淺埋隧道小角度下穿既有鐵路方案研究

方 健

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都610031)

1 工程概況

重慶至利川鐵路是在建滬漢蓉快速客運通道的重要組成部分，西起重慶市，向東途經長壽區、涪陵區、豐都縣和石柱縣，止于湖北省利川市，線路全長264.4 km。渝利鐵路在重慶北站實施客貨分流，貨運列車經貨車外繞線至唐家沱車站后通過新建唐家沱聯絡線在胡豆堡線路所接入渝利鐵路正線。

唐家沱聯絡線右線自唐家沱車站引出后，以望山丘隧道下穿既有渝懷鐵路，聯絡線右線在隧道出口外120 m與聯絡線左線并行后采用80 m鋼桁梁上跨渝宜高速公路。

望山丘右線隧道位于位于重慶市江北區境內，單線隧道，全長312 m。唐家沱右聯絡線與既有渝懷鐵路交叉(LTXDK33+753=K33+790)，夾角為32°，下穿的既有鐵路為挖方段路基，位于R=2 400 m的曲線上。該隧道為淺埋隧道，既有鐵路軌面標高與新建鐵路軌面標高的高差約為13 m，隧道拱頂高程與既有路肩高程的高差不足5 m。

2 下穿方案研究

既有鐵路處施工是鐵路局安全管理的重中之重，新建隧道下穿既有鐵路路基施工既要保證既有鐵路的運營安全，同時又要保證隧道自身的施工安全。由于隧道拱頂距離既有路肩高差不足5 m，且巖性以泥巖為主，裂隙水滲漏較大，為Ⅴ級圍巖，地質條件較差。既有渝懷鐵路又位于高路塹挖方地段，采用常規支護措施施工隧道是無法保證既有鐵路運營安全和施工安全的，而新建鐵路的線路標高由于受下穿既有鐵路后上跨高速公路的凈高控制，沒有進一步優化調整的條件，因此需要結合實際情況確定切實可行的實施方案，重點研究了組合D型便梁加固方案。對新建隧道下穿段上方的既有鐵路路基采取D型便梁加固后暗挖施工隧道，隧道下穿渝懷鐵路段采用留核心土臺階法非爆施工，隧道超前支護采用108大管棚內置鋼筋籠及42超前小導管配合支護，初期支護全環采用I 18型鋼鋼架，縱向間距為0.5 m一榀，襯砌類型為V級A型加強復合襯砌，嚴格遵守“短進尺，不爆破，強支護，勤勘測，緊襯砌”的原則進行施工。

3 組合D便梁加固方案介紹

3.1 D型便梁的技術特性

D型施工便梁采用下承板梁結構，按鐵路“中－活載”和“建限－1”限界進行設計，適用于單線和雙線，直線和曲線(R≥400 m)，行車限速為60 km/h，具有運輸和拆裝方便的特點。D型施工便梁分為D12、D16甲、D20和D24四種型號，跨度分別為12.06 m、16.08 m、20.1 m和24.12 m。交叉處既有鐵路曲線半徑R=2 400，D型便梁在曲線地段單線R≥900 m、外軌超高小于100 mm時，縱梁取高位、中位、低位均可，便梁定位線至縱梁中線距曲線內側為2 250 mm，曲線外側為2 210 mm，具體見圖1、圖2。

圖1 D型便梁構造圖

圖2 D型便梁橫斷面

3.2 D型組合便梁設計

新建隧道在下穿既有鐵路段設計為Ⅴ級A型加強復合襯砌，隧道結構橫斷面寬度為8.0 m，隧道與既有鐵路夾角為32°，其結構順既有線路方向投影長度8/sin32°=15.1 m，D型便梁采用2 m×2 m挖孔樁支墩，順既有線路方向投影長度2+2/tg32°=5.2 m，因此選擇主跨為24 m的D型便梁，組合D型便梁布置圖見圖3。

圖3 組合D型便梁布置圖

由于線路斜交角度較小，單跨24 m的D型便梁無法對稱布置，兩側24 m的D型便梁縱向錯位值為L=4.46/tg32°=7.14 m，為滿足該范圍內安裝橫梁的要求，在24 m跨D型便梁兩側配置16 m跨D型便梁做為邊跨。由于D型便梁支點位置不對稱，同一根橫梁兩側的縱梁豎向變形不一致，線路兩側支撐強度存在差異，為確保列車運營安全，并對組合D型便梁結構進行了仿真動力特性分析，根據分析計算成果，組合D型便梁結構的位移、撓度及列車舒適性均滿足相關規范要求。

4 結束語

渝利鐵路唐家沱聯絡線望山丘右線隧道小角度下穿既有渝懷鐵路路基段，合理的采用了組合D型便梁加固既有鐵路，確保了既有鐵路的運營安全以及施工安全。隨著我國鐵路建設的快速發展，新建或改建線路與既有鐵路交叉的情況越來越多，研究采用的組合D型便梁加固技術，對以后類似工程具有一定的借鑒意義。