監(jiān)測(cè)可了解結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)，判斷結(jié)構(gòu)的安全承載能力和使用條件。通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)收集各種技術(shù)數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，以便更好地隨時(shí)掌握結(jié)構(gòu)變形全貌。

及時(shí)發(fā)現(xiàn)變形現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，并采取處理措施預(yù)案，編制安全應(yīng)急措施，當(dāng)?shù)罔F周圍位移超限、道路發(fā)生開(kāi)裂、下沉?xí)r，立即進(jìn)行加固處理，嚴(yán)重情況應(yīng)立即組織人員緊急疏散，同時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格處理、上報(bào)上級(jí)主管部門。

5 結(jié)語(yǔ)

在既有建設(shè)完成的地鐵上方建設(shè)實(shí)施的道路工程，由于軌道結(jié)構(gòu)物的安全影響限制，相比與普通道路軟土地基處理，地鐵上方路基處理需針對(duì)軌道地鐵不同位置采用針對(duì)性處理方案，需同時(shí)滿足對(duì)結(jié)構(gòu)影響的控制要求和地方保護(hù)條例要求。

道路實(shí)施過(guò)程中，施工機(jī)械、作業(yè)方式和工序?qū)Φ罔F結(jié)構(gòu)變形也會(huì)造成不同程度的影響，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)制定專項(xiàng)施工控制方案，在現(xiàn)場(chǎng)尚應(yīng)制定專項(xiàng)監(jiān)測(cè)方案和應(yīng)急預(yù)案，才能確保工程順利實(shí)施。本項(xiàng)目成果可為后續(xù)道路與軌道交通共線段建設(shè)提供參考和經(jīng)驗(yàn)。