地铁车站下穿既有铁路站场施工技术分析

文建涛 孙雷

摘 要：新建地铁车站与现有铁路线路车站距离接近，是加强乘客换乘体验的方式之一。这也就意味着新建地铁下穿现有铁路站场的情况必然发生。本文结合某城市地铁车站建设项目实际，分析了下穿既有铁路站场的施工技术。

关键词：地铁车站;下穿隧道;施工技术

国内地铁建设工程发展非常迅速，地下轨道网络的密度也在不断增加。在这种情况下，地铁新建线路与既有线路产生交叉的工程数量会持续增大，新建线路会对既有线路及周边建筑的安全产生影响。如何降低这种负面影响，将是未来轨道交通建设的焦点问题之一。地铁车站下穿既有铁路站场的情况，现已在各大中型城市的地铁项目建设中相继产生，其安全问题也引发了各方面的关注。

一、工程概况

本文以某地的地铁车站建设工程为例，探讨地铁车站下穿既有铁路站场的施工方式。该工程地铁车站采取矿山法以 80°角下穿火车站既有站场，地铁车站划分为三个区域。其中南北两区采取明挖法施工，过站区处在地铁车站中部，采用暗挖法，并与南北两区隧道相连。隧道埋深设计范围是 6.69 ～ 8.06m，隧道高度 9.546 m，跨度 11 m，隧道中间设 4 m 宽站台。

暗挖隧道下穿既有铁路站场的施工难度是隧道围岩覆土层薄，工程建设时期，当地要求施工工作不能对列车运营产生影响，还要保障列车在工程施工过程中途径工程现场不会大幅度减速。这就需要下穿铁路站场施工阶段，使用有效的方式来加固铁路线路，保障既有铁路的正常运营。既有铁路下方的隧道施工，因隧道跨度大，需要加固地层，保障隧道施工安全，提升隧道结构的稳定性。

二、地表铁路线路的加固

工程施工过程中，需要控制地表沉降，保障地面车站及列车运行安全和隧道施工安全。在对方案进行讨论后，对过站区站场线路架设D24型便梁来加固，采取箱涵及钢筋混凝土支墩的方式来扩大基础，隧道挖掘工作在便梁掩护下完成。

三、D二、四、型便梁加固线路的安全问题

结合该工程所在地的实际列车运行情况，对过站区隧道下穿既有站场起价的线路安全性进行检验。D24型便梁在沪宁线立交施工中得以大量应用，限速 60 km/h 时，梁体结构安全性较高。箱涵作为中间支墩，在其底部加入方桩作为支撑。加固方桩周围地层，提升方桩与土体间的摩擦力，就能够保障便梁的安全。便梁两侧重力支墩安全程度达标，则表示地表列车运行有足够的安全程度。

（一）繁忙干线

该工程地表铁路线路为繁忙干线，因而列车活载需要依照国家技术标准及相关规定来选取。

（二）支墩尺寸及荷载计算

C20钢筋混凝土重力式结构，尺寸为 2.0 m * 2.5 m * 5.61 m。    支墩自重为 701.3 kN，便梁自重 469 kN/孔，轨道自重 5 kN/m。变量活载支座反力 p = 1 670.5 kN。支座水平制动力为：T = （ 4 × 280 + 90 × 18.71 ） × 0.1 × 0.5 = 140.2 kN，制动力臂 Z = 2.3 m，垂直动力∑N = 701.3 + 469/2 + 5 × 24.5/2 + 1 670.5 = 2 667.6 kN，制动力矩 M = 2.3 × 140.2 = 322.5 kN·m

（三）基底承载力

基地最大承载力 smax = 2 667.6 / （ 2.5 × 5.61 ） + 6 × 322.5 / （ 5.61 × 2.5 × 2.5 ） = 245.4 kPa，最小承载力是smin = 135 kPa。列车运行过程中，地基土已被压实，其承载力可提高四分之一左右，[ σ ] = 200 × 1.25  =  250 kPa > σ max，可知便梁两侧支墩能合乎安全要求。

四、过站区隧道施工技术

（一）施工顺序

过站区隧道的施工应先完成中间及两侧钢筋混凝土的扩大基础，之后在两端布置管棚，再架设便梁，先右后左，要配合隧道开挖施工进程。隧道开挖需要先右后左的方式开展，之后进行横通道的挖掘与支护，最后铺设防水板。

（二）管棚施工方法

管棚布设有利于保障线路安全，在隧道拱部设置直径 159 mm 、长度40m、38m的管棚。设置钢筋混凝土护拱来保障管棚定位的精确程度。管棚内还要注入水泥浆液。

（三）超前小导管的施工

隧道拱部范围内，布设热轧无缝钢管来作为超前小导管。导管壁厚度 4 mm，顶部处理成尖锥状，注水泥浆，来加固地层。

（四）开挖与支护

该工程过站隧道围岩稳定性不高，采取十字中隔壁法来保障施工安全与地表铁路运行安全。开挖分四步，每步完成后马上喷射混凝土来封闭开挖面。

支护选用直径 25 mm 、长度 3 m 的砂浆锚杆，梅花形布置后挂钢筋网，架设格栅钢架。钢架需要设置钢垫板作为基础，之后再次喷涂混凝土，指导厚度达到设计要求的支护厚度。

（五）横通道施工

在地铁车站隧道完成后，再开始横通道的施工。本工程采取短台阶法，先挖上台阶，之后喷射混凝土全封闭，再架设直径 25 mm 的锚杆，布置冷轧钢筋网和格栅钢架，之后再进行下台阶的施工。

（六）地层沉降及围岩控制措施

箱涵及地层的加固方面，施工管棚阶段，管棚有水涌出，则表示路基下方有水，部分管棚存在淤泥，导致地表塌陷，会影响隧道施工的稳定性。加强地层的方式是在隧道开挖前，对箱涵两侧及底部注浆，提升方桩与地层的摩擦力，保障箱涵支墩的稳定性。注浆加固需要分两次完成，第一次是造壳注浆，第二次是挤密注浆，加固箱涵下部隧道间形成的三角带。

隧道挖掘过程中，各个分部施工滞后 3 ～ 5 m，不拆除临时支护，且要保障右线施工滞后于右线，接近左线的土体要放在最后施工，降低施工对隧道土体的扰动。

工程施工阶段，需要检测地表线路沉降与隧道变形情况，如有线路异常沉降现象发生，则需立即停止施工，并调整施工部分的关系，强化支护工作。支护强化主要还是降低格栅间距，加强注浆施工环节的监控，并要提升注浆质量。

五、结束语

既有鐵路站场下建设地铁车站，施工的过程中存在极大的风险问题。本文提及的工程采取了矿山法完成施工，并要在施工阶段保障地表铁路的正常运行。该工程采取了D24型便梁加固，并利用混凝土及箱涵来扩大基础，结合CRD方法，完成隧道开挖工程。该工程施工完成后，过站区左右线隧道都顺利通过铁路站场，施工过程中铁路正常运行，线路沉降最大值为 18.4 m，在安全标准要求之内。这表示上述施工技术的合理的，能够保障铁路安全与施工安全。

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