地铁明挖区间下穿铁路合建方案设计

张闽湘

【摘要】结合南京轨道交通3号线工程实践，详细介绍地铁明挖区间下穿铁路合建方案，并通过监测数据分析表明，该合建方案既能满足各自运营安全又能确保变形协调，可为类似工程提供借鉴参考。

【关键词】地铁明挖区间；下穿铁路；合建

随着城市轨道交通的快速发展，出现了越来越多的地铁区间隧道下穿铁路的工程。国内比较常见的是地铁盾构下穿铁路的案例，然而地铁明挖区间下穿铁路的合建工程，并且下穿的铁路为浅埋隧道的，国内比较少见。本文就结合南京地铁3号线下穿宁芜货线合建工程介绍设计方案。

1、工程背景

2011年1月，南京市轨道交通3号线明发广场站～南京南站站区间下穿国铁宁芜货线，两工程均为待建工程。随着京沪高铁通车倒计时，南京南站的施工进入最后冲刺阶段，与之相关的地铁、市政、铁路等工程也要同时完成。受环境条件和工期的限制，设计前期对方案作了深入的分析比较，最终确定地铁区间下穿国铁宁芜货线采用合建方案。

2、工程概况

2.1区间隧道及宁芜货线铁路概况

南京市轨道交通3号线明发广场站～南京南站站区间在宁芜铁路里程HDK21+893下穿宁芜货线，起讫里程为右K31+239.831～右K31+255.404，地铁区间隧道线路平面位于半径为350m的曲线上，与宁芜货线铁路呈约87°，纵断面位于17‰的纵坡上，隧道横断面采用单箱双室框架结构，线间距为7.035m～7.523m。结构底板处于K1g-3中风化泥质粉砂岩层上。

宁芜货线铁路按照Ⅰ级铁路标准建设，设计时速为120Km/h，电力牵引，地铁区间隧道下穿铁路影响范围里程为HDK21+886.6～HDK21+900.05，铁路隧道横断面采用单箱单室框架结构，为浅埋隧道，覆土厚度约为3.6m。

2.2地质概况

下穿宁芜货线铁路段位于南京市雨花台区农花村，为在建工程南京南站站房北广场范围，距站房北侧约200m，拟建场地位于长江高阶地区，剥蚀后形成岗地与坳谷相间地貌，地势略有起伏，坡度平缓。地层自上而下可分为①-2b2-3素填土、②-1b2-3软-可塑粉质粘土和③-1b1-2可-硬塑粉质粘土，穿越土层主要为K1g-2强风化泥质粉砂岩和K1g-3中风化泥质粉砂岩层。

场地地下水主要为孔隙潜水，局部分布有弱承压水，场地底部基岩主要为白垩系葛村组（K1g）泥质粉砂岩，裂隙不甚发育，且呈紧密闭合状，裂隙连通性差，含水微弱。

拟建场地环境类型属于II类。综合判定场地地下水和土对混凝土结构具有CO2弱侵蚀性；地下水对钢筋混凝土结构中钢筋于干湿交替部位具弱腐蚀性，土对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性；对钢结构具弱腐蚀性，抗震设防烈度为Ⅶ度，场地抗震设防分类为乙类，地震动峰值加速度值为0.1g，设计地震第一组。

3、设计方案

3.1设计边界范围

由于受环境条件和工期的限制，下穿宁芜货线处，地铁区间设计范围定为右K31+239.831～右K31+255.404，并预留条件，与后期施工的区间对接。

3.2结构总体布置

地铁区间下穿宁芜货线段，采用上下重叠框架，宁芜货线在上，地铁在下，均为地下线。设计时既要考虑各自运营安全又要确保变形协调，结构总布置形式如下图所示。

图1 结构平面及纵剖面图

3.3围护设计

铁路隧道在上，地铁在下，基坑围护设计时统筹考虑。基坑开挖深度19.683m，经过计算，围护桩采用1200mm@1400mm，桩长24m；支撑共采用4道撑，第一道采用混凝土支撑，其余采用φ609mm钢支撑；四个角点处设φ609mm钢斜撑。

3.4主体结构设计

铁路框架结构顶板、侧墙采用1m厚，底板（与地铁结构合建共用板）采用1.1m厚；地铁区间在下，相当于是铁路隧道的基础，考虑结构尺寸厚度时，应不小于铁路框架结构的厚度，側墙、顶板（与铁路框架结构合建共用板）采用1m厚，底板采用1.1m厚。

由于地铁线路是下穿斜交铁路线，并且共用板，受力体系复杂，为了传递上部铁路荷载，需沿铁路线方向在共用板两侧设置暗梁，并且在共用板四个角点设置暗柱，这样，区间结构上方的荷载就可以通过梁柱体系合理的传递到地基上。暗梁尺寸采用1m×1.6m，暗柱尺寸采用1m×1m。

3.5设计构造措施

（1）不均匀沉降控制措施

地铁区间与宁芜货线合建段，先行施工，为控制与相邻区间的不均匀沉降，由于地铁3号线区间不设变形缝，故在区间合建节点与相邻正线区间连接处设置后浇带，后浇带设置宽度为2m，采用提高一个等级或采用同等级的微膨胀混凝土，接缝采用企口型。后浇带混凝土浇筑时间在两侧区间结构基本完成沉降后浇注，且控制在施工后60天进行。并且在后浇带里预埋注浆管，后期可进行注浆堵水。

（2）与后期施工区间对接构造措施

由于本合建节点先行施工，为保证能及时回填覆土，安全运营宁芜货线。本节点地铁区间南北两端设置临时封堵墙，待相邻区间结构对接时凿除。并在与相邻区间对接处，预留钢筋接驳器。

（3）施工阶段排水措施

施工阶段底板设置泄水孔，地下水位降至底板底部高程1米以下，泄水孔深至素混凝土垫层底面，并局部铺1～2m砂垫层，内部结构完成并覆土后封堵。

4、目前运营状况

本工程现已竣工验收完毕，已经运营。根据监控量测报告，现场无渗漏水情况发生，地表沉降最终累计值范围在-5.2～-15.9mm（控制值30mm[3]）之间，地基工后沉降累计变化量在0.0～-1.5mm之间，均在合理范围之内，说明本合建方案是可行的。

结束语

本文依托南京地铁3号线区间与宁芜货线合建工程，介绍设计方案。地铁区间主体结构通过合理的分配刚度和设置构造措施，使上部荷载合理的传递到地基上，通过监测数据分析表明，既能满足各自运营安全又能确保变形协调，说明该合建方案是可行的，其可为类似工程提供借鉴参考。

参考文献

[1] TB 10003-2005 铁路隧道设计规范[s].

[2] TB 10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范[s].

[3] GB 50157-2013 地铁设计规范[s].