淺埋大斷面黃土隧道下既有穿鐵路施工技術

摘 要：隨著鐵路建設的跨越式發展和中長期鐵路網發展規劃的實施及隧道修建技術的進步，一些地質條件復雜，工程難度大的隧道和鐵路將會投資修建，黃土地區的鐵路隧道施工因特殊的土質也存在一些特殊性。在高橋隧道下穿南同蒲既有鐵路的施工中，施工人員根據黃土特性又花了施工方案，綜合性的利用多種施工方法解決了大斷面黃土隧道下穿構筑物施工中安全施工和保證進度的問題，有效的控制了洞外和洞內的沉降變形，保證了下穿隧道的快速施工和鐵路的安全運行，具有良好的借鑒意義。

關鍵詞：黃土隧道 下穿鐵路 施工技術

中圖分類號：U44 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0052-02

高橋隧道位于陜西潼關，全程1450 m，開挖斷面172 m2，為雙線黃土隧道，隧道進口處與南同蒲線相隔，出口處位于磨溝右岸陡坡，下穿南同蒲線和磨溝大橋連接，交通十分不便。在高橋隧道下穿南同蒲既有鐵路的施工中，施工人員將雙層支護形式的雙側逼到洞開挖法優化為雙側支護形式的弧形導洞三臺階七步開挖法，并結合仰拱與二次襯砌緊跟法，科學的解決了施工進度與安全間的矛盾。本文以該工程為例，分析了淺埋大斷面黃土隧道下既有穿鐵路的施工技術，希望能對廣大同行提供借鑒。

1 確定下穿方案

高橋隧道下穿段埋深較淺，和南通莆鐵路的相交角度較小，施工長度較長，且該段位于小半徑曲線與傍山深路塹內，左側為五級高邊坡，偏壓嚴重，設計方案一直在優化。

1.1 原設計方案

高橋隧道出口DK349+410～+500為V級圍巖，下穿同蒲鐵路段，采用彈孔跨度64 m的八七鐵路應急搶修鋼梁架空鐵路，將梁置于隧道開挖輪廓外的群樁基礎上，在架空線路的情況下以雙側壁導洞法暗挖通過，既有鐵路以15 km/h的最大速度維持運行。初期以0.35 m厚度噴混凝土層支護，以1榀/0.6 m的間距全面鋪設I25 a鋼架；二次襯砌采用0.8 m厚的鋼筋混凝土結構。

1.2 最終優化方案

超前支護：采用Φ159管棚進行洞內超前支護，并往鋼管內壓注水泥漿。于管棚拱部120°范圍內鋪設Φ159鋼管，每根鋼管長100 m，壁厚6 mm，環向間距20 cm。自DK349+407處做至DK349+507段。

初期支護：采用雙層支護，初期支護采用全斷面噴射0.35 m厚的混凝土，在拱墻上掛Φ8鋼筋網，網格間距為20 cm×20 cm，于全斷面設I25a鋼架，間距2榀/米，于邊墻設常4 m的Φ22砂漿錨桿，間距1 m，梅花形分布；初期支護，于么分布隧道兩側鋼架的分節處設置4根4 m長Φ2鎖腳錨管，并在上臺級二次支護鋼架拱角處埋設兩根3.5 m長的Φ42鎖腳錨管；二次支護為0.25 m厚度C25噴混凝土，于全斷面設I20a型鋼，間距0.6 m/榀，以Φ42鋼管連接鋼架，環向間距為1 m，并設雙層Φ8鋼筋網片，間距20×20 cm。

二次襯砌：使用0.5 m厚的鋼筋混凝土，并于內外側每處布置兩根2Φ25@200 mm主筋。

管幕工作室地段的施工：于DK349+399～407段作管幕工作室，長8 m，工作室比隧道擴大0.8 m，在施工前先對120 m內的鐵軌進行每側以7扣P50軌加固。管幕工作室的原設計為雙側壁導洞法開挖，但由于雙側壁導洞法有初期支護，支撐處難以進行施工，且雙側壁導洞中部接近7 m的開挖高度遠大于管幕工作室所需的5 m。因此，為保證施工安全和施工進度，在DK349+395～415段做長20 m，間距0.35 m的Φ108管棚進行與加固，以弧形導洞法開挖管幕工作室地段。

下穿段的施工。

（1）Φ159長管棚的施工：由于高橋隧道下穿段的圍巖為新黃土，無法采用水鉆鉆孔，因此，在下穿段采用了風動導向跟管鉆進施工技術，將Φ159鋼管加工為若干節鉆桿，每節長6 m，用水平導向鉆機將鉆桿鉆入，以空氣壓縮機將鉆渣吹出，有線導向儀控制打設精度。

（2）雙層支護弧形導洞法的施工。

①上臺階弧形導洞的開挖和支護：上臺階每循環開挖0.5 m，核心土與兩側拱角采用挖掘機挖掘，拱部采用人工挖掘。上臺階開挖高度約4 m，長度約4 m，核心土距離拱頂1.5 m左右，核心土兩側局開挖約2 m。開挖后，噴射0.04 m厚混凝土，架設I25a鋼架，并在鋼架拱腳30 cm高度上設置四根4 m常的鎖腳錨管，將鎖腳錨管牢固的焊接在鋼架上，并在預設位置埋設2根二次支護拱角的鎖腳錨管。掛設鋼筋網片，噴射初期支護混凝土，二次支護可依據初期支護的長度跟進。

②中臺階左側與下臺階右側邊墻的開挖與支護：上臺階超出前中臺階約4 m厚，交錯開挖下臺階右側與中臺階左側邊墻，每次1～2榀，使拱部初期支護不會同時懸空，并及時安裝拱架、掛網，噴射混凝土，中臺階的長度設置在3 m左右。中臺階右側、下臺階左側邊墻的開挖同上。

③仰拱的開挖與支護：下臺階開挖長度約5 m時，停止挖掘，并封閉掌子面，開挖仰拱。分兩次開挖，每次開挖2.5 m，及時進行初期和二次支護，然后進行二次襯砌，填充混凝土。下臺階長度再有5 m時，重復以上施工。

④二次襯砌的施工：當仰拱填充長度至8.9 m時，架設鋼管架工作平臺，安裝防水板和二次襯砌鋼筋。檢查合格后查處鋼管件，并用臺車澆筑二次襯砌混凝土，段長度8.9 m。

2 變形控制措施

（1）拱部開挖進尺采用間距1榀鋼拱架控制，中下臺階邊墻的開挖進尺采用間距1～2榀鋼拱架控制，左右較粗開挖，避免初期支護懸空。

（2）底部一次開挖長度為4～5榀間距，控制在2.5 m以內。

（3）上臺階長度不超過4 m，中臺階不超過3 m，下臺階不超過2 m。佯攻距離上臺階掌子面的最大距離不超過14 m，二次襯砌距離上臺階掌子面的最大距離不超過18 m。

（4）基礎開挖和擴大拱角采用人工開挖，并保證不吵瓦，無浮渣、虛土，并在鋼板底部設置混凝土墊塊和縱向焊接32槽鋼。

（5）初期支護鋼架設置4根鎖腳錨管，且安設角度不小于45°，不短于4 m，與鋼架焊接。

（6）開挖后，及時設立拱架，噴射混凝土，架設橫撐并封閉成環。

（7）在開挖和初期支護中，嚴格管理施工用水，禁制初期支護基礎被浸泡，嚴防整體下沉。隧道洞頂的陷穴、暗管、暗溝、沖溝、人工洞穴進行及時回填，高出地表約0.3 m做防水處理。

3 結語

下穿鐵路和公路的隧道工程，需要和相關部門進行多次協調，上移施工方案，從而耗時比較長，嚴重延長了施工工期，因此，根據現場條件設置斜井，建立作業面，保證下穿段之外工程的不間斷施工，是保證工程進度和工程質量的有效途徑。

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