暗挖隧道下穿既有鐵路施工工藝

韓連喜

【摘 要】本文著重闡述了莞惠城際軌道交通GZH-7標(biāo)區(qū)間暗挖隧道7次下穿既有鐵路的技術(shù)控制，保證了在隧道施工過(guò)程中對(duì)既有鐵路實(shí)施有效保護(hù)，避免了國(guó)家財(cái)產(chǎn)損失及施工作業(yè)人員人身安全事故的發(fā)生，安全順利的完成了下穿既有線施工任務(wù)。

【關(guān)鍵詞】隧道下穿既有線鐵路施工；線路加固措施

一、工程概述

1.1、工程概況

本段區(qū)間隧道下穿廣深、京九等既有鐵路線，下穿廠房、居民建筑及道路，隧道右線全長(zhǎng)2419.82m，左線全長(zhǎng)2441.163m。

該范圍內(nèi)設(shè)置DK45+176施工豎井DK45+805施工豎井。本區(qū)間線路單一，為單線單洞隧道，軌面以上凈空均采用8m，凈空橫斷面面積為42.5m2。線路平面曲線半徑800m，區(qū)間左右線間距為15.3～20.24m。隧道最大線路縱坡為30.0‰，最小縱坡為2.0‰，豎曲線半徑10000m，隧道埋深7.6～51.1m。設(shè)計(jì)時(shí)速160Km/h。本段隧道采用淺埋暗挖法及噴錨構(gòu)筑法施工。

1.2、地質(zhì)情況

本段場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，上覆第四系人工堆積層（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）、下伏基巖為前震旦系（Pz1）混合片麻巖。

沿線地下水主要為第四系地層中的孔隙水和基巖裂隙水。第四系孔隙水，主要賦存于第四系地層中，地下水位埋深0.0～6.5m，高程0.0～19.42m，其補(bǔ)給方式主要由大氣降水補(bǔ)給，排泄以大氣蒸發(fā)為主。基巖裂隙水，主要賦存基巖的裂隙中，水量不大，一般略具承壓性，埋深變化較大。

1.3、下穿既有鐵路施工方法簡(jiǎn)述

礦山法隧道下穿既有鐵路段，隧道主要穿越弱風(fēng)化混合片麻巖。根據(jù)隧道斷面形式、埋深及所處地質(zhì)條件，本段隧道采用礦山法施工，斷面形式為單線單洞馬蹄形斷面，結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌。在Ⅲ級(jí)圍巖段采用臺(tái)階法加臨時(shí)仰拱施工并結(jié)合洞內(nèi)注漿止水輔助措施；在Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖段采用CD工法開(kāi)挖，洞內(nèi)上半斷面注漿，并打設(shè)超前大管棚。

二、主要技術(shù)措施

2.1、總體技術(shù)措施

1）穿越前，采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)穿越地段地下做詳盡地下勘探，徹底摸清地下障礙物情況，排除意外因素。

2）隧道開(kāi)挖前進(jìn)行洞內(nèi)止水注漿，施工中應(yīng)堅(jiān)決杜絕水土的大量流失，遇有險(xiǎn)情應(yīng)馬上停止開(kāi)挖，及時(shí)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)、加固地層。

3）隧道下穿既有鐵路線前，采用吊軌及縱橫工字鋼梁加固法對(duì)既有鐵路進(jìn)行線路加固。

4）圍巖變形過(guò)大或初期支護(hù)變形不收斂，又難以及時(shí)補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，可設(shè)置臨時(shí)仰拱或橫撐，必要時(shí)提前施作二次襯砌，此時(shí)二次襯砌應(yīng)予加強(qiáng)。

5）下穿過(guò)程中應(yīng)對(duì)下穿鐵路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)反饋的信息及時(shí)優(yōu)化調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，做到信息化動(dòng)態(tài)施工管理。

6）穿越既有鐵路，存在一定的施工風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)有可能發(fā)生的一些突發(fā)事件，從管理、技術(shù)和組織等方面分析，制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

7）鑒于沉降要求嚴(yán)格，建議廣深鐵路一、二線限速80km/h行駛，廣深鐵路三、四線限速60km/h行駛，東莞疏解線、東莞東南聯(lián)絡(luò)線限速45km/h行駛。

2.2、洞內(nèi)具體施工方法

2.2.1 區(qū)間隧道在GDK50+312（GDZK50+293）、GDK50+357 （GDZK50+339）、 GDK50+472（GDZK50+451）下穿廣深鐵路一、二、四線、京九疏解線、廣深鐵路三線，拱頂位于W2弱風(fēng)化混合片麻巖層，拱頂覆土28～34m，洞內(nèi)采用以下措施：

（1）超前預(yù)報(bào)；

（2）超前支護(hù)：

（3）采用臺(tái)階加臨時(shí)仰拱開(kāi)挖工法；

（4）采用徑向注漿堵水，具體里程為：左線GDZK50+265～GDZK50+520，右線GDK50+225～GDK50+557，徑向加固隧道周邊5m范圍內(nèi)圍巖。

（5）監(jiān)控量測(cè)

2.2.2區(qū)間隧道在GDK51+013（GDZK51+045）下穿東莞疏解線，拱頂位于W3強(qiáng)風(fēng)化凝灰質(zhì)粉砂巖，拱頂覆土約22m，洞內(nèi)采用以下措施：

（1）超前預(yù)報(bào)；

（2）超前支護(hù)：

①超前大管棚支護(hù)

②超前小導(dǎo)管支護(hù)

③上半斷面深孔注漿底層加固

（3）采用CD（中隔壁）法開(kāi)挖工法；

（4）監(jiān)控量測(cè)

2.2.3區(qū)間隧道在GDK51+123（GDZK51+154）下穿東莞東南聯(lián)絡(luò)線，拱頂位于W4全風(fēng)化凝灰質(zhì)粉砂巖，拱頂覆土約16m，洞內(nèi)采用以下措施：

（1）超前預(yù)報(bào)；

（2）超前支護(hù)：

（3）采用CD（中隔壁）法開(kāi)挖工法；

（4）監(jiān)控量測(cè)

2.3、洞外具體措施

2.3.1吊軌及縱、橫向工字鋼梁加固隧道下穿既有鐵路線之前先進(jìn)行線路加固，采用吊軌及縱、橫向工字鋼梁加固法。加固段全部換成長(zhǎng)木枕，并在軌底增設(shè)墊板，以加固軌面。抽換枕木，加固前先要慢行，將線路混凝土枕轉(zhuǎn)換為木枕，抽換采用隔六換一，抽換木枕振搗密實(shí)后，再抽換臨近的鋼筋混凝土枕。吊軌三根一組，兩端延伸出橋體的長(zhǎng)度不應(yīng)小于10m。縱、橫梁均采用Ⅰ140b工字鋼，其相互連接采用Φ22-U螺栓連結(jié)在一起。

2.3.2跟蹤注漿加固

采取跟蹤注漿加固的措施，對(duì)莞惠線外輪廓左右側(cè)20米范圍內(nèi)的既有線路進(jìn)行跟蹤注漿加固，加固平均深度10米；注漿孔布置應(yīng)由地表傾斜，向既有線路基下部設(shè)置，注漿管與水平面傾角不應(yīng)小于30°，鉆孔布置呈圓形，保證注漿充分，不留死角。路基下部跟蹤注漿，應(yīng)與路基及軌面監(jiān)控量測(cè)同步進(jìn)行，出現(xiàn)異常情況及時(shí)采取相應(yīng)措施。

2.3.3監(jiān)控量測(cè)

成立專門的監(jiān)測(cè)小組，加強(qiáng)洞內(nèi)、洞外影響范圍內(nèi)的路基與軌面沉降監(jiān)測(cè)工作。

（1）監(jiān)測(cè)范圍及測(cè)點(diǎn)布設(shè)

路基與軌面沉降監(jiān)測(cè)在開(kāi)挖面（2～3）B（B為毛洞寬度）處開(kāi)始進(jìn)行，直到開(kāi)挖面后方（3～5）B，沉降基本停止時(shí)結(jié)束；路基沉降點(diǎn)按每點(diǎn)/10米設(shè)置，軌面沉降點(diǎn)按每點(diǎn)/5米設(shè)置。

（2）監(jiān)測(cè)頻率及控制目標(biāo)

沉降點(diǎn)監(jiān)測(cè)頻率為4次/天；隆起量小于4mm/d，沉降量小于10mm/d，最終變形量控制在+10～-20mm。

（3）處理措施

監(jiān)測(cè)數(shù)值在允許值范圍內(nèi)時(shí)，按照設(shè)計(jì)工法正常施工；監(jiān)測(cè)數(shù)值超出允許值范圍時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整工法，加密監(jiān)測(cè)頻率，判斷變化趨勢(shì)，趨于穩(wěn)定時(shí)，保持該工法進(jìn)行施工；如調(diào)整工法后仍不能穩(wěn)定變化趨勢(shì)，立即停止施工，經(jīng)多方研究出可行方案后再進(jìn)行施工。

三、結(jié)論

主要穿越弱風(fēng)化混合片麻巖、下穿既有鐵路線時(shí)，對(duì)于斷面形式為單線單洞馬蹄形斷面，結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌的礦山法隧道，在Ⅲ級(jí)圍巖段采用臺(tái)階法加臨時(shí)仰拱施工并結(jié)合洞內(nèi)注漿止水輔助措施；在Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖段采用CD工法開(kāi)挖，洞內(nèi)上半斷面注漿，并打設(shè)超前大管棚，能夠保證既有鐵路線運(yùn)營(yíng)安全和隧道施工安全。

穿越鐵路線以前，必須采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)穿越地段地下做詳盡地下勘探，徹底摸清地下障礙物情況，排除意外因素。

隧道開(kāi)挖以前要進(jìn)行洞內(nèi)止水注漿，施工中應(yīng)堅(jiān)決杜絕水土的大量流失，遇有險(xiǎn)情應(yīng)馬上停止開(kāi)挖，及時(shí)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)、加固地層。

隧道下穿既有鐵路線以前，必須按照加固方案對(duì)既有鐵路進(jìn)行線路加固，并得到相關(guān)方的確認(rèn)。

下穿過(guò)程中應(yīng)對(duì)既有線路進(jìn)行跟蹤注漿、進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)反饋的信息及時(shí)優(yōu)化調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，做到信息化動(dòng)態(tài)施工管理。

【參考文獻(xiàn)】

1）《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）（2006年版）

2）《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）（2008年版）

3）常平～常平東區(qū)間GDK809.00～GDK51+339.000礦山法區(qū)間隧道主體結(jié)構(gòu)莞惠施SD-07-10

4）鐵道部文件《鐵建設(shè)（2010）120號(hào)》。