鐵路大直徑盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道施工技術(shù)＊

萬(wàn)自強(qiáng)

（中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津 300142）

1 概述

近年來(lái)，中國(guó)的鐵路工程尤其是鐵路隧道工程取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。截至2018年底，國(guó)內(nèi)共建設(shè)鐵路隧道15 177座，總長(zhǎng)達(dá)16 331 km。鐵路隧道施工工法一般有鉆爆法、明挖法、盾構(gòu)法等，盾構(gòu)法因其具有高效快速、安全可靠、對(duì)周邊環(huán)境擾動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，在水下鐵路隧道、城市鐵路隧道等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

應(yīng)規(guī)范要求，鐵路盾構(gòu)隧道應(yīng)設(shè)置相互聯(lián)絡(luò)的橫通道。但目前，地鐵領(lǐng)域聯(lián)絡(luò)通道施工技術(shù)非常成熟，鐵路盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道的施工經(jīng)驗(yàn)較少，隨著鐵路盾構(gòu)隧道工程項(xiàng)目的增加，有必要針對(duì)鐵路盾構(gòu)隧道的聯(lián)絡(luò)通道施工技術(shù)進(jìn)行思考和研究，確保聯(lián)絡(luò)通道的施工安全與質(zhì)量。

2 工程介紹

2.1 概況

位于北京五、六環(huán)之間的某城市隧道為雙洞單線高速鐵路隧道，全長(zhǎng)8 000 m，設(shè)計(jì)時(shí)速為200 km/h。隧道縱斷面呈V字形，軌面最深處距地面約36 m，左右線線間距為19.7～25 m。根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，綜合考慮隧道下穿機(jī)場(chǎng)軌道交通、地鐵車站等環(huán)境控制因素，隧道除進(jìn)出口段落以外均采用盾構(gòu)法施工。

盾構(gòu)隧道采用內(nèi)徑為9.5 m，外徑為10.5 m的預(yù)制管片結(jié)構(gòu)，管片結(jié)構(gòu)厚度為500 mm、環(huán)寬2 000 mm，采用泥水平衡盾構(gòu)機(jī)施工。管片型式采用通用楔形管片，考慮“8+1模式”的分塊方式。

2.2 聯(lián)絡(luò)通道及其結(jié)構(gòu)型式

為保證兩隧道之間的相互聯(lián)絡(luò)，滿足隧道疏散救援功能要求，依據(jù)《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10020—2017）中的相關(guān)規(guī)定，在并行的兩座隧道之間應(yīng)設(shè)置間距不大于500 m的聯(lián)絡(luò)通道，且橫通道通行凈空尺寸按不小于2.0 m×2.2 m（寬×高）設(shè)計(jì)，并在兩端設(shè)置防火門。本隧道聯(lián)絡(luò)通道采用淺埋暗挖法施工，結(jié)構(gòu)型式為直墻拱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)凈空寬2.5 m，高3.0 m。初期支護(hù)采用C30早高強(qiáng)噴射混凝土，厚度為25 cm；二次襯砌采用C40防水鋼筋混凝土，兩側(cè)直墻邊和拱頂厚度為30 cm，底板厚度為40 cm。為應(yīng)對(duì)地面沉降等問(wèn)題，聯(lián)絡(luò)通道設(shè)置兩條變形縫。盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道縱斷面如圖1所示。

2.3 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

2．3．1 工程地質(zhì)

聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖范圍內(nèi)地層巖性主要以第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）、第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q3al+pl）的砂土、粉土、黏性土為主。

2．3．2 水文地質(zhì)

盾構(gòu)隧道沿線工程影響范圍內(nèi)的地下水主要為第四紀(jì)松散沉積物孔隙水，其賦存介質(zhì)主要為砂土、碎石土和粉土，且各層地下水及地表水不具有硫酸鹽、酸性、CO2及鎂鹽侵蝕性。

2．3．3 不良地質(zhì)作用

本盾構(gòu)隧道項(xiàng)目位于北京平原地區(qū)，跨越地面沉降危害中等和嚴(yán)重區(qū)，該區(qū)域累計(jì)沉降量大于500 mm，近3年年平均沉降速率大于30 mm，地面沉降發(fā)育強(qiáng)烈。

3 聯(lián)絡(luò)通道施工技術(shù)

3.1 架設(shè)正洞環(huán)形支撐

為確保盾構(gòu)隧道管片開(kāi)口及聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全和受力轉(zhuǎn)換，對(duì)擬建聯(lián)絡(luò)通道處的盾構(gòu)隧道管片環(huán)架設(shè)環(huán)形內(nèi)支撐，設(shè)置在開(kāi)口環(huán)及其前后相鄰3環(huán)，在8環(huán)范圍內(nèi)。同時(shí)對(duì)管片采取縱向拉緊措施，設(shè)置在開(kāi)口環(huán)及其前后相鄰5環(huán)，在12環(huán)范圍內(nèi)。正洞開(kāi)口環(huán)環(huán)形支撐設(shè)計(jì)如圖2所示。環(huán)形支撐選用25b、40b型工字鋼，并應(yīng)滿足以下要求：①環(huán)形鋼支撐之間應(yīng)可靠焊接，并滿足相關(guān)焊接要求；②鋼環(huán)應(yīng)用木楔及填充混凝土等密封，以確保鋼環(huán)與管片內(nèi)壁頂緊；③環(huán)形支撐架設(shè)及施加預(yù)應(yīng)力過(guò)程中應(yīng)避免破壞主體結(jié)構(gòu)及防水材料。

圖1 盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道縱斷面圖（單位：mm）

圖2 正洞開(kāi)口環(huán)環(huán)形支撐設(shè)計(jì)圖（單位：mm）

3.2 超前地層加固

結(jié)合盾構(gòu)隧道各聯(lián)絡(luò)通道處的地面環(huán)境條件，并統(tǒng)籌考慮盾構(gòu)定點(diǎn)停機(jī)換刀要求，采用地面超高壓旋噴注漿法加固地層，并要求經(jīng)加固后的土體有良好的自立性、均勻性、抗?jié)B性能及足夠的強(qiáng)度，具體要求如下：①地面旋噴樁須嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)孔施工誤差，樁位偏差和垂直軸線方向均不應(yīng)超過(guò)50 mm，且樁身垂直度偏差不得大于0.3%；②成樁直徑應(yīng)大于2.0 m，旋噴注漿加固后土體28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不得小于2 MPa，滲透系數(shù)應(yīng)小于6.0×10-8cm/s；③地面以下空鉆部分水泥摻量按7%～10%控制；④旋噴注漿完成后，應(yīng)對(duì)加固體進(jìn)行檢查，如果達(dá)不到注漿加固要求，應(yīng)及時(shí)鉆孔補(bǔ)充注漿。

3.3 鑿除管片與施作加強(qiáng)環(huán)梁

3．3．1 鑿除管片

盾構(gòu)隧道施工時(shí)，聯(lián)絡(luò)通道位置處盾構(gòu)管片正常拼裝；盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道施工時(shí)，其與管片環(huán)交叉部位選取切割鑿除鋼筋混凝土管片方式開(kāi)口。聯(lián)絡(luò)通道位置處沿線路方向鑿4.0 m寬，即2環(huán)管片寬度。管片鑿除范圍如圖3所示，先鑿除左右兩側(cè)①～③處管片，然后向外開(kāi)挖土體，至環(huán)梁寬度外側(cè)0.3 m范圍，待環(huán)梁處的橫向初支封閉成環(huán)后，再依次從上往下鑿除剩余管片結(jié)構(gòu)。

圖3 管片鑿除示意圖（單位：mm）

3．3．2 施作加強(qiáng)環(huán)梁

鑿除后在管片環(huán)與聯(lián)絡(luò)通道連接處施作一圈加強(qiáng)環(huán)梁，利用鑿除管片兩側(cè)相鄰環(huán)管片在環(huán)端面焊接鋼筋錨入環(huán)梁，同時(shí)在管片鑿除過(guò)程中保留管片內(nèi)環(huán)形主筋，以便于聯(lián)絡(luò)通道與正洞管片的連接，加強(qiáng)環(huán)梁與聯(lián)絡(luò)通道正常斷面順接，以減小連接處的應(yīng)力集中。正洞管片與加強(qiáng)環(huán)梁的混凝土界面處，采用掏槽嵌固安裝可維護(hù)注漿管及遇水膨脹止水條，并按防水要求涂刷界面劑。

3.4 開(kāi)挖聯(lián)絡(luò)通道與施作襯砌

3．4．1 聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖與超前支護(hù)

待加強(qiáng)環(huán)梁的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的70%后，施作聯(lián)絡(luò)通道的超前支護(hù)，并進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道暗挖施工。

聯(lián)絡(luò)通道超前支護(hù)采用拱部超前小導(dǎo)管并進(jìn)行補(bǔ)償注漿加固。小導(dǎo)管為外徑42 mm、壁厚3.5 mm的熱軋無(wú)縫鋼花管，單根長(zhǎng)為2.5 m；環(huán)向間距3根/米，縱向每2榀格柵施作一環(huán)，環(huán)與環(huán)之間搭接長(zhǎng)度為1.5 m。聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖采用全斷面開(kāi)挖法，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況必要時(shí)預(yù)留核心土。

3．4．2 施作初期支護(hù)

聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖后，應(yīng)及時(shí)施作初期支護(hù)。初期支護(hù)采用25 cm厚C30早高強(qiáng)噴射混凝土，內(nèi)設(shè)間距為0.5 m的格柵鋼架，鋼架內(nèi)外側(cè)各鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)采用A8鋼筋，網(wǎng)格間距20 cm×20 cm。具體要求如下：①為減少噴混回彈，改善工作環(huán)境，噴射混凝土應(yīng)采用濕噴工藝。②鋼筋網(wǎng)的保護(hù)層厚度不小于3 cm。③格柵鋼架迎土側(cè)保護(hù)層厚度不小于4 cm，背土側(cè)保護(hù)層厚度不小于3 cm。鋼架加工制作時(shí)，構(gòu)件的連接應(yīng)滿足相關(guān)施工及驗(yàn)收規(guī)范要求。

3．4．3 施作二次襯砌

待完成進(jìn)洞開(kāi)挖至變形縫位置后，施作二襯底板防水層后澆筑二襯底板混凝土及部分側(cè)墻。再施作二襯側(cè)墻及拱頂背后防水層后澆筑二襯側(cè)墻、拱頂混凝土，完成洞口段二襯結(jié)構(gòu)施工。待洞口段襯砌達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再進(jìn)行剩余段落聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖施工與襯砌結(jié)構(gòu)施作，完成聯(lián)絡(luò)通道施工。

3.5 聯(lián)絡(luò)通道防水的施工

聯(lián)絡(luò)通道以襯砌混凝土自防水為主，施工縫、變形縫防水為重點(diǎn)，確保襯砌結(jié)構(gòu)不漏水、不滲水。防水的主要措施為：①聯(lián)絡(luò)通道二次襯砌采用防水混凝土，聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)埋深小于30 m時(shí)，混凝土抗?jié)B等級(jí)不低于P10；聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)埋深大于等于30 m時(shí)，混凝土抗?jié)B等級(jí)不低于P12。②聯(lián)絡(luò)通道初支與二襯間鋪設(shè)2.0 mm厚自粘式防水板和無(wú)紡布緩沖層的全包防水層。③施工縫采用中埋式鋼邊橡膠止水帶、可維護(hù)注漿管和遇水膨脹止水條防水措施；變形縫采用中埋式鋼邊橡膠止水帶、環(huán)向透水盲管和外貼式橡膠止水帶防水措施。④聯(lián)絡(luò)通道與正線盾構(gòu)隧道接頭部位設(shè)置多道遇水膨脹止水條和預(yù)埋注漿管進(jìn)行加強(qiáng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

介紹了大直徑鐵路盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道的施工技術(shù)，鐵路盾構(gòu)隧道的聯(lián)絡(luò)通道施工應(yīng)基于聯(lián)絡(luò)通道所處的地層地質(zhì)情況，在滿足規(guī)范的要求下，選擇合理的結(jié)構(gòu)型式與施工工法。并從架設(shè)臨時(shí)支撐、超前地層加固、鑿除管片、施作加強(qiáng)環(huán)梁、襯砌施作、防水施工等方面闡述了聯(lián)絡(luò)通道的施工工藝，從而確保工程安全、降低工程風(fēng)險(xiǎn)，保證工程質(zhì)量，對(duì)同類工程具備一定的參考價(jià)值。