臨近既有線隧道施工技術研究
——以渝懷鐵路涪秀二線為例

姜波，林亮

（中鐵二院重慶公司，重慶 400015）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟和交通的不斷發(fā)展，人們的出行愈發(fā)頻繁，貨物運輸量也不斷增多，部分既有鐵路干線運能已不滿足要求，需在既有營業(yè)線旁邊增建二線。在綜合考慮地形地質(zhì)條件、節(jié)約用地、車站改造共用、便于運營管理等因素的情況下，增建二線線路往往距離既有線間距較小。當新建隧道與既有隧道間距較近時，新建隧道的開挖導致圍巖應力發(fā)生重分布，對既有隧道的結(jié)構產(chǎn)生影響[1]，新建隧道爆破產(chǎn)生的振動容易引發(fā)既有線的開裂變形，甚至導致既有隧道的坍塌，造成重大安全事故。因此，如何采取有效的措施以保證既有營業(yè)線的安全，一直是業(yè)內(nèi)專家學者的重點研究課題。

1 工程概況

渝懷鐵路是一條四川、重慶與以湖南、江西、福建為主的華東地區(qū)進行客貨交流的主通道。根據(jù)我國中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，該線路在鐵路網(wǎng)中的功能定位為一條以貨運為主，兼顧客運的大能力區(qū)際干線鐵路。渝懷鐵路涪秀二段沿線穿越了烏江峽谷區(qū)、武陵山谷地區(qū)、溶蝕丘陵區(qū)、溶蝕槽谷區(qū)，途徑重慶市涪陵區(qū)、武隆區(qū)、彭水區(qū)、黔江區(qū)、酉陽縣、秀山縣4區(qū)2縣，線路總長308.06km。主要技術標準為Ⅰ級鐵路，速度目標值120km/h。

該線地形、地質(zhì)條件復雜，橋隧比例高，施工安全風險高。全線隧道81座，共計199.737km，占線路總長比重為64.8%,其中3～10km的長隧道22座，10km以上特長隧道1座。由于該線為增建二線，考慮到后期運營管理的方便，線路需接入既有車站，同時Ⅰ線有很多預留工程，因此該線大量區(qū)段臨近既有線進行施工。

據(jù)統(tǒng)計，該線隧道間線間距d≤20m區(qū)段長4.36km（占隧道長度比例為2.2%），線間距20m＜d≤50m區(qū)段長70.42km（占隧道長度比例為35.3%），線間距50m＜d≤200m區(qū)段長78.89km（占隧道長度比例為39.5%）。而既有渝懷線為Ⅰ級鐵路干線，行車密度大，安全風險高，因此該線主要技術難題集中于臨近既有線施工技術。

2 臨近既有線洞口明線段施工技術

當距離既有線間距較小時，二線洞口明線段需采取合理的開挖爆破方式，以防止落石和飛石進入既有線明線段，影響既有線運營安全。

2.1 開挖爆破方式

根據(jù)成都鐵路局審批的相關要求，洞口路基距離既有線塹頂D≤20m，采取非爆施工，包括破碎錘、靜態(tài)爆破、繩鋸施工等；洞口路基距離既有線塹頂20m＜D≤50m，采用控爆施工，既有邊坡爆破振速小于5cm/s;洞口路基距離既有線塹頂D＞50m采用一般爆破。

2.2 防落石措施

當新建線明線段施工位于既有線高側(cè)，需設置防護排架避免落石進入既有線（圖1），而對于高陡邊坡而言，則需設置多層防護排架或防護排架結(jié)合主被動防護網(wǎng)綜合防護（圖2）。

圖1 雙層防護排架現(xiàn)場照片

圖2 雙層防護排架+被動防護網(wǎng)現(xiàn)場照片

2.3 防飛石措施

當新建線洞口段爆破施工時，針對爆破產(chǎn)生的飛石，需設置防護排架或炮被覆蓋（圖3、圖4），避免飛石進入既有線明線段。

圖3 洞口防護排架現(xiàn)場照片

圖4 炮被覆蓋防護照片

3 臨近既有線暗洞段施工技術

當隧道之間間距較小時，如果不加以控制，新建隧道的開挖爆破易破壞既有線結(jié)構，對既有線運營產(chǎn)生較大安全隱患。臨近既有線暗洞段施工技術主要包括開挖爆破方式、施工工序和既有線調(diào)查和保護技術。

3.1 開挖爆破方式

爆破方案應根據(jù)地形、地質(zhì)以及工點實際情況綜合比較確定[2]。

隧道間間距大，對既有隧道結(jié)構影響小，反之則大。依照《爆破安全規(guī)程》（GB 6722—2014）[3]相關規(guī)定，并根據(jù)以往臨近既有線施工經(jīng)驗和成都鐵路局臨近既有線施工審批的相關要求，單線隧道線間距d≤20m采用非爆施工，施工機械包括液壓沖擊錘、單臂掘進機、銑挖機等；線間距20m＜d≤50m采用控爆施工，既有隧道爆破振速小于2.5cm/s；線間距d＞50m采用一般爆破。

3.2 施工工序

若兩線線間距小，可先開挖遠離既有線側(cè)，以形成減震釋能空間；后開挖臨近既有線側(cè)，以減小施工對既有線的影響，確保運營安全（圖5）。

圖5 臨近既有線施工工序圖

3.3 既有線調(diào)查和保護技術

根據(jù)成都鐵路局審批的相關要求，對線間距小于50m的隧道,采用人工檢查結(jié)合無損檢測的方式，探明既有線隧道病害情況。對既有線病害段落每次爆破后加強觀測和爆破振速監(jiān)測，必要時利用天窗時間對既有線隧道采取鋼花管注漿、增設臨時鋼架等加固措施確保安全。

4 臨近既有線施工管理

根據(jù)《鐵路營業(yè)線施工安全管理辦法》要求，鐵路營業(yè)線施工必須把確保安全放在首位，堅持“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針。臨近既有線施工需編制專項施工方案，由成都鐵路局建設處召集安監(jiān)室、工務處、施工辦、供電處、電務處等鐵路局相關部門對施工方案進行審查，確定開挖爆破方式和施工等級（Ⅰ—Ⅲ級）。方案審批通過后與設備管理單位和行車組織單位簽訂施工安全協(xié)議，將方案納入營業(yè)線施工計劃方可進行施工。

5 臨近既有線隧道施工工程實例

臨近既有線施工需結(jié)合現(xiàn)場施工條件，采取可靠的措施，在確保既有線運營安全的前提下，保證施工安全和施工進度。下面以渝懷鐵路涪秀二線臨近既有線隧道施工為典型案例，對相關工程進行說明。

5.1 臨近既有線高邊坡施工——黑竹林一號隧道 （全長440m）

（1）基本情況

二線鐵路位于既有線左側(cè)23～80m,既有線為坡腳路基段。二線黑竹林一號隧道進口SDK0+344～+440段臨近既有路基高邊坡，該段巖性為<11-5>頁巖、泥巖夾砂巖（圖6、圖7）。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查和工務部門走訪得知，既有線開通后，路基在雨季出現(xiàn)過邊坡溜塌，后期采用預應力錨索對邊坡進行加固，錨索端頭距離黑竹林一號隧道結(jié)構外邊緣間距1.36～11.33m，隧道施工風險大。

圖6 典型橫斷面圖一

圖7 典型橫斷面圖二

（2）處理方案

在黑竹林一號隧道SDK0+344～+440段既有邊坡設置防護排架防止落石；考慮二線隧道開挖可能引起既有線邊坡預應力錨索松弛影響既有線安全，在既有邊坡二級平臺處設置一排預加固樁；隧道采用液壓沖擊錘非爆開挖，并加強既有高邊坡的變形監(jiān)測量控。

該段隧道歷經(jīng)6個月完成施工，隧道施工期間未出現(xiàn)邊坡巖體剝落溜塌，既有邊坡變形穩(wěn)定，實施效果良好。

5.2 臨近既有隧道施工——新磨溪二號隧道（全長5604m）

（1）基本情況

新磨溪二號隧道位于既有隧道右側(cè)29～45m，洞身巖層緩傾，主要穿越巖溶角礫巖；全隧均為Ⅳ、Ⅴ級圍巖，圍巖較破碎，地下水不發(fā)育，現(xiàn)場調(diào)查顯示既有隧道襯砌開裂病害較多。隧道進口設置“斜井”輔助坑道，根據(jù)施組安排出口工區(qū)為施工關鍵線路，承擔正洞掘進長度約2.6km。

（2）處理方案

依照本線臨近既有線施工原則，全隧均采用控爆開挖，施工等級為Ⅲ級，需請點爆破。根據(jù)現(xiàn)場施工統(tǒng)計，渝懷Ⅰ線除開重大節(jié)假日、軍列和專列等時間，每年有效請點爆破時間約190天，窩工嚴重，難以保證工期。經(jīng)多次協(xié)商和研究論證，出口工區(qū)采用單臂掘進機非爆開挖，無需請點施工，施組方便靈活，且非爆施工能較好控制超欠挖，節(jié)約成本，減少對既有隧道的擾動。采用此方案后，最終隧道提前4個月開挖貫通，取得了良好的施工效果。

6 結(jié)論

臨近既有線施工應將既有線的運營安全放在首位，編制專項施工方案，待方案審批并納入營業(yè)線計劃后方可實施。在施工過程中，結(jié)合現(xiàn)場情況和既有線狀況，隧道明線段采取防護排架、炮被覆蓋、主被動防護網(wǎng)等防護措施，暗洞段采取合理的開挖方式和施工工序進行施工，同時在施工期間應加強對既有線的觀測與監(jiān)測，確保安全。