劉靖

（上海鐵路局徐州工務(wù)段，江蘇 徐州 221005）

地鐵盾構(gòu)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(wù)段，江蘇 徐州 221005）

隨著我國地鐵交通的快速發(fā)展，地鐵盾構(gòu)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(dāng)，就會影響鐵路運營安全增加地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險。本文結(jié)合實際工程案例，以地鐵盾構(gòu)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(cè)進行高壓旋噴樁加固，線路下側(cè)進行袖閥管加固處理。結(jié)果表明，地基加固良好。

地鐵盾構(gòu)；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(wěn)定地穿越存在地上的結(jié)構(gòu)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(jié)合實際工程案例進行了穿越地帶地基加固的研究，以下結(jié)合某市地鐵盾構(gòu)穿越既有鐵路線路為工程背景，總結(jié)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(qū)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(fā)展主軸，覆蓋城市東西主軸客流走廊，一期工程聯(lián)系老城區(qū)和高鐵商務(wù)區(qū)，為老城區(qū)與高鐵商務(wù)區(qū)提供快速聯(lián)系，引導(dǎo)促進老城區(qū)、高鐵商務(wù)區(qū)的發(fā)展。1號線一期工程，全長20.869km，全地下線，設(shè)車站17座。

火車站站～站東廣場站區(qū)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(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工，擬選用復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)，盾構(gòu)區(qū)間直徑為6.2m，盾構(gòu)端頭井設(shè)置于兩端車站基坑內(nèi)。

本次工程施工主要是地基加固:加固里程為發(fā)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(zhì)和水文地質(zhì)

根據(jù)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?guī)r。

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(tǒng)黏質(zhì)粉土、第四系更新統(tǒng)黏土、基巖奧陶系石灰?guī)r和寒武系石灰?guī)r等。

本工程場地附近無河流及水塘，地表水不發(fā)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(biāo)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(jié)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(shù)

根據(jù)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(qū)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(fēng)化石灰?guī)r或硬塑粉質(zhì)黏土或硬塑黏土層頂。

高壓旋噴樁的主要參數(shù)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(shè)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(shù)如下：注漿孔距對加固區(qū)域采用0.8m×0.8m梅花形布置，注漿孔排內(nèi)施工采用“二序孔”作業(yè)，即先施做1、3、5……序孔，再施做2、4、6……序孔；加固區(qū)漿液擴散半徑50cm；主固區(qū)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(qū)為0.2～0.6MPa；弱加固區(qū)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(biāo)準(zhǔn)保證地面不產(chǎn)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(wěn)壓15min，即可結(jié)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(jù)項目的主要工作內(nèi)容和自排的總工期目標(biāo)，結(jié)合項目施工的特點，整個工程施工采用平行與流水相結(jié)合的作業(yè)方法。為盡快達到工期要求，根據(jù)現(xiàn)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(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續(xù)搭接的水泥加固體。施工占地少、振動小、噪聲較低。

結(jié)合高壓旋噴樁加固方法及參數(shù)，具體施工時，詳細(xì)技術(shù)參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)為：噴射壓力控制在15～40MPa范圍內(nèi)（試樁控制在20MPa）；漿液流量，根據(jù)地質(zhì)情況確定；噴嘴直徑為2～3mm；噴嘴個數(shù)為1～2個；提升速度為0.3～0.5m/min；旋轉(zhuǎn)速度為15～25 r/min；經(jīng)加固后水泥土的無側(cè)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(zhì)量檢測，本工程的質(zhì)量檢測采用標(biāo)準(zhǔn)灌入試驗和荷載試驗綜合檢測。標(biāo)準(zhǔn)灌入試驗是在旋噴固結(jié)體的中部可進行標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)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(jié)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(biāo)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(wù)段道路路面布設(shè)帶角度的注漿管對加固范圍內(nèi)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(qū)為強加固區(qū)，對于3.5m范圍內(nèi)為弱加固區(qū)。強加固區(qū)為地面下3.5m至中風(fēng)化石灰?guī)r或硬塑粉質(zhì)黏土或硬塑黏土層頂?shù)耐馏w，其加固厚度約為11m，使加固后的固結(jié)土體模量不小于250MPa；弱加固區(qū)為地面下3.5m范圍，其加固厚度約為3.5m，使加固后的固結(jié)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(xiàn)分段分層注漿，可由施工需要選擇聯(lián)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(xiàn)象的發(fā)生。根據(jù)鐵路所處地質(zhì)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(xiàn)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(biāo)貫試驗綜合檢測。注漿效果檢測應(yīng)在注漿結(jié)束14天后進行；袖閥管注漿處理地基的質(zhì)量，主要應(yīng)檢查施工記錄及檢測處理深度內(nèi)的地基土的密實度及壓縮性；檢查孔總數(shù)不少于總灌漿孔數(shù)的8%，總孔數(shù)不少于5個取芯檢查，直觀檢測漿液滲透情況。滲透系數(shù)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(jié)語

根據(jù)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(nèi)邊側(cè)進行高壓旋噴樁加固，鐵路線路下側(cè)或地鐵盾構(gòu)上側(cè)進行袖閥管加固，同時分別給出了施工完成后質(zhì)量檢測方法。

[1]劉新軍. 地鐵隧道下穿高速鐵路聯(lián)絡(luò)線路基安全影響分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2017，61(6)：131-135.

[2]王科甫.盾構(gòu)隧道下穿客運專線沉降預(yù)測及控制研究]D].成都:西南交通大學(xué)，2009: 7-90.

[3]王俊生.地鐵盾構(gòu)隧道的施工及運營對城際鐵路路基沉降的影響[D].北京: 北京交通大學(xué)，2010: 21-48.

[4]李健林.地鐵盾構(gòu)下穿高速鐵路變形及受力影響研究]D].北京:北京交通大學(xué)，2015: 9-73.

[5]柴雨芳.隧道下穿施工及列車振動對高鐵路基沉降影響規(guī)律研究]D].成都: 西南交通大學(xué)，2010: 2-60.

TU94+2

：A

：1671-0711（2017）09（下）-0127-03