浅埋暗挖隧道穿越铁路防护施工

摘要：本文以北京地铁6号线工程五路居站-慈寿寺站区间出入段下穿铁路五路站主体结构工程为写作案例，主要阐述浅埋暗挖隧道穿越铁路防护施工措施，以总结地铁修建过程中各项加固防护措施的成功及不足之处为目的，撰写本论文。

关键词：浅埋暗挖穿越铁路；二重管无收缩双液WSS工法注浆；扣轨加固；自钻式锚管；

中图分类号：U45 文献标识码：A

一、既有铁路概况

出入段线隧道下穿处铁路为大台线五路车站，地表共有4股道，自南向北一次为1道、2道、Ⅲ道、4道，其中Ⅲ道为50kg/m钢轨，其余三股道为43kg/m钢轨，非电气化铁路，木枕；

二、工程水文地质

暗挖隧道埋深约15米，地层划分，可分为：人工堆积层、新近沉积层以及第四纪沉积层。

根据勘察单位提供的成果资料，在钻孔深度45米范围内实测1层地下水，按赋存条件属于层间潜水（三），含水层为卵石⑦层，水位标高为21.47～23.06m，埋深为31.20～32.10m。

三、线路加固措施

（一）纵横梁及3-5-3扣轨加固

线路加固采用纵横梁及3-5-3扣轨加固，线路加固里程为大台线 K0+324~K0+424，全长100m。

（1）加固前将加固范围内的43kg/m钢轨更换为50kg/m钢轨，枕木全部更换为长木枕。纵横梁下按照设计要求设置混凝土支墩防护结构。

（2）扣轨轨型为43kg/m钢轨，要求道心扣轨间隔均匀，并在主轨与扣轨腰间放置间隔木，防止连电。钢轨接头应错开1.0m以上，扣轨完成后扣轨两端钉固临时木梭头。

（3）隧道施工期间，对线路的方向、高低、轨距、水平及各部螺丝进行检查并随时调整，检查在列车经过前后各进行一次，以保证列车的行车安全。

（4）扣轨施工完成后以及拆除扣轨和恢复线路正常运营前，均应对道床进行捣固，以保证道床的稳定。

（5）线路加固期间，应报计划申请慢行点，要求行车速度不超过45km/h。

（二）隧道内地层加固措施

（1）WSS工法注浆加固原理

注浆时在不改变地层组成的情况下，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的。其注浆特性是使该土层粘结力、内磨擦角值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加，起到加固作用；注浆加固后强度:卵石层达到25~30kg/cm、细中砂层达到15~20kg/cm、粘土层达到10~12kg/cm；

（2）WSS工法注浆量的计算原则

注浆量的估算公式按下式进行：Q=Anα（1+β）

式中：Q----总注浆量，m3；A----注浆范围体积，m3；n----孔隙率，%；

α----浆液填充系数（0.7-0.9）；β----注浆材料损耗系数；设计中, nα（1+β）统称为填充率, 填充率按下列参数选用：

杂填土，填充率为30%～35%。

粉质粘土、砂土，填充率为20%～25%。

粉细砂、砂层，填充率为40%～45%。

中砂、中粗砂，填充率为50%～60%。

卵石层，填充率为60%～70%。

（3）WSS工法注浆压力的选定

P=KH；

式中：P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）；H——注浆处深度（m）；K——由注浆深度确定的压力系数；（取值：0.021-0.020）

（4）WSS工法注浆施工方法

加固范围为隧道外扩2米范围，10米为一循。采用洞内辐射注浆工艺，先上后下，先外后内，注浆采用后退式分段注浆，布孔间距为0.6m×0.8m布置，成孔为小型钻机，采用AC、AB液注浆。

（5）注浆浆液配比及含量

（6）WSS工法注浆主要机械设备及配置

注浆设备采用75—A型钻机两台、SYB—60/160型注浆泵二台、SJY—双层立体式搅拌机一台。

（三）路基注浆加固措施

路基注浆加固里程为大台线 K0+334~K0+434，全长80米。宽度为线路中心以外各5.0m，加固深度为路基下1m至隧道顶，注浆型式采用自钻式锚管注浆工艺。

（1）根据浅埋暗挖隧道穿越铁路情况确定锚管孔位，孔位误差不大于100mm，孔倾角误差不大于3°，孔径误差＋20mm、-5mm。

（2）锚管采用外螺纹φ25锚管，孔深应大于设计长度。当遇不明障碍物和地下水时，马上停工，待查明原因并妥善处理后再行施工。

（3）自钻式锚管注浆采用PS.A42.5普硅水泥拌制的水灰比为0.50的纯水泥浆，水泥浆应随用随拌。

（4）自钻式锚管注浆随打随注，并应在锚管打入深度后补浆保证孔内注浆饱满。

（5）第一次注浆：按照要求进行注浆，做好现场记录；

（6）多次注浆：第一次注浆后按照要求进行多压力补浆，做好现场记录。

（7）根据注浆反浆情况，确定是否需要多次注浆，做好现场记录。

四、监控量测实施

（一）洞内外观察

包括工作面观察及已施工区段观察两部分：工作面每次开挖观察一次；当地层基本稳定无变化时，每天进行一次，对已施工区段每天观察一次，同时还应观察地表沉降等，观察后要做记录。

（二）地表沉降监测

地表下沉量测应在开挖前H+h（H为隧道埋置深度，h为隧道高度）处开始，直至支护衬砌结构封闭，下沉基本停止时为止。量测方法利用精密水准仪和铟钢塔尺，按照一定的量测频率和时间进行观测，并做好记录，绘制散点图。

（三）初期支护位移量测

（1）拱顶下沉量测

沿隧道轴线方向每10m设置一个量测断面，3个测点采用钢环预埋在拱顶初期支护中，用精密水准仪和经校验的钢尺进行测量。

（2）洞内收敛量测

使用收敛仪量测断面间距10m。该断面与拱顶下沉量测断面为同一断面，每断面设6对测点，采用收敛仪进行量测，通过测微计读取隧道周边两点相对位置的变化，从而计算出该两点在连线上的相对位移值。

（3）控制标准

当拱顶下沉达到20mm时，加强监测频率，当监测数据达到或超过30mm时，停止施工。修正支护参数后方能继续施工。洞周收敛位移控制基准值为20mm。

（四）暗挖施工下穿铁路监控量测

为确保线路运营安全，根据设计及工务段要求，在完成线路加固后，利用列车运行间隙，在线路影响范围内的轨面上每5m布设一排。在隧道中线位置左右平均分布50m范围内，每排12个测点，测点以钢钎插入地下，顶部涂红油漆（钢轨上仅涂红油漆）作标志。

（五）路基注浆过程中施工监控量测

（1）轨道几何尺寸的量测

轨道几何尺寸的量测指对两根钢轨水平位置和内外侧超高进行量测；监护人员首先对轨道的原始几何尺寸进行采集，并记录在明显位置，注浆的过程中通过量测数据来控制注浆。

（2）轨面隆起观测

轨面隆起观测包括注浆范围内轨面隆起量观测和轨面隆起量观测；通过量测数据来指导施工工序，控制注浆压力和注浆量来保证施工质量和安全。

参考文献

[1] 王梦恕，等．地下工程浅埋暗挖技术通论．安徽教育出版社.2004年12月1日．

[2] 崔玖江，崔晓青. 隧道与地下工程注浆技术.中国建筑工业出版社.2011年5月1日.