襄渝二線羊子嶺隧道下穿既有鐵路施工技術

王小戰

(中鐵二十局集團第六工程有限公司,西安 710032)

1 工程概況

羊子嶺隧道起訖里程 YD1K440+250～YD1K441+685,全長 1435m。在進口 YD1K440+290～+330段下穿既有襄渝鐵路。隧道下穿段拱頂與既有線路肩高差 10.3m,洞口處于既有鐵路路基坡腳,洞口邊仰坡即為既有鐵路路基邊坡。

該段地層主要為第四系坡、殘積粉質黏土和洪積層膨脹土,下伏三疊中統雷口坡組巖溶角礫巖、白云巖,設計為 V級圍巖。該段淺埋圍巖軟弱,節理發育且整體性較差,地下水豐富,受既有線運營列車振動影響較大。防止在隧道施工過程中出現既有線邊坡滑坍和隧道內塌方,避免影響既有線行車安全,是本工程控制的重點。

2 施工方案

針對地層結構松散,該段埋深淺、振動大、易松弛,易造成塌方和滑坡事故的特點,確定了“加固既有線、強化邊仰坡、防治水、強支護、短進尺、快封閉、緊二襯”的施工原則。

2.1 便梁加固既有線

對隧道下穿段上部的既有線路采用 D24便梁整體架空。

(1)便梁支墩

根據羊子嶺隧道進口地質情況,便梁支墩采用人工挖孔樁,挖孔樁直徑為 1.5m(不含護壁),樁體采用C25鋼筋混凝土,護壁采用 C20混凝土,樁基底部進入隧底高程下 0.8m,樁長為 23.0m(圖1)。D24型施工便梁的兩片縱梁支撐在人工挖孔樁上,鐵路所承受的載荷通過便梁轉換至挖孔樁,力的傳遞過程為:列車荷載→鋼軌→橫梁→縱梁→挖孔樁支墩→地基。

圖1 D24型施工便梁側面、剖面(單位:cm)

(2)便梁架設

便梁架設平面布置見圖2。

圖2 D型鋼便梁平面布置示意(單位:cm)

便梁運輸、安裝施工,均納入“天窗點”內進行,并在工務部門現場配合的情況下進行施工。

①調整枕木間距。按 670mm左右的間距調整好軌枕間距,在既有線鋼軌上打標記,然后串動軌枕位置,留出橫梁插入空位,并將多余的軌枕抽出,串動后枕木底應搗固串實。

②插入鋼橫梁。按鋼軌標記處插入鋼橫梁,并按線路中心兩邊對稱找齊。采用定位角鋼定位橫梁,同時墊好橡膠墊,上好鋼軌扣件。

③縱梁就位。封鎖區間,接觸網配合停電,在“天窗點”內利用軌道吊車將 D24施工便梁運到現場直接吊裝。前后軌道定位后,放下縱梁打緊馬腿。采用抬吊的方法,分別把便梁的兩片縱梁吊放到線路兩側的便梁支墩上。

④安裝連接板及牛腿。此時鋼軌扣件可以臨時松開,待縱梁與橫梁連接完畢后再固定鋼軌扣件,軌枕可不抽出。

⑤調整高程。便梁及軌道扣件全部安設完畢后,利用開車間隙時間調整支墩墊木,使便梁全面受載加壓,檢查便梁線路,并把螺絲全面擰緊一遍。

⑥安裝斜桿、所有聯結系統、擋砟件。組裝過程中,聯結板及牛腿上的螺栓孔要上滿螺栓,彈簧墊圈不得漏裝。

(3)便梁施工中應注意的幾個問題

①在兩軌枕的空隙處裝上鋼橫梁,上緊聯結螺栓,隨后立即搗固密實。為防止軌道短路,每次需在兩股鋼軌中的 1股下面墊上大塊絕緣橡膠板,再塞入 1根橫梁。塞入橫梁時要對準主梁聯結板并定位。橫梁采用 φ22mmU形螺栓與縱梁連接成為一整體,同時上好扣件,墊好橡膠軌墊。

②將縱梁就位在設置好的樁基支墩上,縱梁底部采用雜木板作為支座,總厚度為 50mm,將便梁縱梁的高程及平面位置精確對位,拉對角線檢查是否方正,以便于安裝斜桿。

③便梁的施工嚴格按其使用說明書中的規定進行,不得隨意減少其配件。

④牛腿及聯結板上全部螺栓應同時上緊,彈簧墊圈置于螺母及平墊圈之間。使用過程中要隨時檢查,上緊松動的螺栓。便梁上要盡可能避免鋼軌接頭,不能避免時,鋼軌接頭必須調整在橫梁上。

(4)便梁拆除、線路恢復

待下穿既有線段隧道二襯施工完畢,達到設計強度后,向監理單位和設備管理部門提出驗收申請,驗收合格后拆除便梁,恢復線路。便梁拆除作業是在便梁范圍鋼軌下補充道砟(初步夯實)后,按照 D24型便梁架設作業順序反向進行,其中支墩上的支座板在拆移縱梁時一并拆除。

2.2 強化邊仰坡

根據現場實際情況,采用 A、B組填料對既有路基邊坡進行反壓護坡處理,減緩原有路基邊坡。由上至下第一級邊坡坡率為 1∶1.5,高 8m,預留 2m平臺,第二級邊坡坡率為 1∶1.75,并采用漿砌片石施作人字形截水骨架護坡,坡腳修建高 1mM7.5漿砌片石擋墻,根據設計在路基邊坡合適位置設置抗滑樁。

2.3 防治水

隧道施工前,先在洞頂邊坡及仰坡外 5m處砌筑梯形排水溝和截水天溝;對既有線路基邊坡進行強化完成后,恢復既有路基兩側邊溝,確保雙側排水溝排水暢通,防止地表水下滲;對隧道開挖后出現的集中出水點,可在二襯施工前,臨時埋設引水管,將滲水引入排水溝,避免滲水沿邊墻流淌,破壞初期支護;二襯施工前嚴格控制防水板、止水帶、透水盲管的施工質量,保證排水通暢不滲水。

2.4 隧道施工

(1)超前支護

在 YD1K440+250～YD1K440+288處,在拱部設置 2環小導管,內環間距 20cm,外環間距 40cm,小導管采用 φ42mm無縫鋼管,管長 3m,外插角 5°,注漿以1.0MPa為終壓并持續 3min作為注漿終結控制條件。

在 YD1K440+290處施作縱向長 35m的超前大管棚,大管棚采用 φ89mm鋼花管(壁厚 5mm),共 20根,環向間距 40cm,每根管棚內設 4根 φ22mm的鋼筋,壓注 1∶1水泥砂漿。

(2)短進尺

采用上下導坑超短臺階進行開挖。上導坑開挖至設計起拱線處,利用下導坑開挖爆破后的砟墊底,用挖掘機挖出上導坑內石砟,對上導坑進行超前支護和系統支護后,清理下導坑棄砟。上下臺階的距離控制在3～5m以內,進尺嚴格控制在 1.0m以內。

(3)快封閉

隧道每開挖完成一個循環,立即對開挖面進行系統支護,使圍巖盡快封閉成環。系統錨桿采用長 350 cm,φ25mm鋼筋制作的砂漿錨桿垂直于開挖輪廓線布置,灌漿時水泥砂漿內摻入早強劑,砂漿強度為M20。鋼筋網片采用 φ8mm鋼筋,間距 20cm×20cm,提前加工好,待系統錨桿施作完成后,運至隧道內安裝,網片與錨桿外露頭及鋼架連接成整體。鋼拱架采用 I20型鋼制作,按照 0.5m/榀進行安裝,拱架安裝時注意保持拱腳穩固,拱架與系統錨桿焊接牢固。噴射混凝土嚴格按照配合比進行配制以保證強度,噴射厚度不小于設計值,混凝土表面平整。

(4)緊二襯

根據本段隧道所處的特殊地理位置,制定了二襯緊跟掌子面的施工方案。二襯模板采用大型整體式襯砌臺車,長 9m,隧道每掘進 9m,就立即施工仰拱和小邊墻,緊跟著支設襯砌臺車進行二襯施工。如果二襯影響到掌子面的掘進,則暫時停止掘進,必須保證二襯及時施工。

3 結語

鄰近既有線施工,必須把保證既有線行車安全放在第一位。羊子嶺隧道通過以上施工措施,安全順利地穿過了既有襄渝鐵路,受到了上級領導和各鐵路管理部門的一致好評。

[1]陳周斌,吳祖福,董光炎.淺埋隧道下穿鐵路的線路加固措施與效果分析[J].鐵道標準設計,2005(3).

[2]李兆平,李銘凱,黃慶華.南京地鐵車站下穿既有鐵路站場施工技術研究[J].巖石力學與工程學報,2005(6).