雙線鐵路隧道下穿既有高速公路的施工技術(shù)

馬紅星

（中鐵十九局集團(tuán)第七工程有限公司，廣東珠海 519020）

0 引言

近年來，隨著我國交通建設(shè)設(shè)施的不斷快速發(fā)展和對地下空間的利用率不斷加大，國內(nèi)大多數(shù)區(qū)域?qū)Φ叵驴臻g綜合利用的開發(fā)需求逐步加大。受到既有建（構(gòu)）筑物體的地理或地質(zhì)條件限制，隧道采用隧道工程立交下穿建（構(gòu)）建物的設(shè)計(jì)和實(shí)際工程項(xiàng)目越來越多，而且在施工過程中，有很大概率會(huì)損壞既有隧道，所以需要提高隧道施工技術(shù)來降低對緊鄰鐵路隧道的影響。在不影響其他道路正常運(yùn)營的情況下保證施工效率與質(zhì)量，也是順利發(fā)展我國交通建設(shè)的有效保障。

1 工程概況

某雙線鐵路隧道長為555 m，軌面以上隧道有效凈空面積93 m2，該處隧道埋深為3 m。為了保障了施工安全的同時(shí)提高施工效率，可以借助CRD（交叉中隔墻法）工法對隧道內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。施工采取內(nèi)外兩層前后襯砌以及下穿方案。隧道在進(jìn)行初期支護(hù)噴混凝土?xí)r要達(dá)到設(shè)計(jì)厚度280 mm，一次襯砌噴混凝土要達(dá)到設(shè)計(jì)值500 mm 厚，仰拱噴混凝土要達(dá)到設(shè)計(jì)值600 mm 厚，水溝溝身、電纜槽槽身噴c25 混凝土并達(dá)到設(shè)計(jì)值。另外，下穿高速公路段隧道的地質(zhì)環(huán)境需要仔細(xì)分析及勘察。

2 控制隧道施工技術(shù)的重要意義

在現(xiàn)階段的隧道施工發(fā)展過程中，由于其施工技術(shù)工序煩瑣并且容易發(fā)生事故，所以，需要對鐵路隧道下穿既有高速公路隧道提出施工規(guī)范，可以對施工技術(shù)起到約束作用，在一定程度上保證了施工安全。不過，在施工的同時(shí)還要保障既有隧道可以正常使用。因此，可以借鑒外國的先進(jìn)技術(shù)，選取最佳的施工方案，嚴(yán)格控制技術(shù)規(guī)范，工程還應(yīng)遵守從實(shí)際出發(fā)的原則，只有這樣才能保證隧道安全運(yùn)營、減少施工對隧道的影響。

3 下穿隧道的施工步驟

（1）在隧道內(nèi)進(jìn)行暗挖施工時(shí)需要設(shè)置鋼架作為超前支護(hù)，對施工進(jìn)行保護(hù)，在機(jī)械或控制性弱爆破后的I 部噴混凝土錨網(wǎng)噴封閉掌子面，噴灑厚度要達(dá)到設(shè)計(jì)值，否則需要反復(fù)噴混凝土。當(dāng)混凝土不足夠密實(shí)時(shí)可以采取架設(shè)鋼架和鎖腳鋼管的措施，鞏固超前支護(hù)。鋼架要達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度，可以分別采取I22a和I18 型號(hào)，也可以注漿加固混凝土?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)厚度以及強(qiáng)度后，需要再次噴混凝土到設(shè)計(jì)值。

（2）II 部噴混凝土所采取的設(shè)備同I 部相同，噴灑厚度要達(dá)到設(shè)計(jì)值，如果沒有達(dá)到規(guī)定厚度需要反復(fù)噴混凝土。當(dāng)混凝土不足夠密實(shí)時(shí)可以采取架設(shè)鋼架和鎖腳鋼管的措施，鞏固超前支護(hù)。鋼架要達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度，可以分別采取I22a 和I18 型號(hào)，也可以注漿加固混凝土?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)厚度以及強(qiáng)度后需要再次噴混凝土到設(shè)計(jì)值。II 部與I 部的超前支護(hù)需要保持0.6 m左右的距離。

（3）開挖III 部和IV 部并設(shè)置初期支護(hù)的步驟同II 部和I部一樣。

（4）借助錨桿支護(hù)巖塊以及增強(qiáng)巖塊之間的連接，然后掛網(wǎng)噴灑混凝土到設(shè)計(jì)值。

（5）對V 部、VI 部進(jìn)行初期支護(hù)。

4 鐵路隧道下既有高速公路隧道施工控制

4.1 隧道大管棚施工安全控制

在鐵路隧道下既有高速公路隧道施工過程中，為了加固和支護(hù)圍巖，采取管棚技術(shù)，會(huì)在隧道內(nèi)頂部設(shè)置鋼筋籠，這是為了確保順利進(jìn)洞和安全掘進(jìn)。鋼筋籠是由長40 m、直徑108 mm的大管棚構(gòu)成，大管棚一圈需要用到至少31 根直徑約6 mm 的無縫鋼，大管棚之間的距離需要控制在0.4 m。由于隧道鉆孔的施工順序是自頂部到兩邊，所以為了達(dá)到施工規(guī)范，需要提升鋼管的強(qiáng)度，添加4 根螺紋鋼筋在鋼筋籠中，并且要遵守每添加一根鋼筋就進(jìn)行一次注漿的工序，結(jié)束了壓強(qiáng)步驟。為了避免施工內(nèi)部出現(xiàn)坍塌情況，需要加具有穩(wěn)定開挖作用的超前小導(dǎo)管。同時(shí)為了支護(hù)工作面外部也可以加設(shè)超前小導(dǎo)管并注漿，支護(hù)每環(huán)至少需要31 根超前小導(dǎo)管，并且每環(huán)之間間隔40 cm。

4.2 爆破施工安全控制

在爆破施工過程中要結(jié)合運(yùn)用安全控制技術(shù)，這樣可以有效保證隧道爆破過程中的安全性，爆破時(shí)隧道的振動(dòng)頻率和破損情況是衡量爆破數(shù)據(jù)的參考。為了提升隧道爆破的安全性，要嚴(yán)格控制鐵路隧道既有高速公路爆破的振動(dòng)速度，可以根據(jù)場地實(shí)際情況選擇爆破程度、炸藥量等，將振動(dòng)速度控制在4 cm/s以下。或者參考隧道的地質(zhì)環(huán)境來選擇爆破模式，通過控制炸藥量來控制爆破范圍。為了保證既有高速公路隧道與緊鄰隧道可以正常施工，選取分層分段微差松動(dòng)的爆破模式，模式具有等距離炮孔、鉆孔裝藥的特點(diǎn)，爆破模式受炸藥量、裝藥情況、隧道地質(zhì)環(huán)境的影響，所以要選取合理的爆破模式。挖掘隧道的其余部分可以借助機(jī)械設(shè)備，并且隧道爆破的范圍和振動(dòng)頻率不可以影響到高速公路車道正常運(yùn)行以及緊鄰隧道的挖掘工作，隧道施工注重整體工序和環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)，可以根據(jù)已知的數(shù)據(jù)來確定單段隧道爆破的炸藥量，并且開挖范圍可以是距離邊緣車道5～12 m（圖2）。

圖2 炮眼布置

對既有高速公路進(jìn)行安全檢測時(shí)，需要檢測以下4 項(xiàng)內(nèi)容：①爆破時(shí)的振動(dòng)頻率；②襯砌表面局部變形；③路基沉降程度；④道路結(jié)構(gòu)相對變形。以上測量數(shù)據(jù)作為參考，來確定襯砌力學(xué)行為和底層的穩(wěn)定性規(guī)律。同時(shí)為了提高施工安全性，合理且仔細(xì)地設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，從而得到控制測量的基準(zhǔn)線、基準(zhǔn)面。

4.3 加強(qiáng)掌子面穩(wěn)定措施

為了鞏固掌子面及加強(qiáng)強(qiáng)度，可以在拱部局部添加超前小導(dǎo)管以及上下部拱架銜接位置添加縮腳注漿鋼骨，并且注漿加固。同時(shí)，施工期間爆破不易造成太大影響，所以可以采取分塊分段的微差松動(dòng)爆破模式，對爆破頻率進(jìn)行控制。在挖掘過程中每當(dāng)開挖一處后，需要對掌子面進(jìn)行錨固、鋼筋網(wǎng)等支護(hù)，如果還存在松散情況可以進(jìn)行注漿加固。當(dāng)隧道初期支護(hù)完工后，上部要加固初始高速路填筑物并且填滿鋼架與噴射砼間的縫隙，避免出現(xiàn)松散情況。嚴(yán)格遵守“合理的爆破模式、支護(hù)牢固、多勘測、封閉及時(shí)”施工規(guī)范。

5 結(jié)束語

對于雙線鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工，其特點(diǎn)是隧道下穿運(yùn)行的同時(shí)還可以進(jìn)行隧道施工，所以需要提高隧道施工技術(shù)來降低對緊鄰鐵路隧道的影響，在不影響其他道路正常運(yùn)營的情況下保證施工效率與質(zhì)量。施工時(shí)需要考慮隧道周圍的地質(zhì)環(huán)境和圍巖情況，因?yàn)榧扔懈咚俟匪淼罆?huì)受到深淺層地質(zhì)的影響。為了防止路面沉降程度過大，返工時(shí)施工復(fù)雜，所以在隧道施工過程中需要對各個(gè)工序做好回填注漿措施。這樣可以有效地保證下穿隧道的施工效果，順利且快速地發(fā)展我國的交通建設(shè)設(shè)施。