地鐵盾構區間穿越高鐵橋梁設計方案分析

吳純保， 徐國慶

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

0 引 言

由于高鐵運營速度較高，對安全性有著特殊要求，地鐵盾構區間穿越高鐵高架橋的過程中需進行合理設計，采取相應的保護措施，這不僅是地鐵項目施工的需要，也是保護高鐵能夠安全運營的重要舉措。本文以某具體地鐵區間穿越高鐵高架橋設計為例展開具體分析。

1 地鐵盾構區間穿越高鐵高架橋概況

某盾構區間長約1 697 m，線間距14.0～43.8 m，埋深10.2～16.7 m，地下水位埋深7.5～11.1 m。隧道洞身穿越的土層主要為2-5中砂和2-6粗砂,位于水位線以下。

地鐵區間下穿既有高鐵(鄭西、大西客專)段，線間距為38.2～39.8 m，平面曲線半徑左、右線分別為1 200 m和700 m，左右線與鄭西客專平面夾角分別約為76.2°、80.4°，與大西客專平面夾角分別約為78.1°、83.2°，隧道拱頂埋深14.3 m，隧道均側穿橋樁，盾構隧道外皮距離鄭西客專橋樁最小凈距分別約為8.95 m、8.5 m。平面、剖面位置關系如圖1、圖2所示。

圖1 平面關系

圖2 橫剖面關系圖

2 高鐵變形控制標準

本工程涉及的鄭西客專、大西客專均為無砟軌道，根據相關規范的規定，結合工程類別經驗，下穿鄭西客專、大西客專高鐵高架橋施工引起墩臺均勻沉降控制值為2 mm，相鄰墩臺沉降差控制值為2 mm，墩頂縱橫向位移控制值為2 mm。

3 下穿高鐵高架橋控制措施

首先需要對地鐵盾構區間穿越高鐵高架橋的保護措施的形式進行科學選擇，設計人員應從地鐵盾構區間的地質條件以及地鐵盾構區間與高鐵高架橋橋樁的相對位置關系出發，充分了解高鐵運營安全的重要性以及掌握鐵路部門的相關要求，對高鐵高架橋的保護等級和社會影響等方面進行充分考量。在保障地鐵盾構區間安全穿越高鐵高架橋的前提下，保障高鐵正常運營是另一項重要設計內容。

針對本區間側穿鐵路橋的橋樁的工程特點，為控制上部鐵路軌道的變形，確保工程安全，主要采取以下控制措施。

(1) 采用d800間距1 100 mm隔離樁，沿盾構隧道兩側布置。

(2) 鐵路橋梁兩側30 m范圍內管片增設注漿孔。

(3) 采取先掘進一條隧道，再施工另外一條隧道，以避免兩條隧道施工沉降疊加影響。

(4) 嚴格控制盾構施工參數。在盾構距離鐵路200 m范圍內做一試驗段。

4 盾構區間對高鐵橋樁影響分析

4.1 計算軟件及計算模型

本次分析采用有限元程序MIDAS GTS NX建立三維有限元模型進行計算，所建模型如圖3所示。

圖3 Midas GTS模型網格劃分

4.2 計算結果

隧道及樁基沉降的計算結果如圖4所示。由圖4可知，左線盾構隧道掘進通過后，樁頂最大沉降為1.03 mm，樁頂最大水平位移為0.19 mm；右線盾構隧道掘進通過后，樁頂最大沉降為1.77 mm，樁頂最大水平位移0.25 mm。

圖4 隧道及樁基沉降

本區間穿越鄭西客專和大西客專高架橋期間，在采取隔離樁及土體加固措施后，雙線盾構隧道貫通后，橋樁的最大沉降為1.37 mm，最大水平位移為0.25 mm，滿足高鐵既有線運營管理的相關要求。

5 結束語

地鐵盾構區間下穿高鐵高架橋因其具體施工的特殊性和任務的艱巨性，設計需考慮的因素有很多，地質條件、線路平面穿越角度、區間隧道的埋深、盾構機的選型、監測控制標準、沉降控制措施等都是設計工作的重點，尤其是對于沉降控制措施以及盾構施工措施應該投入更多的精力和心思，以保證地鐵盾構區間能夠安全順利地穿越高鐵高架橋。