淺埋暗挖法在既有鐵路線下輸煤廊道施工中的應用

葛德林 中鐵二十四局集團江蘇公司

淮南洛河電廠新建卸煤溝沿鐵路東西向布置，1#輸煤廊道位于卸煤溝T1轉運站至T2轉運站之間，其中穿越鐵路地下輸煤廊道長度50.066m，廊道覆土最薄處約5m。輸煤廊道施工需穿越地下正常使用的既有Ⅱ道、既有Ⅲ道兩條鐵路運煤專用線。為保證施工，既有I道鐵路運輸線拆除（卸煤溝和輸煤廊道施工完成后恢復），既有IV道鐵路運輸線施工時封鎖施工。

根據上海華東電力設計院提供的工程勘察報告，工程地層大致為粉質粘土，褐黃～棕黃色，硬塑，含鐵錳結核及灰色高嶺土，具微裂隙。枯水季節地下水位埋深3.0m左右，雨季時地下水位接近地表。

1 施工方案

施工總體方案是在T1轉運站至T2轉運站的既有IV道外側采用明挖，在明挖段向T1轉運站采用淺埋暗挖法施工，明挖段用做長管棚施工的操作面，用管棚進行預支護。在基坑明挖段向T1轉運站方向先暗挖進洞2m，再施工廊道主體。為滿足暗挖施工的需要，在便道一側墻身（距洞口北側2m）預留出一寬4.5m，高2.7m的出口，出口處設置一長4m，寬2.5m的場地，作為暗挖棄土轉運場地，便道兩側采用1：0.8坡度放坡(詳見圖1)。

圖1 輸煤廊道施工平面圖

1.1 井點降水

由于本工程細砂層厚，基坑開挖深度深，地下水位高，因此處理好地下水是首要解決的問題。由于本施工區域內有6條鐵路專用線，若采取全面截水措施，在本工程中是無法實現的，只有采取降水措施，保持施工面的干燥，才能使施工正常進行，綜合考慮各種降水方式的經濟性和本場地地層的分布、埋深、土性及地下水的情況，選用雙排深井井點降水作為降水措施。

1.2 既有線鋼便梁加固

既有Ⅱ道、Ⅲ道線路由于在輸煤廊道上方，且輸煤廊道上覆土厚度最薄處只有5m，為防止運輸車輛通過時對輸煤廊道施工帶來的不利影響，故要采取對線路臨時加固的措施。線路加固采用鋼便梁加固，鋼便梁基礎采用鋼筋混凝土挖孔樁樁徑1000mm，樁長9m。鋼便梁使用山海關橋梁廠生產的標準的D24m下承式鋼便梁（詳見圖2）。

圖2 鋼便梁線路加固斷面示意圖

1.3 明挖段基坑開挖

考慮進洞的需要，在既有Ⅳ道外側至2號轉運站的位置上采用明挖基坑施工，明挖基坑作為廊道進洞工作坑。基坑開挖采用挖掘機開挖，汽車運輸，基坑邊坡支護采用土釘墻支護。

1.4 暗挖段施工

明挖段至1號轉運站上部因既有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ道需要正常運營，必須采用暗挖法施工。施工方案為：在明挖段外側采用管棚預支護，然后進行分部開挖、分段襯砌、分段澆注箱體的方法進行。施工流程為：套拱施工→管棚預支護→土方開挖→臨時支護→澆注廊道混凝土→下一節段。

1.4.1 套拱施工

在既有鐵路線采取加固措施、明挖基坑開挖、邊坡支護完成后，根據現場實測縱橫斷面情況，采用兩側人工開槽的方法施作套拱鋼拱架，套拱鋼拱架三榀I18工字鋼，距50cm，用連接筋焊成一個整體。在鋼拱架上按照設計管棚間距安裝長2m的Φ133×6孔口導向鋼管與管棚位置方向一致，然后立模澆注50cm厚的C25混凝土包裹鋼拱架和導向管。套拱完成后，噴射C25混凝土15cm厚封閉掌子面作為注漿時的止漿墻。

1.4.2 管棚預支護

為保證施工過程中的安全和保持地層完整性，在輸煤廊道上方用管棚預支護。管棚鋼管采用φ108mm壁厚6mm的熱軋無縫鋼管，布設在輸煤廊道頂板和側壁，環向間距為400mm。管棚由明挖段一側進行施工，管棚長度約40m（詳見圖 3）。

圖3 管棚布置橫剖面圖

1.4.3 廊道掘進施工

由于廊道跨度大、土質松軟，因此采用CD法施工，即先進行半邊開挖，支護結束后再進行另半邊開挖和支護，按此種方式逐段遞進施工，中隔墻采用焊接I50型鋼支架。半邊開挖采用先開挖廊道一側的導坑，土方每向前開挖0.5～1m即對上部土體噴射混凝土以達到穩固上部土體的作用。鋼架采用先立兩邊后立上部，待中心土體清至墊層底高程后擺放下部工字鋼并將其與立柱鋼架連接，封閉成環形。在相鄰兩工字鋼鋼架中心向側面土體打入3m土釘并以鋼筋網片和Φ25鋼筋連接兩鋼架，土釘與鋼筋網片焊接連接后噴射10cm厚C25混凝土。待初期支護基本穩定之后進行另半邊的開挖。

1.4.4 廊道臨時支護

在土層中使用暗挖法，由于地層開挖后的自穩時間短，而且對控制地表沉降要求嚴格，故應采取臨時支護措施（詳見圖 4）。

圖4 臨時支護示意圖

土方開挖完成后，即用鋼拱架臨時支護，鋼拱架采用I24型鋼和I50型鋼組合而成，間距為0.5m，中間支撐采用I50型鋼臨時支撐，待廊道箱體澆注完成后將中間型鋼支撐割斷。

1.4.5 變形觀測

為了掌握路基在開挖過程中的動態和支護的穩定狀態，必須在路基上和洞內設置觀測點，通過對量測數據的分析和判斷，分析地表沉降、拱頂下沉及周邊收斂值，對土體的穩定狀態進行預測，并據此確定相應的施工措施，以確保土體及結構的穩定。

2 技術經濟效果

淮南洛河電廠三期2×600MW機組項目是國家重點建設項目，輸煤廊道于2007年1月1日開工，2007年 3月 20日完工，工期80天。本工程如采用明挖法施工，必須全部封鎖既有鐵路線，由于既有鐵路線承擔著電廠每天近2萬噸煤的運輸，封鎖既有鐵路線是不可能的，因此采用暗挖法比采用部分封鎖、分段開通甚至鋪設鐵路便線的方案，工期可節省3個月，工程造價節約100余萬元。

3 結束語

在技術條件不允許明挖法施工的地下管道、廊道、過街通道及其他構筑物，采用淺埋暗挖法施工對于保證上部結構的穩定和減少過渡費用，節約工期和工程造價，都是非常具有現實意義的。但如何對上部結構進行加固，及時掌握支護結構的位移和變形情況，為施工提供科學依據，做到信息化施工，這對于保證上部結構安全是非常重要的。