刘宝权

(中铁工程设计咨询集团有限公司城交院，北京 100055)

1 工程概况

为缓解广州市区的交通压力，同时为广州亚运会的胜利召开提供可靠的交通保障，广州修建第二条南北大通道猎德大道，该下穿铁路工程是其中一部分，在天寿路、广园东路节点，以地道桥形式下穿广深铁路，如图1所示。

图1 广州猎德大道D线、E线平面布置

1.1 地质情况

根据现场调查和钻探揭露，结合室内土工测试成果，拟建场地岩土层按其成因、物质成分、力学强度自上而下可分为人工填土层(、第四系冲积土层、第四系残积土层及震旦系基岩(Z);无特殊不良地质。

1.2 工程的特点

(1)该工程位于广州东站的出站咽喉区(里程K9+471.5)。

(2)穿越股道、道岔多。

(3)采用边开挖、边支护、边量测的暗挖的施工方法，但又区别于暗挖:无覆土，不能形成闭合的初期支护体系;该方案又不同于明挖基坑:常规的桩墙支护体系［2］由于要确保铁路线路正常运营而无法实现。

(4)该桥体部分位于曲线部位。

(5)不中断行车、无覆土，使列车活载、冲击力部分通过路基作用在支护体系上，对支护体系的形成以及基坑的安全带来不利。

(6)工期紧，工程影响重大。

2 方案优化与实施

2.1 原方案概述

该工程原方案为顶进地道桥方案，即利用顶进设备将预制好的地道桥逐渐顶入路基，以构成立体交叉通道。该方案中对铁路运输干扰时间短，不中断行车，方案成熟，风险小。

D线1-14.0 m，正常段采用C40钢筋混凝土，结构顶板厚0.9 m，底板厚1.1 m，边墙厚0.8 m，净高5.9 m。曲线加宽段结构顶板厚1.0 m，底板厚1.3 m，净高5.7 m;直线段轴线与广深Ⅰ线法线方向的夹角为21.51°，桥长为52.664 m，其中D线小里程端的4.679 m位于R=40 m的圆曲线上;其后20 m为缓和曲线。顶进方案如下:对直线+缓和曲线段分3节，采用从北侧分节中继间法顶进的施工方法;铁路北侧既有东莞庄跨线桥右幅桥4号桥墩基础距铁路路肩有20 m左右的长度，通过分节可以满足顶进的净空要求，但须对4号墩进行加固。

E线1-11.0 m框架，采用C40钢筋混凝土，结构顶板厚0.8 m，底板厚1.0 m，边墙厚0.8 m，净高6.0 m;轴线与线路法线方向的夹角为9.6°，桥长为42.00 m，其中大里程端3.847 m位于线路中心线R=22.5 m的圆曲线上，经研究确定从南侧分节顶进，但须完成拆迁。

2.2 方案调整及实施

E线工作坑东侧的楼房地下车库出入口在顶进滑板范围，须进行拆迁，但迟迟不能完成;南侧220 kV高压管线对顶进后背施作存在一定的影响，实现高压走廊的迁改后，在实施本工程更为合理;D线从北侧实施场地较小，需要做平移后背，并须对广园路4号墩进行加固;上述干扰使工期风险出现预警，改变线路平纵断面设计已经来不及，相邻工程已部分完成主体结构，不加大埋深则暗挖工法无法实现。经研究论证，采取以下措施:维持线路平纵断面不变，主体结构不变，采用扣轨纵横梁体系进行铁路线路加固，采用台阶法开挖，边开挖边完成锚喷支护体系，最后完成主体结构混凝土的浇筑工作，即“扣轨纵横梁+暗挖”方案。

主体结构断面尺寸等的设计内容与顶进地道桥工法相同，在此不再陈述。方案主要调整内容如下所述。

2.2.1 线路加固措施调整

(1)由于采用“扣轨纵横梁+暗挖”方案，按列车荷载、冲击力全部由线路加固体系承担进行计算，即为桩基础铁路钢便桥，纵横梁体系要转换为纵梁受力为主，需要满足跨度上的要求。因此经计算，在线路两侧设置2道纵梁，每道纵梁由3根I50b型钢组成，纵梁的跨度不得大于7.5 m。

(2)横梁的布置，正常单线段的横梁采用I50b型钢，间距0.9 m，横梁跨度不得大于5.0 m，在交分道岔特殊段:D线出口附近客走Ⅰ、客走Ⅱ线附近范围;E线进口处客走Ⅱ、机待线范围，采用I50b型钢，间距0.3 m，横梁跨度不得大于10.0 m。

(3)根据计算确定桩径及配筋，承担梁体系施加的荷载，增加桩的数量;由于在铁路路基上施工，为确保行车安全，一律采用钢护筒成桩。

2.2.2 补充基坑支护及开挖方案

(1)基坑支护结构方案(图2)

图2 基坑支护结构断面(单位:cm)

D、E线基坑支护采用土钉+锚索+型钢喷射混凝土墙方案;主要承担路基土压力、施加在路基上的部分列车活载(设计中按照20 kPa)，按照明挖基坑的支护形式进行设计计算;应用理正软件进行模拟检算，主要计算简图及结果见图3、图4和表1。

根据本工程所处的环境、工程地质、水文地质、基坑深度，经计算分析、工程类比［5］综合确定，具体支护方案如下所述。

图3 支护结构计算包络图

图4 锚索设计计算简图(单位:m)

表1 锚索设计计算结果

初期支护:I22a型钢，间距500 mm、直径22 mm、间距150 mm的纵向连接钢筋，喷射混凝土厚度250 mm;

钢筋锚杆(土钉)直径25 mm、间距800 mm×800 mm、长12 m、梅花形布置，钻孔直径为130 mm，采用纯水泥浆注浆，水平方向夹角15°。

锚索共设3道，间距3 m×3 m，按变更图纸要求施加预应力，水平方向夹角35°。

顶、底板上方设置钢支撑(φ400 mm，壁厚20 mm，间距5 m)、钢腰梁;顶撑尽量布置在线路两钢轨下方，并注意与纵横梁的悬吊连接(每根不少于2处)。

为缓解列车荷载对初期支护形成的影响，在基坑两侧桩外侧施作2排φ108 mm的管棚，具体布置详见图5，相当于暗挖工法中的超前支护，作为安全储备，从监测的结果分析，已起到作用。

图5 管棚布置示意(单位:cm)

(2)开挖方案调整

为保持掌子面及基坑稳定，采用台阶法施工，边开挖、边支护、边量测，使基坑处于安全的状态。

图6 暗挖施工现场

(3)加强基坑内的监测:主要补充初支边墙收敛量测、锚索的内力量测;

(4)桥两侧范围内注浆加固:由于本工程铁路线路等级高、道岔区整体(道岔组、道岔群)的沉降要求、保证轨道电路不出现问题等原因，在桥两侧范围内进行注浆加固，实施袖筏管注浆，以满足其变形控制要求。

(5)施工工序调整

第一步:南端往北分部开挖，施作钢支撑、锚杆、锚索、喷射混凝土，及时施作主体底板结构;第二步:北端从北往南开挖，并及时施作主体底板结构;第三步:完成中间部位开挖、初支;第四步:施作边墙、顶板主体结构(由于监测结果表明:初支变形不大(5 mm以内)，故在贯通后实施上部主体结构)。

2.3 方案比较

与顶进地道桥方案相比，本方案增加了基坑支护的设计、监测内容，调整了线路加固部分，但节省了顶进后背、滑板以及顶进费用，故两者投资基本相当。本方案尚存在如下不足之处。

(1)工程风险大，设计、施工复杂。

(2)施工步骤多:分布开挖、喷锚支护。

(3)施工难度大:保证初期支护的整体质量;顶板的施工空间非常狭小，给主体结构的浇筑混凝土带来困难。

(4)要求高:确保初期支护、主体结构的混凝土质量，监控量测要指导施工，岔区的保护措施要求高。

(5)对铁路的影响时间长。该工程在广州东站进出站咽喉区，直通过站的列车少，进出站列车速度不快，尽管该工程限行时间较长(约半年，铁路限速45 km/h)，但限速本身对运营的影响小。

3 结论

该工程于2010年8月28日主体结构竣工，全面实现了亚运会前通车的目标。事实证明将两个成熟的工法有机的结合起来，形成的“扣轨纵横梁体系+暗挖”方案是可行的。

该工程在不中断行车的基础上，在列车活载的作用下，在线路加固体系的保护下，形成稳定的初期支护体系，确保基坑的安全稳定，保证主体结构的实施是本工程的关键;其间完善线路加固的措施、加大监控量测，动态指导施工，适时施作主体结构，是本工程的保证。

总之在顶进地道桥工法无法实现时，采用该方案，不失为一个解决问题的好办法，可为类似工程借鉴。

［1］朱健身，陈东杰.城市地道桥顶进技术及工程实例［M］.北京:中国建筑工业出版社，2006.

［2］中华人民共和国建设部.JGJ120—99 建筑基坑支护技术规程［S］.北京:中国建筑工业出版社，1999.

［3］陈 丹.深圳填海区地铁基坑围护结构设计［J］.铁道标准设计，2009(10).

［4］中华人民共和国铁道部.TB10003—2005 J449—2005 铁路隧道设计规范［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［5］毛丽珠，樊有维.深基坑的喷锚支护设计［J］.江苏建筑，1995(1).

［6］中华人民共和国铁道部.TB10108—2002 J159—2002.铁路隧道喷锚构筑法技术规范［S］.北京:中国铁道出版社，2002.

［7］中华人民共和国铁道部.TB10121—2007 铁路隧道监控量测技术规程［S］.北京:中国铁道出版社，2007.

［8］刘招伟，杨世武.杭州某市政隧道过既有铁路暗挖施工技术［J］.岩土工程学报，2006，28(3).

［9］中华人民共和国铁道部.TB10204—2002 铁路隧道施工规范［S］.北京:中国铁道出版社，2002.

［10］中华人民共和国铁道部.TBJ2—1996 铁路桥梁设计规范［S］.北京:中国铁道出版社，1996.