重載鐵路隧道近距下穿高速公路暗挖施工技術

李 力

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司， 北京 100055)

重載鐵路隧道近距下穿高速公路暗挖施工技術

李 力

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司， 北京 100055)

山西中南部重載鐵路某隧道在DK503+122處下穿山西省境內的長平高速公路，高速公路為雙向四車道，寬26 m。鐵路為單洞雙線淺埋暗挖隧道，隧道斷面開挖跨度為11.3 m，隧道下穿段埋深11.5 m。如何在鐵路隧道開挖、支護施工過程中，確保高速公路的正常運營，嚴格控制路面的沉降、變形，是本工程的重點和難點。通過采取大管棚超前支護、CRD法開挖及監控量測等措施，保證了高速公路的正常運營及鐵路隧道的施工安全。

重載鐵路 下穿 高速公路 監控量測

1 工程概況

山西中南部鐵路通道為30 t軸重，設計時速120 km。某隧道位于山西省長治市壺關縣境內，全長1 789 m。隧址區為低山丘陵區，地形起伏較小，發育有溝谷，相對高差60 m左右，最大埋深42 m，地表植被發育。該隧道在DK503+122處下穿長平高速公路，公路與鐵路交角為26.9°，公路寬26 m，為雙向四車道，公路路面距隧道拱頂最小埋深11.5 m，隧道凈高7.7 m，凈寬9.9 m，下穿高速公路段長度為80 m。

穿越段地質條件主要為頁巖，灰褐色—褐黃色，節理裂隙發育，強風化，呈碎塊狀；頁巖夾砂巖，強風化，受地質構造影響，構造節理及風化裂隙很發育，巖體破碎。地下水主要為碎屑巖風化裂隙水、巖溶裂隙水，水量貧乏。

隧道與公路的位置關系如圖1所示。

圖1 鐵路隧道與長平高速公路位置關系

2 工程的重點和難點

本工程下穿的長平高速公路，為山西省高速網和長治市公路網中重要的組成部分，車流量大，車速快。為保證下穿段隧道施工期間高速公路的絕對行車安全，必須嚴格控制公路路面的沉降變形。本段隧道洞頂覆土淺，地質條件較差，如何制定安全有效的暗挖施工技術，保證隧道施工及結構安全，順利穿越高速公路成為本工程的難點。

3 施工方法及主要的支護措施

3.1 超前管棚支護

為保證隧道穿越高速公路段的隧道施工安全及公路的運營安全，在暗挖隧道DK503+082～DK503+162共80 m范圍，在隧道拱部132°范圍采用φ108管棚超前支護，管棚環向間距40 cm。管棚每節長15 m，搭接長度不小于3 m，鋼管上鉆注漿孔，孔徑10～16 mm，孔間距15 cm，呈梅花形布置，尾部留不鉆孔的止漿段110 cm。為提高管棚的整體剛度和支護效果，內設鋼筋籠，鋼筋籠由4根φ22主筋和固定環組成。管棚施工的工藝流程如圖2所示。

圖2 管棚施工工藝流程

管棚施工前先進行護拱施工，并預埋孔口管，長管棚采用管棚鉆機鉆孔并頂進鋼管，施工時用儀器對每根導向管進行方向和角度控制，鋼管軸線與襯砌外緣線夾角1°～3°，施工中采用測斜儀精心精確定位，保證施工精度。

采用KBY50/70注漿泵進行壓漿，漿液采用1∶1水泥漿，注漿壓力為0.5～1.5 MPa，個別注漿孔達到2 MPa，即注漿終壓達到設計要求時，注漿速度應大于5 L/min，持續10 min后結束注漿。

為提高管棚的支護效果，鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長15 cm，同一斷面內接頭數量不得超過總鋼管數的50%。管棚末端必須與襯砌鋼架有效連接，形成整體。同時掌握好注漿壓力，避免造成公路路面的隆起。

3.2 開挖方法

隧道下穿高速公路段為Ⅴ級圍巖，在超前管棚支護施做完畢后，進行隧道開挖，開挖采用CRD法施工，工序如圖3所示。

圖3 CRD法施工工藝流程(單位：m)

(1)利用上一循環架立的鋼架施做超前小導管支護；弱爆破開挖①部；封閉①部工作面；施做①部導坑周圍的初期支護和臨時支護，即初噴4 cm厚混凝土，架立I18工字鋼臨時鋼架，并設砂漿錨桿；導坑底部平整度壓實后，施做①部臨時仰拱，安設I18工字鋼橫撐；復噴混凝土至設計厚度后，打設超前小導管并注漿。

(2)在滯后①部一段距離后，弱爆破開挖②部；封閉②部工作面；施做②部導坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴4 cm厚混凝土，架立I18工字鋼臨時鋼架，并設砂漿錨桿；導坑底部平整壓實后，施做②部臨時仰拱，安設I18工字鋼橫撐；復噴混凝土至設計厚度。

(3)開挖③部并施做導坑周邊的初期支護和臨時支護，步驟及工序同①部。

(4)開挖④部并施做導坑周邊的初期支護和臨時支護，步驟及工序同②部。

(5)在滯后④部一段距離后，弱爆破開挖⑤部；隧底周邊部分初噴4 cm厚混凝土；接長初支鋼架及I18工字鋼臨時鋼架，施做支護仰拱，復噴混凝土至設計厚度。

(6)開挖⑥部并施做導坑周邊的初期支護和臨時鋼架，步驟及工序同⑤部。

(7)逐段拆除靠近已完成二次襯砌部分8～10 m范圍的中隔墻底部工字鋼單元，澆筑Ⅰ部仰拱。

(8)根據監控量測結果，待初期支護收斂后，拆除I18工字鋼臨時鋼架及橫撐，利用襯砌模板臺車一次性澆筑Ⅱ部襯砌。

施工注意事項：①堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則；②初期支護噴射混凝土強度達到設計強度的70%以上方可進行下一步開挖施工；③為保證鋼架基礎穩定，應及時打設鎖腳錨桿，鋼架間采用縱向鋼筋連接；④小炮開挖或人工開挖，嚴格控制藥量；⑤臨時鋼架拆除必須在監控量測確定圍巖變形穩定滯后進行，拆除時應加強觀測并做好安全防護。

3.3 襯砌支護

隧道初期支護全環噴射25 cm厚C25混凝土，全環設置鋼筋網，縱向鋼筋采用φ6，環向鋼筋采用φ8，網格間距20 cm×20 cm。拱墻設置錨桿，錨桿長3.5 m，間距0.75 m×0.75 m。初支內全環設置I20型鋼鋼架，縱向間距0.5 m。

隧道二次襯砌采用45 cm厚的C35鋼筋混凝土，主筋采用φ22的HRB335鋼筋，間距200 mm。

4 監控量測及效果檢驗

4.1 監控量測

現場監控量測是“新奧法”設計施工的重要組成部分，施工須根據監控量測情況實行動態控制。為了動態掌握圍巖的變化和支護結構的穩定狀態，要進行現場監控量測，通過分析與判斷量測數據，對圍巖支護體系的穩定狀態進行預測并據此確定相應的施工措施，確保支護體系的穩定及施工人員的安全。

洞內測點布置：橫斷面上在拱頂、最大跨度處、拱腳處及臨時鋼架交點處，布置測點，縱向每5 m設置一處，測量范圍DK503+070～DK503+160。

路面測點布置：橫斷面測量范圍為路面中線左右側各30 m范圍，測點間距3 m。縱向為交叉點前后各40 m范圍設置監測點，監測點間距為5 m，靠近公路下方加密。

在隧道開挖距公路交叉點40 m時開始觀測，在隧道開挖到公路下方時，根據量測變化可調整至一天1到3次，待隧道通過公路，施做完二次襯砌且沉降穩定后停止量測。

4.2 效果檢驗

根據對高速公路路面及隧道拱頂的監控量測，交叉點(鐵路里程DK503+122)處最大沉降量為11 mm，洞內拱頂最大沉降為13 mm，均小于規定要求，有效控制了高速公路的路面沉降，保證了高速公路的正常運營及鐵路隧道的安全施工。

[1] TB10003—2005 J449—2005鐵路隧道設計規范[S]

[2] TZ204—2008鐵路隧道工程施工技術指南[S]

[3] 賈英凱.觀音堂隧道下穿連霍高速公路施工技術[J].鐵道標準設計，2009(11)：105-107

ExcavationConstructionTechnologyofHeavyRailwayTunnelUnder-crossingExistingHighwayClosely

LI Li

2013-11-01

李 力(1980—)，男，工程師。

1672-7479(2014)01-0047-02

U445

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