地铁盾构下穿既有铁路线路地基加固方法研究

刘靖

（上海铁路局徐州工务段，江苏 徐州 221005）

地铁盾构下穿既有铁路线路地基加固方法研究

刘靖

（上海铁路局徐州工务段，江苏 徐州 221005）

随着我国地铁交通的快速发展，地铁盾构穿越既有铁路线路的案例越来越多，随之也带来很多问题，尤其是穿越地带地基处理不当，就会影响铁路运营安全增加地铁盾构施工风险。本文结合实际工程案例，以地铁盾构下穿既有铁路线路为背景，进行了地基处理加固方法研究，即在线路影响范围边侧进行高压旋喷桩加固，线路下侧进行袖阀管加固处理。结果表明，地基加固良好。

地铁盾构；下穿；铁路线路；加固方法

地铁作为一种快速大运量的城市轨道交通模式，越来越受到城市需求的青睐，如何安全稳定地穿越存在地上的结构物地段，成为了亟待解决的问题。王科甫、王俊生、李建林、柴雨芳等，从不同角度，结合实际工程案例进行了穿越地带地基加固的研究，以下结合某市地铁盾构穿越既有铁路线路为工程背景，总结了穿越地带地基加固方法。

1 工程概况

1.1 某火车站站～站东广场站区间隧道工程简介

1号线为一条东西向的骨干线路，贯穿城市东西向发展主轴，覆盖城市东西主轴客流走廊，一期工程联系老城区和高铁商务区，为老城区与高铁商务区提供快速联系，引导促进老城区、高铁商务区的发展。1号线一期工程，全长20.869km，全地下线，设车站17座。

火车站站～站东广场站区间起始里程为DK11+386.000，终点里程为DK11+925.25，全长约539.25m，线路出站后向东南方向走行。区间隧道采用盾构法施工，拟选用复合式土压平衡盾构，盾构区间直径为6.2m，盾构端头井设置于两端车站基坑内。

本次工程施工主要是地基加固:加固里程为发东线K1+630-K1+680、东到线K2+030-K2+080、K802+300-K802+350、K802+540-K802+590。铁路地基加固平面图如图1所示。

1.2 工程地质和水文地质

根据本工程勘察揭露地层情况，沿线松散土层以人工填土为主，其下为第四系冲洪积土层，下伏基岩主要为奥陶系、寒武系石灰岩。

本工程勘探揭露的地层从上至下分述如下：人工填土、第四系全新统黏质粉土、第四系更新统黏土、基岩奥陶系石灰岩和寒武系石灰岩等。

本工程场地附近无河流及水塘，地表水不发育。

图1 铁路地基加固平面图

孔隙水（潜水）主要赋存于故黄河河流两岸阶地的第四系冲积形成的粉土层中，埋深约1.5～7.0m，水位标高约26.57～40.70m，受大气降水和地表水补给，其具有明显的季节变化，丰水期水位上升，枯水期水位下降。本工程初勘阶段局部揭露有上层滞水。

2 铁路地基加固

2.1 加固方法及参数

根据工程概况，本次工程施工地基加固，采用高压旋喷桩和袖阀管注浆组合方式。地基加固范围如下。

（1）顺地铁线路方向：最外股铁路线路中心线外10m范围，高压旋喷桩加固。

（2）顺铁路线路方向：地铁区间隧道外缘外4m以及地铁左右线之间范围，袖阀管注浆加固。

（3）竖向方向：地面下3.5m至中风化石灰岩或硬塑粉质黏土或硬塑黏土层顶。

高压旋喷桩的主要参数如下：采用双重管旋喷；桩径800mm，桩间距为600mm，桩长约为13.5～14.5m；浆液水灰比水：水泥=0.8:1～1.0:1；注浆材料水泥采用42.5级以上的普通硅酸盐水泥。高压旋喷桩布置示意图如图2所示。

图2 高压旋喷桩示意图

铁路下地基采用袖阀管注浆，注浆采用在铁路外斜向打设注浆孔注浆，袖阀管注浆布置示意图如图3所示。袖阀管注浆主要参数如下：注浆孔距对加固区域采用0.8m×0.8m梅花形布置，注浆孔排内施工采用“二序孔”作业，即先施做1、3、5……序孔，再施做2、4、6……序孔；加固区浆液扩散半径50cm；主固区上方受注浆施工影响范围的土体加固浆液扩散半径40cm；浆液水灰比水:水泥=0.6:1～0.8:1；注浆压力主加固区为0.2～0.6MPa；弱加固区为0.2～0.4MPa；注浆速度注浆速度10～100L/min；分段注浆：袖阀管分段长度100cm；终灌标准保证地面不产生裂缝和隆起，在0.5～0.6MPa的注浆压力下，泵量小于1～2L/min，稳压15min，即可结束本孔注浆。

图3 袖阀管注浆布置示意图

2.2 高压旋喷桩加固

根据项目的主要工作内容和自排的总工期目标，结合项目施工的特点，整个工程施工采用平行与流水相结合的作业方法。为尽快达到工期要求，根据现场条件，先在地基两旁同时进行高压旋喷桩施工，最后进行袖阀管施工。高压旋喷桩，是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。施工占地少、振动小、噪声较低。

结合高压旋喷桩加固方法及参数，具体施工时，详细技术参数控制标准为：喷射压力控制在15～40MPa范围内（试桩控制在20MPa）；浆液流量，根据地质情况确定；喷嘴直径为2～3mm；喷嘴个数为1～2个；提升速度为0.3～0.5m/min；旋转速度为15～25 r/min；经加固后水泥土的无侧限抗压强度不低于3MPa。具体施工流程示意图如图4所示。

待施工完成后，进行桩基质量检测，本工程的质量检测采用标准灌入试验和荷载试验综合检测。标准灌入试验是在旋喷固结体的中部可进行标准贯入试验；荷载试验，采用静载荷载试验，分垂直和水平荷载试验两种。垂直载荷试验时，在桩身顶部0.5～1.0m范围内浇筑0.2～0.3m厚的钢筋混凝土桩帽，做水平推力载荷试验时，在固结体的加载受力部位，浇筑0.2～0.3m厚的钢筋混凝土加荷面，混凝土的标号不低于C20。

图4 施工流程示意图

2.3 袖阀管注浆加固

通过在机务段道路路面布设带角度的注浆管对加固范围内的土层进行注浆加固，具体布管距离线路中心4.1米注浆管倾斜角度14°～87°（从上至下以4.5°递加）。加固范围为地铁地面下3.5m进行注浆加固，其加固区为强加固区，对于3.5m范围内为弱加固区。强加固区为地面下3.5m至中风化石灰岩或硬塑粉质黏土或硬塑黏土层顶的土体，其加固厚度约为11m，使加固后的固结土体模量不小于250MPa；弱加固区为地面下3.5m范围，其加固厚度约为3.5m，使加固后的固结土体模量不小于150MPa。

袖阀管注浆法是通过较大的压力将浆液注（压）入岩土层中，注浆芯管上下的阻塞器可实现分段分层注浆，可由施工需要选择联系或跳段注浆。此工法在需要全程注浆的施工中，通过分段注浆，使得松散的地层和较密实的地层均得到很好的注浆加固效果，避免了以往的注浆工艺在松散地层和较密实地层同时存在时，松散地层注浆量大、较密实地层注不进浆的现象的发生。根据铁路所处地质条件，注浆材料采用袖阀管，套壳料采用膨润土和TGRM特种灌浆材料现场配置，注浆袖阀管采用柔性塑胶φ50×5袖阀管。施工流程示意如图5所示。

待注浆施工完成后，进行注浆效果检测，本工程的注浆效果检测采用取芯抗压、标贯试验综合检测。注浆效果检测应在注浆结束14天后进行；袖阀管注浆处理地基的质量，主要应检查施工记录及检测处理深度内的地基土的密实度及压缩性；检查孔总数不少于总灌浆孔数的8%，总孔数不少于5个取芯检查，直观检测浆液渗透情况。渗透系数不合格者需进行二次补灌。

图5 袖阀管施工流程示意图

3 结语

根据工程概况，针对穿越地带，分别从顺地铁线路方向、顺铁路线路方向以及竖向方向进行考虑，给出了具体的加固方法，即在线路影响范围内边侧进行高压旋喷桩加固，铁路线路下侧或地铁盾构上侧进行袖阀管加固，同时分别给出了施工完成后质量检测方法。

[1]刘新军. 地铁隧道下穿高速铁路联络线路基安全影响分析[J].铁道标准设计，2017，61(6)：131-135.

[2]王科甫.盾构隧道下穿客运专线沉降预测及控制研究]D].成都:西南交通大学，2009: 7-90.

[3]王俊生.地铁盾构隧道的施工及运营对城际铁路路基沉降的影响[D].北京: 北京交通大学，2010: 21-48.

[4]李健林.地铁盾构下穿高速铁路变形及受力影响研究]D].北京:北京交通大学，2015: 9-73.

[5]柴雨芳.隧道下穿施工及列车振动对高铁路基沉降影响规律研究]D].成都: 西南交通大学，2010: 2-60.

TU94+2

：A

：1671-0711（2017）09（下）-0127-03