盾构隧道下穿既有铁路防护的设计与施工.doc

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1、盾构隧道下穿既有铁路防护的设计与施工1前言随着城市建设的发展，地铁下穿既有铁路的工程越来越多。为防止盾构在推进过程中，造成既有铁路区段内土体下沉，危及行车安全，同时确保隧道在列车运行荷载作用下的结构稳定，采取在推进前对铁路线路预加固和对铁路影响范围内的隧道采用加强配筋的钢纤维硅管片，以及在盾构推进时实行信息化反馈施工并进行信息分析，及时调整井下掘进施工参数，保持盾构开挖面的稳定和管片脱出盾尾时及时采用同步注浆、二次注浆来填充盾尾建筑空隙，并由铁路部门及时对线路进行养护等措施，以保工程和铁路行车安全。上海轨道交通9号线

2、下穿沪杭铁路进行防护的设计与施工实践证明，以上措施既安全又经济，达到了预期目标。2地理环境和地质环境2.1地理环婉上海轨道交通9号线在DK20+664处下穿沪杭铁路线(铁路里程约DK31+820)，线路呈西东走向，为上、下行线及东出人段线三线。选用Ф6340mm的土压平衡盾构推进。铁路为双线铁路(路基宽约13m)，位于隧道上方，与隧道基本正交(相交角约880)。隧道顶埋置深度约8m。2．2地质环境根据详细勘察工程地质报告，平行、立交段的地层情况自上而下为:填土褐黄色粉质粘土、灰色粉砂、灰色粉质粘土、灰色粘土等，其中区

3、间段隧道通过的地层主要为上部灰色粉质粘土，下部灰色粘土。各主要土层参数参见表表1土层物理力学性质参数表场地地基土属较弱场地土类型，建筑场地类别为N类;场区抗震设防烈度为七度，设计基本加速度为。.1g，设计地震分组为第一组。通过静力触探试验成果进行液化判断，场地深度20.0m范围内不存在液化层。本场区明洪、明塘发育，且分布有较多的暗浜。3设计路基中列车产生动应力沿深度是逐渐衰减的，衰减的程度与土层的物理力学性质以及列车动载大小等许多因素有关，根据实测资料，一般认为动应力的影响深度约4-7m。但是，当基床下部有构筑物时，

4、动应力的传播将发生较大的变化。再则，隧道的施工必然会引起地面变形，由此引起的线路不平顺将加大轮轨间的冲击力，使路基内动应力加大，从而使隧道结构受到的附加动应力增大;其次，由于5次大提速，沪杭线的列车行驶速度及行车密度均大大提高，目前沪杭铁路日行车约8090对，其中客车约5。对，其余为货车，客车的行车速度为140km/h，货车为70km/h，今后货车将提速至80km/h。车速的大幅提高，同样会加大列车动载作用。3故沪杭线行车与地铁的相互影响应该从地铁施工期以及长期运营两个方面综合考虑。首先，在地铁隧道施工过程中，应同时

5、保证南新线上行驶列车的行车安全以及地铁施工的安全性，而后者又将直接影响列车行车安全;其次，在地铁长期运营期间应能保证其结构变形不至引起南新线的轨道不平顺过大，从而保证列车行车安全。为减小沪杭线行车与地铁的相互影响，应从两方面着手:一，采取措施以减小列车动荷载对盾构隧道结构的影响，从而从外因上减小盾构管片的变形;二，加强管片的强度和刚度，从内因上提高抵抗变形的能力。盾构管片结构的配筋量以裂缝宽度满足0.2mm要求控制。由于隧道施工时引起的轨道面不平顺增加，沪杭铁路列车运行在盾构顶产生的动荷载增大，因此在此影响范围内的管

6、片所需的配筋量比正常地段增加。本工程钢筋砼管片在沪杭铁路中心线左右两侧各30m范围内的配筋为受拉钢筋4Ф22和4Ф25，受压钢筋为4Ф20和6Ф12;配筋比原设计的配筋量增加31%-44%。所以，设计采取盾构周围土体加固的措施，以减少沪杭铁路运行传下来的动荷载，并增加土体抗力，以减小管片内力;同时加强隧道管片的配筋，控制其结构变形、保证安全。4施工措施4.1铁路线路预加固根据运营中的铁路对地铁隧道的影响，对该区域进行分块加固，即下穿区域线路两侧设4.2m厚旋喷桩两排，桩间范围内路基注浆加固。施工过程为先实施线路两侧的

7、旋喷桩，其次为A1,A2区域的注浆加固。施工期内，建议客车限速至80km/h-100km/h，货车不限速;具体如下:其中:A1区为主加固区，注浆加固，要求P>1.0Mpa;A2区为次加固区，注浆加固，要求P=1.0Mpa;Al-A2加固要求逐渐降低，在强度和刚度上形成过渡。B区为旋喷加固区，由四排直径为1.2米的旋喷桩相互咬合形成，桩间咬合量为0.2米，qu>1.2Mpa，起加固、隔断和控制变形的作用。沿铁路两侧的旋喷桩加固施工，应控制施工速度，以减小施工对沪杭铁路的影响，旋喷桩施工期必须对铁路进行监护和

8、监测，根据监测结果调整施工参数，并让铁路部门自己对线路进行及时养护。为了保证铁路的安全，线路下部主加固区的注浆工艺采取以下措施:①采用分层注浆加固，实施第一层斜孔注浆，注浆孔与地面的夹角为300,并建议采用复合浆液，缩短胶凝时间，以控制注浆压力和扩散范围，减小注浆对基床的影响。注浆时的施工温度不得超过(或低于)无缝线路的锁定轨温±100C。②第