摘要：南通东站旅客地道工程，为钢筋混凝土矩形框架结构，下穿既有宁启线铁路，区域地下水丰富，受制因素多，现场环境复杂，安全问题突出，施工难度大。本文通过新建宁启铁路下穿营业线旅客地道工程实践，介绍下穿营业线旅客地道施工技术。
关键词 D24型便梁 既有铁路防护 沉降观测 营业线施工控制
1、工程概况
新建宁启铁路二期通启段工程南通东站旅客地道为钢筋混凝土矩形框架结构，由主洞身、中间站台出入口、基本站台出入口、进站出入口4部分组成。主洞身下穿既有1、2、3股道，处于5#与7#道岔之间，结构长度29.5m，宽8.4m，净高3.8m，一体式框架。地道施工采用D24型便梁防护。该项目施工环境为铁路营业线Ⅲ级，D型便梁基础施工，D型便梁安、拆施工，需线路封锁；便梁使用期间，线路慢行限速45km/h。铁路营业线施工对行车安全要求高，施工程序复杂，有效时间短，管理难度大，且该区域地下水位高，基坑降水控制要求严苛。
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图1 旅客地道平面布置图
2、施工方法
为控制路基变形确保既有线安全，对2道、3道采用D24便梁进行线路加固，便梁基础形式为钻孔桩＋条形基础，条形基础可有效阻挡基坑两侧路基坍塌变形。为减小基坑降水对既有路基的影响采用路基外布设管井，坑内明排，最低限度降水。基坑加固采用小型设备施工高压旋喷桩，减少对既有线的影响。主体施工采用满堂支架施工。
3、关键工序质量控制
3.1工艺流程
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图2 工艺流程图
3.2便梁施工
便梁采用D24型，共计2组，采用直径1.5m钻孔桩+2.5×2.5×25.8m条形基础为便梁支撑。便梁施工步骤如下：
3.2.1钻孔桩施工
在股道间施工作业面有限，铁路线间距为5米。本项目选用钻机规格:5.5m（长）×1.5m（宽）×8m（高），并在钻机易倾覆侵限的趋势位置使用缆风绳，缆风绳设置在钻机机架4米高位置，锚固在轨道的对立侧；钻机周围使用1.2m高栅栏网形成封闭施工，栅栏网距轨道中心距离不小于2.5m。
施工时，为避免泥浆污染道床，钻孔区域铺设土工布，浆池设置在路基坡脚5米以外，泥浆循环采用2台同功率泵抽/排；位于两线间的桩基，泥浆管从轨道下穿设；钢筋笼采用吊车安装，混凝土采用泵车跨线浇筑。
3.2.2条形基础施工
便梁基础为两条2.5×2.5×25.8m钢筋混凝土条形基础，浇筑总方量323方，线路封锁72小时连续进行施工。工序如下：
拆除短轨每股道各四根；清理道砟，拆下的轨料整齐堆放在预留路基上（信号机外2米，宽度4米的场地）集中处理；基坑刻槽采用人工辅助小型挖机进行开挖；开挖、运渣、修整坑壁、人工坑内安装基础钢筋、泵车浇筑混凝土连续施工，严格控制施工时间。混凝土采用早强混凝土。洒水养护36小时后，恢复1、2股道。
3.2.3便梁安装
施工前对所有施工人员进行安全教育培训并考试合格。机械设备：油压起道机4台，轨道吊车1台，各类安拆工具5套。
（1）D型便梁采用轨道车运输至施工现场；
（2）调整轨距，按670mm左右的间距调整好轨枕间距，并将多余的轨枕抽出；
（3）安装横梁，在调整好的轨枕间距内扒除部分道碴并穿入小横梁，采用定位角钢定位横梁，同时垫好橡胶垫，上好钢轨扣件；小横梁提前运至工点存放，安装时由人工搬运至线路上。
（4）纵梁安装，将横梁两端头及以外的道碴清除，分别将纵梁就位，并安装连接板及牛腿，此时钢轨扣件可以临时松开，待纵梁与横梁连接完毕后再固定钢轨扣件，轨枕不抽出。安装斜杆和所有联结系统，组装过程中，联结板S4及牛腿均应上满螺栓，弹簧垫圈不得漏装。
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图4 便梁安装立面图
3.2.4便梁拆除
便梁拆除前对便梁范围内的线路进行道砟补充、捣实，并在轨道吊进入施工现场前将便梁配件与主梁分离，主梁被吊离后，及时抽去钢枕并补充道砟。便梁拆除后按限速45km/h慢行12小时，然后按60km/h、80km/h各慢行24小时后恢复正常行车。
注意事项：
（1）使用过程中，应随时检查，上紧松动的螺栓。
（2）便梁上应尽可能避免钢轨接头，不能避免时，钢轨接头必须调整在横梁上。
（3）钢轨垫板采用氯丁橡胶特制的斜垫板，厚度为20mm，不得随意代替。
（4）从穿横梁影响道床结构开始，要有专人负责线路巡检，密切注意线路变化，发现问题及时处理。
（5）便梁架设完成后，24小时对便梁进行监控，由专人负责并做好记录。雨季施工时作业人员加强雨前、雨中、雨后三检制，确保行车安全。
3.3基坑排水、开挖及防护
施工区域地下水位高，基坑开挖前需进行降水作业。为控制降水对线路的影响，该项目采用坑外管井，坑内明排水的方式降水。开挖前，在基坑两端5米处分别打入二口深16米，直径50cm的管井，管井不宜过多，以避免影响铁路沉降，稳定抽水3天后，保持井内水位低于基坑底标0.5米左右，方可进行开挖。
基坑净空6.6m（轨底至基底），基底均宽11m，最宽位置为13m,顶开口宽17.6m，条形基础与基坑留有2m包土厚度；基坑1:0.5放坡开挖，基坑低于原地面2.2米；基坑护壁采用20*20cm钢筋网片＋C25混凝土锚喷10cm+φ25中空锚杆注浆护壁。开挖前，应对基坑处铁路管线进行保护，并在便梁下方架钢管或其它醒目标志物，作为限位警示，以免挖机碰触便梁。
基坑开挖时机械进入便梁下方作业，采用轮式小型挖机，配合320中型挖机转运土。基坑全断面一次开挖成型，在既有边坡上放出开挖边线、中线，先用320型挖机在开挖中线处开槽，由中心向边侧开挖，控制挖机臂展，保持挖斗与便梁间距始终处于1米之外，领机员全程监督。满足机械操作空间要求后，轮式小挖机进入坑内开挖，挖机在便梁下方作业，保持安全开挖距离。机械不便作业时，如：修整边坡坡脚、坡顶、清理坑底等，由人工辅助施工；基坑底面平面尺寸应按基础换填尺寸每边加宽0.5米，集水井基坑比通道基坑深0.5米，备置水泵将基坑内的积水随时抽出，开挖过程中对边坡的稳定情况全程进行观测，并做好原始记录。
基坑挖至设计标高后，在基底四周设30×30cm排水沟和60×60cm积水井，同步采用30cm碎石垫层，保证基底干燥，基坑积水由四周排水沟收集至集水井，通过水泵向附近水系排放。降水过程中加强既有路基沉降观测，发现路基沉降立即停止降水。待主体基础施工完毕后，停止管井降水。
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图5 基坑防护示意图
3.4基础处理
基础处理采用高压旋喷桩，旋喷桩施工钻孔采用旋转式钻机，单管旋喷注浆加固。钻机高度不高于3米，确保基坑内施工不影响列车运营。参数如下：
设计桩径： 60cm； 高压泥浆压力：20～25Mpa；提升速度：20～25cm/min；
旋转速度：约为20r/min；水泥土强度：qu(28)≥3MPa,水灰比：1:1。
3.5结构施工
框架顶板采用满堂支架现浇施工，模板采用钢模板搭配竹模板，横向按60cm的间距设置横撑，采用止水拉杆加固，模板外每道横撑按间距2米设置斜撑加固。模板在拆除的时候，非承重模板应在保证混凝土外观质量的前提下拆除，墙身模板需对称拆除，顶板底模需混凝土强度达到设计强度后拆除。
施工中采用钢管（Φ48×3.5mm）碗扣式满堂支架，纵向立杆间距拟采用0.9m，横向立杆间距0.6，水平杆步距120cm，纵横方向每5排立柱设一道剪刀撑。支架上纵向采用10×10cm 方木作为纵梁铺设在支架顶托上，上铺横向5×10cm方木作为分配梁，分配梁间距25cm，分配梁上铺厚18mm高强度竹胶板作为框架涵顶板，边墙采用钢模板。
钢筋在加工厂统一加工成型，运至现场安装，营业线施工主要靠人工安装，吊车配合转运。
整体式框架结构宜分两次浇筑，第一次浇筑至框架底板以上50cm处，第二次将边墙和顶板一并施工。混凝土采用地泵下穿轨道泵送浇筑。
4、变形观测
营业线施工对既有铁路的沉降、位移观测要求高，该项目涉及两处观测，分别为便梁观测、基坑观测。
4.1便梁观测
便梁在列车经过时，几何尺寸会发生细微变化，列车经过后恢复，当便梁形变不能及时恢复时，可能会影响行车安全；在进行基坑开挖时，便梁可能发生沉降、位移，从而使轨道几何尺寸改变，危及行车安全。
观测项目：沉降、位移、几何尺寸观测。在便梁纵梁的两个端头处分别设置4处观测桩，便梁架设处前后30米范围测量轨道几何尺寸；每趟车经过后观测一次，早、晚上下班各一次。
4.2基坑观测
基坑在降水过程中、开挖时易引起既有路基变形，从而引起轨道几何尺寸改变。
观测项目：沉降、位移观测，坑壁裂痕观测。在距基坑边1米处，设置6处观测桩，基坑外30米处，平行设置观测桩6处，基坑开挖期间每2小时观测一次，完成后，每趟车经过后一次（行车间隔不大于2小时），上班和下班各一次。
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图6 便梁、基坑观测点平面布置图
4.3观测要求
观测桩采用C20钢筋混凝土制作，桩顶设置半圆耐磨测头，桩长150cm，埋深100cm。定好后视点，并将各观测点原始坐标记录好，按照要求频次观测并做好记录。
若出现以下情况应及时查明原因，分析问题，采取相关措施，待路基稳定后方可继续施工。
（1）观测桩单日位移达2毫米以上且不收敛时或累计位移达10毫米时；观测桩单日下沉2毫米或累积下沉5毫米且不收敛时；基坑发生涌砂、涌水现象时。
（2）便梁连续观测7天，基坑观测持续14天后，若观测桩无明显变化，将观测频次降级为上班和下班各一次，恶虐天气随时监测。
5、总结
铁路营业线施工地下管线设备较多、且涉及列车运营安全，施工前必须对参建人员进行严格教育培训，确保参建人员持证上岗，施工时做到超前谋划、精准施工、令行禁止，特别是在条形基础施工期间，从拆除轨道到线路恢复六道工序连续施工，每到工序都必须按时保质保量完成，并为下道工序创造了良好的施工环境。新建宁启二期铁路南通东站旅客地道顺利的按既定目标完成了施工任务，总结经验有以下几点：
（1）采用条形基础 + D24便梁对线路加固取得较好的效果，条形基础有效阻挡了基坑外侧的土体变形，控制了工后路基沉降，减少了线路养护工作量及养护时间。
（2）采用基坑外管井降水和坑内明排的降水方式，降水效果好，较好的控制了路基沉降变形，确保了基坑边坡稳定，营造了良好的基坑内施工环境。
（3）合理的机械设备选型，有效规避了铁路侵限风险，降低了安全风险及施工难度。
（4）严格落实变形观测，重视过程监测工作，保证营业线不受施工影响。
（5）科学组织、严密管理，保证每个工序在路局批准的封锁点内完成，确保铁路设备安全运营。
本文通过新建宁启铁路南通东站旅客地道施工的阐述，对下穿营业线旅客地道的关键工序及安全防护措施进行了重点介绍，总结了施工过程中的风险要点及防控措施，希望能够给类似下穿铁路营业线工程施工提供一些经验。
参考文献:
1、《铁路工程施工基本作业施工安全技术规程TB10301-2009》
2、Q/CR 9207-2017铁路混凝土工程施工技术规程
3、路桥施工计算手册 作者：周水兴、何兆益、邹毅松