鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工應(yīng)用研究

刁 敏

（中鐵十九局集團(tuán)有限公司，北京 100176）

0 引言

隨著中國(guó)城市建設(shè)質(zhì)量漸漸提升，各地在城市規(guī)劃與實(shí)際施工時(shí)，因?yàn)橐_(dá)到節(jié)約現(xiàn)有資源的目的，鐵路隧道下穿既有隧道項(xiàng)目也得到普及。這些項(xiàng)目能使城市建設(shè)更加完善，但是在實(shí)際建設(shè)時(shí)，安全風(fēng)險(xiǎn)也非常高，因此一定要妥善落實(shí)建設(shè)控制措施，如此不但能使建設(shè)安全性得到提升，還能使隧道的正常運(yùn)營(yíng)得到保障。

1 鐵路隧道下穿既有高速公路隧道工施工控制的意義

因?yàn)槿缃袼淼澜ㄔO(shè)工藝尚未完全成熟，施工安全性也未得到保障，鑒于此，在鐵路隧道下穿既有高速公路隧道建設(shè)時(shí)，一定要切實(shí)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范施工。不但應(yīng)使建設(shè)的穩(wěn)定性與安全性得到保障，既有隧道的順暢運(yùn)營(yíng)同樣應(yīng)得到保障。鑒于此，在實(shí)際建設(shè)時(shí)，應(yīng)立足于項(xiàng)目的實(shí)際情況，借鑒西方發(fā)達(dá)國(guó)家的優(yōu)秀施工經(jīng)驗(yàn)，不斷優(yōu)化建設(shè)設(shè)計(jì)方案，嚴(yán)格規(guī)范項(xiàng)目建設(shè)。

2 鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工產(chǎn)生的影響

因?yàn)榻ㄔO(shè)工程量非常龐大，鐵路隧道下穿既有高速公路隧道的建設(shè)會(huì)在很大程度上干擾既有公路、既有鐵路與交通運(yùn)輸?shù)取?/p>

（1）對(duì)既有公路的影響。鐵路隧道建設(shè)所造成的影響體現(xiàn)在對(duì)公路路基及路面的影響。公路的路基與路面密切相連，在實(shí)際建設(shè)時(shí)，因?yàn)槁坊粐?yán)重影響，所以會(huì)使路基上層土層出現(xiàn)一定程度的變形，進(jìn)而影響路面。

（2）對(duì)既有鐵路的影響。相較于對(duì)既有公路的影響來(lái)說(shuō)，隧道建設(shè)對(duì)既有鐵路所造成的影響存在較大的差異，大部分體現(xiàn)在對(duì)列車正常運(yùn)營(yíng)、運(yùn)行路線與路基所造成的干擾，而鐵路路基所受到的影響也是相對(duì)嚴(yán)重的。在隧道建設(shè)時(shí)，倘若設(shè)計(jì)方案不科學(xué)，或施工班組未嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行操作，出現(xiàn)路基下沉的幾率相對(duì)較高，還會(huì)使鐵路排水系統(tǒng)的質(zhì)量得不到保障[1]。

（3）對(duì)交通的影響。在實(shí)際作業(yè)時(shí)，若要使建設(shè)安全與行駛車輛的安全得到保證，通常會(huì)選擇封路的方式。但是這就會(huì)導(dǎo)致行駛車輛特別時(shí)外來(lái)車輛不能正常通行，交通擁堵的幾率相對(duì)較高，會(huì)給城市交通施加更大的壓力。

3 新建鐵路隧道下既有高速公路隧道施工控制

在這類工程中進(jìn)行安全控制過(guò)程中，一定要做到方案審核超前、地質(zhì)預(yù)測(cè)超前、管棚超前、短進(jìn)尺、弱爆破、勤量測(cè)等。爆破作業(yè)所導(dǎo)致的爆破振動(dòng)會(huì)在一定程度上影響路面變形、沉降與隧道架構(gòu)，因此一定要強(qiáng)化對(duì)交通的控制，與路政單位或交警部門形成良好的協(xié)作關(guān)系，運(yùn)用切實(shí)有效的安全布控規(guī)劃，使交通安全得到有效保障。

3.1 做好前期準(zhǔn)備工作合理安排施工工序

在實(shí)際建設(shè)時(shí)，施工技術(shù)人員一定要切實(shí)掌握地質(zhì)條件與環(huán)境，并且切實(shí)分析會(huì)對(duì)作業(yè)產(chǎn)生影響的各項(xiàng)因素。在實(shí)地分析、考察之后，設(shè)計(jì)師就要結(jié)合具體情況，編制切實(shí)可行的建設(shè)方案。而施工班組就應(yīng)基于工序規(guī)范地操作，現(xiàn)今通常選擇3臺(tái)階臨時(shí)仰拱法。

3.2 新建隧道大管棚施工安全控制

這類工程中通常選擇大管棚超前支護(hù)法。在隧道拱頂位置要設(shè)置大管棚，管規(guī)格長(zhǎng)40 m，直徑108 mm，應(yīng)保持0.4 m的環(huán)向間距，一環(huán)鋼管必須>31根，材料選擇規(guī)格6 mm的無(wú)縫鋼管。此外，鉆孔作業(yè)一定要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，通常由隧道頂部?jī)蓚?cè)至中間進(jìn)行。若是要達(dá)到新建隧道的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，一定要嚴(yán)格控制鋼管強(qiáng)度等級(jí)，鋼管之間均設(shè)置4根規(guī)格為18 mm的螺紋鋼筋，進(jìn)行鋼筋籠的緊固。并且鋼筋施作結(jié)束之后都要注漿。首先運(yùn)用實(shí)際壓強(qiáng)的操作，之后借助超前小導(dǎo)管展開作業(yè)，進(jìn)而使隧道內(nèi)部坍塌的問(wèn)題得到很好防范，規(guī)格42 mm超前小導(dǎo)管設(shè)定在掌子面外緣位置并且注漿，進(jìn)而有效防護(hù)圍巖系統(tǒng)。每環(huán)都應(yīng)借助31根3.5 m長(zhǎng)的超前小導(dǎo)管，每環(huán)距離是0.4 m[2]。

3.3 爆破施工安全控制

將預(yù)計(jì)要進(jìn)行爆破施工的地方，將具體的振動(dòng)速率與實(shí)際所造成的破壞程度當(dāng)成是衡量指標(biāo)與參數(shù)。在這類工程中，一定要嚴(yán)格控制爆破振動(dòng)，振動(dòng)速率臆4 cm/s，如此才能使作業(yè)的安全性得到保障。倘若新建隧道地質(zhì)環(huán)境與條件所造成的影響相對(duì)程度較大，那么就運(yùn)用弱震動(dòng)爆破方案，運(yùn)用最佳裝藥量完成爆破，如此就能使爆破震動(dòng)達(dá)到預(yù)計(jì)效果。

針對(duì)爆破震動(dòng)進(jìn)行判斷與衡量的重要指標(biāo)其實(shí)就是爆破震動(dòng)的實(shí)際速度，新建鐵路隧道下穿既有高速公路隧道在實(shí)際建設(shè)時(shí)，最大爆的破震動(dòng)速度應(yīng)臆4 cm/s，進(jìn)而使既有高速公路隧道和臨近隧道之間的交疊作業(yè)能具備較好的安全性，新建隧道下穿高速公路隧道爆破震動(dòng)的影響因素主要包括炸藥種類、裝藥情況和爆破方案[3]。

依照新建隧道具體的地質(zhì)環(huán)境與條件運(yùn)用合適的爆破作業(yè)方案，選擇分層分段微差松動(dòng)的方式進(jìn)行爆破施工，并且在實(shí)際施工中采取間隔炮孔、多鉆孔裝藥法，在新建隧道底部挖掘的基礎(chǔ)上，每段間距長(zhǎng)1.5 m，寬3 m；而新建隧道其余位置選擇機(jī)械法開挖，新建隧道爆破建設(shè)要使既有高速公路車道正常運(yùn)行與隧道開挖的過(guò)程中不會(huì)被爆破震動(dòng)所干擾。由于新建隧道的作業(yè)工序與實(shí)際環(huán)節(jié)，建設(shè)時(shí)應(yīng)將邊緣車道間距（5～12）m的范圍挖掘出來(lái)，并且依照具體情況與相關(guān)參數(shù)，設(shè)定單段隧道開挖時(shí)的炸藥用量最大值，如圖1所示為3臺(tái)階7步開挖法上臺(tái)階開挖炮眼布置示意圖。

圖1 3臺(tái)階7步開挖法上臺(tái)階開挖炮眼布置

3.4 監(jiān)控量測(cè)控制

在具體測(cè)定既有鐵路的過(guò)程中，可以把實(shí)際測(cè)量的基本項(xiàng)目劃分成4個(gè)部分：淤震動(dòng)速率；于襯砌表層應(yīng)變；盂底板沉降；榆架構(gòu)變形。將測(cè)定的實(shí)際結(jié)果當(dāng)成是基本參數(shù)，進(jìn)而得出襯砌力學(xué)的實(shí)際行為與底層穩(wěn)定性規(guī)律，并且使本項(xiàng)目實(shí)際作業(yè)過(guò)程中的安全性與質(zhì)量、水平得到保障[4]。當(dāng)然，整個(gè)過(guò)程中應(yīng)重視科學(xué)設(shè)定測(cè)點(diǎn)，如圖2所示。圖2中振動(dòng)（沉降）監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)用倒三角來(lái)表示，應(yīng)變監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)用長(zhǎng)方框來(lái)表示。完成測(cè)點(diǎn)的設(shè)定后，就能得到測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)安全的控制參數(shù)，如表1所示。

圖2 隧道監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

表1 結(jié)構(gòu)安全控制基準(zhǔn)

3.5 做好后期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及維修養(yǎng)護(hù)工作

工程竣工并且驗(yàn)收結(jié)果顯示質(zhì)量達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，所有相關(guān)單位與部門都要運(yùn)用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方式，有效監(jiān)控鐵路隧道下穿既有高速公路隧道項(xiàng)目，并且重視實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況和地層環(huán)境的穩(wěn)定性情況，進(jìn)而保障其運(yùn)行安全性，使公眾生命財(cái)產(chǎn)安全得到保障，倘若出現(xiàn)了問(wèn)題，就應(yīng)在第一時(shí)間通知相關(guān)施工技術(shù)人員，并且及時(shí)展開搶修工作[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

新建隧道下穿既有高速公路隧道的實(shí)際作業(yè)，應(yīng)依據(jù)存在的交通安全隱患，分析新建隧道在安全環(huán)境之下如何高效地展開施工?？紤]到既有高速公路隧道原本就是在埋深淺層地質(zhì)條件與環(huán)境中，會(huì)對(duì)新建鐵路下穿既有高速公路隧道的洞頂產(chǎn)生很大的干擾，應(yīng)依照隧道附近的地質(zhì)條件與實(shí)際的巖石狀況高效地展開作業(yè)。除此之外，在新建隧道實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)施工設(shè)計(jì)方案中的所有施工工序，切實(shí)完善回填注漿的施工手段，這不但能使隧道路面沉降問(wèn)題產(chǎn)生的概率減小，還能使整個(gè)工程施工過(guò)程中的安全得到保障，使工程質(zhì)量得到提升。