務塘隧道下穿既有線關鍵施工技術研究

高啟戰(zhàn)　康少博　高曉悅

【摘 要】 南廣鐵路務塘隧道于廣西境內(nèi)藤縣天平鎮(zhèn)陶村東南側(cè)下穿既有洛湛鐵路，隧道結(jié)構(gòu)頂距離益湛鐵路軌面最小距離僅有1.72m，經(jīng)現(xiàn)場勘查，本工程施工復雜、不確定因素多、安全風險高，施工難度大?，F(xiàn)場施工工藝主要采用D24型施工便梁整體架空既有鐵路，然后對便梁底部進行整體托換加固，再進行下部明挖施工，順利的通過了淺埋段下穿施工，取得了成功。

【關鍵詞】 鐵路；下穿既有線；托換明挖現(xiàn)澆；預制頂進

【Abstract】 The WuTang tunnel from Nanning to Guangzhou is located in the southeast of Tengxian Town. It is Undercrossing the existing Luozhan railway. The distance from the top of the tunnel structure to that of the Yi Zhan railway is only 1.72m， Through field investigation， the construction of this project is complicated， uncertain factors， high safety risk and difficult construction. The construction technology of the site mainly adopts the D24 type construction beam and the existing railway. The underpinning of the bottom of the stool is strengthened by underpinning， and the lower part is open cut. The successful construction of the shallow buried section is successful.

【Key words】 Railway；Under existing line；Care for digging pouring poured；Prefabricated top

1. 工程概況

（1）務塘隧道位于南廣鐵路廣西境內(nèi)藤縣天平鎮(zhèn)陶村東南側(cè)，隧道進口里程K320+391.45，出口里程K320+413.45，全長22m，為雙線隧道。務塘隧道下穿既有洛湛鐵路線，既有洛湛鐵路線為曲線段的單線鐵路，務塘隧道左線線路中線與洛湛鐵路線路中線夾角為56°41′46″，交叉點處南廣鐵路中心里程為IDK228+233.622，務塘隧道施工對既有洛湛線的影響里程范圍為K412+062.628～+105.808，隧道結(jié)構(gòu)頂板距既有線軌底部的最短距離只有1.72m。

（2）務唐隧道地處丘陵地區(qū)，地形起伏比較大，最大高差約23m，植被發(fā)育得比較茂盛。隧道施工主要穿越粉質(zhì)黏土及全-強風化粉砂巖。

（3）由于本地區(qū)大氣降水豐富，植被良好，砂巖透水性較好，在雨季施工過程中，有可能出現(xiàn)滲水，地下水水位埋深丘間洼地0-2m，水質(zhì)良好，對砼無侵蝕性。

2. 施工方案

（1）隧道洞身段主要穿越粉質(zhì)黏土及全-強風化粉砂巖，圍巖穩(wěn)定性比較差；且隧道結(jié)構(gòu)頂板距既有線軌面底部的最短距離只有1.72m，施工對既有線路安全性及運營影響較大。若隧道開挖方法和支護參數(shù)設計不合理，則很容易出現(xiàn)地面沉降和基坑坍塌等工程事故。

（2）采用傳統(tǒng)隧道掘進支護方法施工，沒有足夠的空間來施做超前管棚和進行土層注漿，施工難度大，風險高。國內(nèi)目前類似工程施工方案主要采用主動托換技術和預制頂進技術。

（3）主動托換技術是指在將被托換體系載荷轉(zhuǎn)移到新樁和托換體系上，對新樁和托換體系施加載荷，以部分消除托換完成后樁基與托換體系長期沉降變形的時間效應，同時對托換結(jié)構(gòu)上部的荷載合變形進行主動的調(diào)控。[1]在原有承重結(jié)構(gòu)的基礎上，對樁和托換結(jié)構(gòu)施加荷載，將上部荷載轉(zhuǎn)移到托換結(jié)構(gòu)上，以此來減少上部結(jié)構(gòu)的沉降，同時通過預壓載方法，可以減小樁和托換結(jié)構(gòu)的變形，以滿足建筑物的變形控制要求。

（4）預制頂進技術是指利用頂進設備將預制的箱形或圓管形構(gòu)造物逐漸頂入路基，以構(gòu)成立體交叉通道或涵洞的施工方法。

結(jié)合本項目具體工程實際，對上述兩種技術的施工工期、施工環(huán)境、經(jīng)濟效益、技術難度進行比較，見表1所示。

3. 施工工藝

3.1 工藝特點。

（1）務塘隧道下穿既有線部分采用主動托換技術，通過D便梁將列車荷載進行托換，直接采用明挖矩形斷面的方式對隧道進行挖掘，現(xiàn)澆隧道主體砼，避免了大斷面頂進施工，為快速穿過既有線淺埋地段創(chuàng)造了條件。用便梁來架空施工線路，并且對便梁進行加固，保證其在水平和豎向不產(chǎn)生較大位移，并且不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。為了保證對變形的控制要求，在托換之前，需要對樁和托換結(jié)構(gòu)進行加載，起到一個預應力的效果。保證了由于托換梁由于剛度不足而受彎或者產(chǎn)生較大的沉降。

（2）在樁基托換工程中，建筑物的梁柱節(jié)點是影響托換工程是否成功的關鍵，在這一類工程中，建筑物的梁柱處受力最大，也比較復雜，怎樣加固是一大技術難題。[2]在本工程中，采用千斤頂加載的辦法，多梁先進行支撐，然后采取托換措施，對梁進行加固，特別是在梁柱的節(jié)點處應當采取嚴格的加固措施，保證施工的順暢及施工的安全。

3.2 隧道下穿既有線托換與加固施工技術。

3.2.1 挖孔樁施工工藝流程。

測量放線、定位、驗線 → 檢查樁位置與標記 → 對第一節(jié)樁進行開挖，并做好挖后土方的處理工作 → 制備第一節(jié)護壁的鋼筋籠和澆筑樁身混凝土 → 調(diào)試垂直運輸架、吊土桶、吹風機、潛水泵，照明設備等施工裝備，確保在施工時都是完好無損的 → 重復以上的第一節(jié)樁的開挖、鋼筋籠制備以及樁身混凝土的澆筑工作，并不斷循環(huán) → 入巖的施工 → 檢查樁底持力層是否滿足承載力的要求，合格后對樁按照樁擴孔要求進行擴底施工 → 排查驗孔 → 先清理虛土后排除孔底積水 → 終孔的驗收 → 底部用混凝土封底 → 下鋼筋籠 → 鋼筋籠隱蔽驗收 → 樁芯混凝土的澆筑 → 樁芯混凝土養(yǎng)護并進行樁身合格檢測

3.2.2 既有線加固。

（1）準備工作。

在既有線限速慢行的情況下，施作支墩人工挖孔樁，共4根，開挖至設計位置后，計時下放鋼筋籠，澆筑混凝土。[3]待樁身混凝土達到設計強度后，清除樁頂浮漿，安裝便梁預埋件，在便梁廠家技術指導下進行，確保安裝精度。

（2）架空段線路加固。

便梁架設應利用“天窗”時間，將便梁運至線路兩側(cè)備用。在列車慢行條件下，利用“天窗”時間，將枕木按照670mm左右的間距進行放置。 將縱梁放在兩側(cè)便梁的支墩上，為了方便抽換枕木，可以將另外的縱梁放置在枕木上，以此來提升墊入的高度。對于受影響道的就有線結(jié)構(gòu)，在進行下穿隧道施工時，應當用整體加固的方式對隧道進行加固。[4]選用2根 D型梁對縱梁進行架空處理，這樣可以通過架空措施將荷載轉(zhuǎn)移到挖孔樁上，起到了托換的作用，保證了隧道的穩(wěn)定。

（3）D型施工便梁安裝。

施工便梁支撐樁混凝土達到強度要求后，根據(jù)施工方案向車站要封鎖計劃，做好人員及施工準備，要確保在封鎖行車時間內(nèi)，完成施工便梁安裝工作，然后扒除枕間道碴并穿入橫梁。將縱梁兩端頭的道碴清除，采用吊車將縱梁就位，并安裝聯(lián)接板及牛腿，此時鋼軌扣件可臨時松開，待縱梁及橫梁連接完畢后再固定鋼軌扣件。安裝斜桿及所有聯(lián)結(jié)系統(tǒng)，擋碴件等絕緣墊，保證連接牢固并做到安全絕緣。

（4）D型施工便梁兩端延長線路加固。

施工計劃審批，慢行點開始后扒除縱梁設置范圍內(nèi)道碴，搭設枕木垛。所有加固縱橫聯(lián)接，所有聯(lián)結(jié)件都必須上緊，以保證架空器材成為一個均勻的承力載體，提高加固的安全度。[5]通過計算荷載來得出D型施工便梁兩邊延長架空的加強長度，每側(cè)的縱梁用工字鋼來設置，利用22U型卡來加強。安裝橫梁時使用1～2扣軌，設置在混凝土軌枕間，扣件也必須安裝好，橡膠墊板也要放置好。所有的加固工作結(jié)束后，再對D24施工便梁開始安裝。

（5） 光電纜遷移及防護。

使用鋼管來保護部分需要防護的光纜，裸漏在外面的區(qū)域，通過切割成兩部分的鋼管包圍起來，避免遭到意外損壞，在全部工程施工結(jié)束后，各光電纜需要安置好。

3.3 加固完成后主體開挖施工技術。

3.3.1 洞身基坑開挖、支護。

通過對開挖邊線而且還有征地紅線的分析，首先要處理好出入口路塹頂排水設施，隔斷鐵路兩邊的排水溝，確保開挖邊坡和基坑不受到地表水的嚴重影響。開挖路塹坡的出入口時，施工順序為自上而下，首先挖到與原有線路肩路一樣高的地方（前一級臺階標高處），當前一級邊坡結(jié)束后，對于防護措施也必須做好，對于上一級邊坡，它的防護措施也要做好，原有線路的加強工作全部完成后，下一步開始對基坑開始處理。由于開挖過程中邊坡不太穩(wěn)定，為了保證穩(wěn)定完好，并且達到“早封閉”的目標，所以選取了“預留核心土”的開挖方法，對于側(cè)面的刷坡先進行開挖，噴錨支護措施結(jié)束后，接著對中間的土進行開挖，噴錨支護的平臺可以使用中間的預留部分的土。[6]

3.3.2 洞身主體施工。

采用整體施工的方法對隧洞正洞主體進行施工，澆筑分三個階段進行，第一層澆筑底板及邊墻下斜角處，接著澆筑第二層，即側(cè)墻的澆筑，澆筑的高度要按照從上至下的方式。第三層澆筑頂板。[7]按設計要求完成墊層施工并檢驗合格后即可測量定位，進行底板鋼筋的綁扎及模板的安裝。在綁扎底板鋼筋的時候，還有兩邊墻的豎筋也必須綁好，要使用合適的定位措施，把上下層鋼筋還有邊墻鋼筋全部都要固定好，同時還要做好下部鋼筋的支護，底部鋼筋的保護層厚度也要達到規(guī)范要求。

4. 結(jié)語

（1） 下穿既有鐵路給在建工程造成施工難度大、安全風險高的困難，同時還會影響既有鐵路順利運營，南廣鐵路中務塘隧道下穿益（洛）湛鐵路，采用托換技術順利通過淺埋段下穿施工，相對于傳統(tǒng)的隧道掘進方法節(jié)省了時間和資金。

（2） 對本工程托換技術的關鍵施工過程進行詳細分解，闡述了與各施工步驟相對應的施工工藝，為以后的下穿既有線工程項目提供一定的借鑒意義。

參考文獻

[1] 柴玉國. 既有線路改造中主動托換法的施工應用研究[J].中國地質(zhì)大學（北京），2010.

[2] 張焱.隧道穿越既有線托換施工中的微沉降技術應用研究[D].中國地質(zhì)大學（武漢） [J]，2009：12～18.

[3] 鄭心.明挖基坑下穿橋梁動載作用下樁基托換技術研究[D].西南交通大學，2014.

[4] 賈強， 李巖， 張鑫，等.樁梁式托換技術有限元分析[J].山東建筑大學學報，2012：10～15.

[5] 婁國充.鐵路隧道下穿既有路基沉降規(guī)律及控制標準研究[J].北京交通大學，2012.

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[7] 張慶.地鐵盾構(gòu)隧道下穿高速鐵路引起路基變形數(shù)值分析[J].鐵道勘察與計，2014：11～15.

[文章編號] 1619-2737（2018）01-15-620