既有下穿鐵路通道引道段改造技術

陸金海 王騰飛

1. 中鐵大橋勘測設計院集團有限公司華東分公司 江蘇 南京 210031；

2. 中鐵大橋勘測設計院集團有限公司 湖北 武漢 430050

隨著城市的發展，下穿鐵路的通道越來越多，一般在下穿鐵路路基段采用頂進式框架橋，兩側引道采用整體式鋼筋混凝土U形槽，具有整體性好、防水能力強等優點，是目前主流的做法。但很多城市存在較多的存量下穿通道，受當時條件和認識的限制，其引道段采用擋土墻結構，鋼筋混凝土路面，結構整體性較差，往往出現不均勻沉降和變形縫處滲漏水等現象，嚴重時會危害到主體結構的安全，必須及時進行必要的改造。這類通道的改造往往采用將引道整體拆除，改用U形槽的方式。但是，一些主城區的下穿通道兩側桿管線或構筑物較多，施工條件差，不具備整體拆除后重建的條件。本文結合某下穿通道的改造[1-7]，提出了新的處理方法，并對關鍵點進行了闡述，為此類通道的改造提供參考。

1 工程概況

某下穿滬寧鐵路通道，為雙向六車道城市主干道，道路兩側設有人行道和慢車道。通道總長530 m，其中下穿鐵路路基段為獨立四箱框架橋，橫向凈空分別為5.5、12.0、12.0、5.5 m，箱形結構總寬度為40.9 m，長度為15.0 m，結構橫斷面形式如圖1、圖2所示。結構頂進時為保證鐵路路基的穩定，箱身兩側各設長3.5 m的耳墻，并在機動車道箱體下部設φ50 cm的鋼排水連通管。框架橋底標高為－4.19 m，處于飽和亞砂土中，地層承載力為150 kPa。

圖1 框架橋結構橫斷面示意

圖2 框架橋結構縱斷面示意

通道引道段圍護結構形式及排水系統如圖3、圖4所示，采用重力式混凝土擋墻，沉降縫處以及與框架橋耳墻之間設置橡膠止水帶，路面徑流通過雨水口收集后，通過縱向雨水管接入最低點處的橫向匯水總管，排入外側泵站。地下水則通過機動車道下的2道盲管匯集到橫向匯水總管，與路面徑流一起排入泵站。

圖3 引道段排水平面布置示意

圖4 引道段排水橫斷面布置示意

引道段路面結構為厚24 cm的水泥混凝土，其下依次為厚1 cm的瀝青封層、厚36 cm的水泥穩定碎石、厚20 cm的8%灰土和厚20 cm的6%灰土，總厚100 cm。水泥混凝土路面每100 m設1道橫向脹縫，與框架橋底板相接處設1道橫向脹縫，每5 m左右設縱橫向縮縫。

2 滲漏水現象和原因分析

2.1 地質條件

場地范圍內，勘測期間穩定地下水埋深為0.7～1.7 m，按埋藏條件分為上層滯水和微承壓水，上層滯水主要分布于①1填筑土和②1亞黏土中，主要受大氣降水及地表水的入滲補給，徑流緩慢，以蒸發與下滲為排泄方式；淺部承壓水主要分布于標高－2～－18 m的地層中，含水層為②2亞砂土和②3粉砂，該含水層厚度較大，透水性較強，滲透系數為5h 10－4～9h 10－4cm/s；框架橋底標高為－4.19 m，位于②2亞砂土中；引道最低點區段路面結構層位于②2亞砂土中，其他區段位于②1層亞黏土中。

2.2 滲漏狀況

該通道投入運營后，機動車道多處出現不同程度的滲漏水現象（圖5），主要發生在框架橋與引道之間路面脹縫處、引道最低段的路面脹縫處、機動車道擋墻變形縫與路面相接處，其中引道與框架橋之間的脹縫處和引道最低點附近擋墻變形縫根部出現涌水和翻砂現象，對鐵路路基和擋墻外側構筑物造成危害，亟需處理。

圖5 通道滲漏水狀況

原設計意圖為借助雨水口和排水管組成的系統排除地表徑流，借助盲管降低地下水位，減小地下水對路面的滲透壓力。實際運營過程中發現，路面徑流排水系統通暢，但盲管水量很小。經研究分析，這種病害是由以下兩方面原因引起的：一方面，盲管未按設計要求埋置在結構層以下，而是錯誤地埋置在路面結構層內，造成盲管排水功能失效；另一方面，該區段位于②2透水地層中，水頭高，滲透壓力大。

3 結構及防排水方案

3.1 改造目的和原則

下穿通道滲水問題不外乎2種處理方案，其一為堵 ，其二為 疏 。該工程采用 以堵為主，堵疏結合 的辦法，既要解決滲水的問題，又要阻止流砂的發生，確保鐵路路基以及引道的安全。此外，根據現場條件和盡可能降低改造費用的要求，保留既有擋墻，減小對非機動車道下已投入使用管線的影響。

3.2 總體改造方案

結合調查研究成果，該工程總體改造方案如下（圖6、圖7）：

圖6 改造后橫斷面示意

圖7 改造后排水布置示意

1）破除既有機動車道水泥混凝土路面后澆筑鋼筋混凝土底板，下設抗浮樁。底板變形縫與既有擋墻沉降縫對齊，底板和機動車道擋墻形成類似U形槽結構。

2）破除原機動車道原縱向排水管道系統，保留最低點處的橫向排水總管。在底板與機動車道擋墻交接處設縱向邊溝，在最低點設橫向截水溝。機動車道路面徑流通過蓋板溝匯集后，接入橫向排水總管處的雨水井內，再排入泵站。

3）破除原非機動車道水泥混凝土路面，改為瀝青混凝土路面。

4）廢除原縱向排水管和雨水口，保留雨水井和橫向排水總管。在人行道內側邊緣設縱向邊溝，非機動車道路面徑流通過蓋板溝匯集后，接入橫向排水總管處的雨水井內，再排入泵站。在非機動車道路面結構層下埋設縱向盲管，用來降低車道地下水排水通道封閉后而上升的地下水。地下水最后也匯集到橫向排水總管處，接入泵站。

3.3 底板與框架橋之間的防水措施

鑿除外側耳墻和引道擋墻底部的部分混凝土，將原止水帶剝離出來。

在框架橋底板的端部和耳墻側面植筋，澆筑框架橋底板混凝土，延伸至與耳墻平齊，并預埋止水帶與剝離出的止水帶膠結在一起（圖8）。

圖8 引道與框架橋之間防水設計

鑿除內側耳墻50 cm，在引道底板上澆筑對應2個內耳墻的封端板，預埋止水帶。

重新澆筑鑿除的部分耳墻，使引道與框架橋之間形成2個獨立的U形止水帶，阻斷了地下水的滲透路徑。

3.4 底板與擋墻之間的防水措施

在擋墻伸縮縫根部人工鑿除部分混凝土，將原有橡膠止水帶剝離出來，與底板變形縫中的止水帶連接成整體，形成一個U形止水帶（圖9）。

圖9 底板與擋墻之間防水施工

將擋墻與底板接觸面鑿毛，涂刷水泥結晶滲透型防水涂料后再澆筑混凝土。

在邊溝底部澆筑一層防滲混凝土底板，阻斷地下水沿此施工縫滲透的路徑。

3.5 施工輔助措施

施工應按照從接地點到框架橋的方向，逐段破除路面和澆筑底板，并采取必要的降水措施。

在框架橋兩側采取袖閥管注漿進行地基加固，減小降水對鐵路路基的影響。

施工階段在每段底板上設置1個泄水孔，孔底局部設置砂墊層，保證施工期間底板不受水壓力的影響，待內部結構完成后可封閉泄水孔。

4 結語

該項目采用半U形槽方案改造后，經過多年的運營檢驗，未出現明顯的滲漏問題，取得了較好的效果。

該方案利用原有擋墻，僅對車行道和排水系統進行局部改造，施工過程不占用通道外側空間，不需遷改慢車道下的管線，降低了施工難度和工程投入，取得良好的社會效益和經濟效益，為類似通道的改造提供了有益的參考。