鐵路車站內線路加固結合設備防護設計實例分析

周嘯

摘要 杭州市杭行路下穿宣杭鐵路行宮塘站工程和余姚市余梁公路下穿余姚西站工程，兩處下穿立交工程均位于線路股道數較多的鐵路車站區域實施，文章結合上述工程設計和施工過程中，關于鐵路線路路基軌道的加固措施、下穿鐵路立交橋涵頂進施工、既有鐵路設備特別是鐵路接觸網軟橫跨和硬橫跨基礎間的相互影響，并綜合考慮外部地鐵盾構區間近接施工等因素，進行設計實例分析。

關鍵詞 下穿立交;遷改防護;設計

中圖分類號 U216.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）13-0032-03

0 引言

隨著我國城市發展速度和發展規模不斷加速，許多鐵路車站被納入主城區范圍內。隨著城市道路下穿鐵路車站的工程范本數量增大，也暴露出下穿立交工程在實施過程中對既有鐵路設備設施尤其多股道接觸網基礎遷改防護設計施工不到位的情況。該文根據杭州市杭行路下穿宣杭鐵路行宮塘站工程和余姚市余梁公路下穿余姚西站工程的設計情況，就該問題展開實例分析。

1 工程概況-工程1

新建杭州市杭行路為良渚片區框架性主干道，下穿鐵路段采用雙向六車道標準，下穿宣杭鐵路行宮塘站處采用（7+12+12+6）m四孔分離式框架橋。

宣杭鐵路行宮塘站為鐵路貨物站，站內共設6股道，均為普通路基段，已完成電氣化改造，電氣化基礎為軟橫跨，兩側基礎形式為混凝土擴大基礎，該工程下穿鐵路處基礎間距為50 m。

設計前期，杭行路線路與地鐵十號線重疊，為避免相互影響，地鐵區間改移至新建下穿立交東側，區間盾構中心與框架結構最小間距為11 m。

綜合上述因素，結合新建下穿立交結構、既有鐵路現狀、既有軟橫跨、地鐵隧道情況，在設計過程中充分考慮立交頂進施工、既有鐵路線路加固措施和軟橫跨遷改防護的內容。

2 相對位置關系

選取該工程中最不利位置即東側邊孔框架頂進施工工況進行研究分析，該處既有軟橫跨基礎平面最大尺寸為2.25×4.25 m，基礎底面與框架結構頂面的高程差為3 m，軟橫跨基礎與邊孔框架平面最小間距為3.94 m，與東側地鐵盾構外邊緣最小平面距離為6.8 m，各結構間的平面相對關系如圖1所示。

3 加固方案

3.1 接觸網遷改防護方案原則分析

該工程中新建立交框架結構平面總寬度約44 m，由于立交位于車站內部，若按照常規的接觸網遷改設計配合頂進施工的思路，接觸網遷改步驟多且施工過程繁瑣，結合軟橫跨結構遷改難度大，對車站特別是宣杭鐵路的運營造成的影響非常大，勢必會對工程工期造成很大的延誤。因此，結合杭州地區該工程地勘情況，基于宣杭鐵路路基狀況較好，該工程決定選取對軟橫跨基礎進行加固防護的形式，以配合頂進施工，避免延長工期。

3.2 加固方案設計分析

常規的下穿立交中線路加固及接觸網基礎防護方案，主要依靠D型施工便梁結合支墩對鐵路線路進行加固防護，以保證頂進施工期間線路運營。該工程設計初期，主要的加固思路為：

（1）車站內6股道線路均應設置D型便梁防護[1]。

（2）由于便梁支墩較長，為防止頂進過程中支墩失穩，對支墩兩側錨固樁基進行加強，錨固樁采用鉆孔灌注樁，并在驗算過程中采用偏保守的參數。

（3）鄰近軟橫跨基礎的支墩位置以基礎外側5 m控制，滿足鐵路相關設計原則的要求，并相應設置支墩現澆施工期間的基坑防護措施，避免支墩施工引起軟橫跨變形超限[2]。

（4）軟橫跨基礎、便梁支墩、邊孔框架形成的夾心區塊土體，進行全斷面的復合地基加固處理措施，以達到區域土體固化的效果，防止頂進過程中鐵路軌道下方土體失穩[3]。

（5）嚴格控制切土頂進工藝[3]。

（6）要求工程工期必須早于地鐵盾構施工，在盾構施工前必須完成頂進作業并拆除便梁支墩，為盾構機切割支墩下部鉆孔樁提供前提條件。

原設計鐵路線路加固及接觸網基礎防護方案情況如圖2所示。

上述設計方案由于以立交施工工期必須早于地鐵盾構施工工期為前提，其存在一定的弊端，即忽略了鐵路加固內容需要的施工工期亦很長，容易對地鐵施工工期造成延誤，故在此基礎上進一步進行研究優化。

為實現下穿立交施工對地鐵工期影響較小，應避免便梁支墩兩側的鉆孔樁與地鐵盾構產生空間交叉，優化的思路為：

（1）以滿足便梁支墩沉降要求為設計導向，優化支墩鉆孔灌注樁的長度，并保證侵入盾構保護區范圍內的鉆孔樁與盾構的安全間距（不小于6.2 m）。

（2）為防止便梁支墩橫向位移過大，在多線間無法施打鉆孔樁的前提下，支墩下部增設人工挖孔樁，避免支墩橫向位移超限。

（3）將頂進工作坑臨近鐵路側的支護樁基作用最大化，并在軟橫跨基礎外側增設1排鉆孔樁，通過現澆圈梁的形式將之與基坑支護樁基連接，形成對軟橫跨基礎的剛性防護。

（4）于地鐵盾構與軟橫跨間增設高壓旋噴樁隔離墻，防止地鐵盾構期間深層土體擾動對軟橫跨基礎的影響。

施工過程中根據現場實際情況優化后的鐵路線路加固及接觸網基礎防護方案情況如圖3所示。

優化后的方案很好地解決了兩個交叉工程間工期的相對影響。根據該工程現場實施情況，采用優化方案后，施工期間各工況（特別是框架頂進工況和地鐵盾構工況）均未發生鐵路設備、線路加固結構位移超限的情況。

4 工程概況-工程2

新建余姚市余梁公路下穿余姚西站工程，下穿鐵路段采用雙向六車道標準，下穿蕭甬鐵路余姚西站處采用（9+9+9+9）m四孔分離式框架橋。

蕭甬鐵路余姚西站為鐵路貨物站，站內共設6股道，均為普通路基段，已完成電氣化改造，電氣化基礎為硬橫跨，兩側基礎形式為混凝土擴大基礎，該工程下穿鐵路處基礎間距為55 m。該工程中既有的過水箱涵須進行拆除，并結合外部改河工程，于鐵路下部新增2座過水箱涵，還須增設1座燃氣管保護涵。

綜合上述因素，工程影響的既有鐵路范圍達到100 m左右，站內的硬橫跨必須結合橋涵施工進行多次遷改。

5 相對位置關系

該工程影響范圍內存在多處硬橫跨結構，其中位于新建道路中心線兩側的硬橫跨，均與新建道路立交和新建過水涵位置沖突，且改造后的硬橫跨受跨距影響，后期必須架設在新建立交上部。

6 遷改方案設計分析

結合工程現場情況，余姚地區為浙江省典型的軟土地區，下穿立交的頂進工作坑支護結構、鐵路線路加固措施、既有鐵路設備防護措施在按照相關規范進行設計的前提下，該工程實施范圍內各種防護加固措施已十分擁擠。而多孔框架結構頂進施工的工作坑支護結構更應避免與硬橫跨遷改內容產生沖突，且新舊硬橫跨基礎間、既有硬橫跨與新建線路加固結構和防護樁基間均應考慮相互的影響，設計方案應綜合考慮上述情況，設計思路如下：

（1）不拘泥于多孔框架順序頂進的設計原則，在影響范圍內盡量將線路加固的便梁支墩和臨時遷改的硬橫跨基礎同步施工，利用硬橫跨跨度可臨時加大的有利條件，將遷改步驟減少至3步。

（2）新建過水涵的選位，以結合頂進施工難度和硬橫跨遷改情況為原則，靈活設計位置。

（3）由于頂進施工須設置多處便梁支墩，在新建便梁支墩時，同步新建的臨時硬橫跨基礎位置，必須考慮新結構施工期間對既有結構的防護措施。

（4）不必拘泥于常規的設計施工經驗，較大規模的便梁支墩可分步施工成型。

（5）靈活利用遷改結構，同步對既有橋涵結構進行拆除。

（6）主體道路立交兩側的過水涵，先行頂進施工，并同步設置臨時硬橫跨，盡量較少遷改次數。

（7）在主體立交分孔頂進過程中，預留臨時硬橫跨基礎位置。

根據上述設計思路，接觸網遷改須設置的臨時基礎，須在既有基礎外側設置相應的防護措施，并結合線路加固中便梁支墩同步實施，示例情況如圖4。

既有結構防護示意圖

利用便梁支墩施工期間，進行臨時硬橫跨結構的施工和過渡，進一步遷改后，即可逐孔頂進框架結構，并同步利用框架結構中預埋基礎，將接觸網遷改縮減至3步。

7 結語

該文2處工程實例分析，其共同點為工程中道路主體設計線位均作為控制性因素，以鐵路車站內部線路股道數較多、接觸網遷改工作較難開展為前提，進而展開對其余鄰近結構物間遷改過渡的設計探討。在工程應用中，鐵路周邊設施設備經常牽一發而動全身，必須在保障鐵路安全的前提下，對設計方案進行深入細致的思考。2個工程的實踐證明，在鐵路車站范圍進行道路下穿立交建設，在采取相應措施后，既保障鐵路設備安全運營，又可使工程目標得以實現，可為相似工程提供可靠的經驗。

參考文獻

[1]鐵路技術管理規程（普速鐵路）[S]. 北京：中國鐵道出版社， 2014.

[2]普速鐵路工務安全規則：TG/GW101—2014[S]. 北京：中國鐵道出版社， 2014.

[3]鐵路橋涵地基和基礎設計規范： TB10093—2017[S]. 北京：中國鐵道出版社， 2017.