下穿天巉公路近接隧道施工技術(shù)

付志華

(中鐵十九局集團(tuán)有限公司第一工程公司，遼寧 遼陽(yáng) 111000)

下穿天巉公路近接隧道施工技術(shù)

付志華

(中鐵十九局集團(tuán)有限公司第一工程公司，遼寧 遼陽(yáng) 111000)

寶蘭客專中川隧道近距離下穿天巉公路，隧道頂距離公路路面僅有6.07 m，而隧道開挖寬度達(dá)到15.02 m。在如此大斷面、小凈距情況下進(jìn)行隧道開挖，必須采取可靠措施既要保證新建鐵路隧道施工安全，又要使公路保持運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，不產(chǎn)生較大的沉降。工程采用大管棚超前支護(hù)、簡(jiǎn)易棧橋等措施保證了施工安全，對(duì)類似工程有借鑒意義。

隧道；近接施工；超前支護(hù)；臨時(shí)棧橋

隨著我國(guó)鐵路網(wǎng)規(guī)模和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的提高，出現(xiàn)了大量新建鐵路隧道下穿既有公路。在淺埋條件下，隧道施工措施選擇不當(dāng)可能會(huì)引起過(guò)大的地表沉降甚至造成塌方，從而危及公路行車安全。李健等介紹了福建永寧高速公路虹橋隧道淺埋軟弱圍巖進(jìn)口段采用大管棚超前支護(hù)、臨時(shí)改道和加強(qiáng)監(jiān)測(cè)等措施順利下穿省道公路307 線[1]；賈英凱以鄭西客專下穿連霍高速公路為背景，敘述了下穿施工安全保證措施[2]；雷位冰分析了溫福鐵路下穿同三高速施工時(shí)的工程特點(diǎn)，提出了采用合理開挖方法和減震爆破方案[3]。本文結(jié)合中川隧道下穿天巉公路的實(shí)際情況，采用超前支護(hù)措施和臨時(shí)路面加固技術(shù)，為同類工程施工提供借鑒。

1 工程概況

中川隧道位于定西市通渭縣碧玉鄉(xiāng)碧玉村境內(nèi)，起止里程樁號(hào)為IDK848+500～I(xiàn)DK852+105，全長(zhǎng)3 605 m。其出口段下穿天巉公路，平面夾角38°34′18″，斜交長(zhǎng)度為23.68 m，覆土厚度為6.07 m。為保證公路正常運(yùn)營(yíng)和行車安全，中川隧道IDK851+950～I(xiàn)DK852+040采用暗挖法施作，長(zhǎng)度90 m。隧道與線路的平面關(guān)系見(jiàn)圖1。

本段隧道采用初期支護(hù)加兩層襯砌的結(jié)構(gòu)形式，初期支護(hù)全斷面設(shè)Ⅰ22a型鋼鋼架，鋼架間距0.6 m，30 cm厚C25濕噴混凝土；一次襯砌采用C35格柵鋼架混凝土，鋼格柵間距0.6 m，厚度30 cm；二次襯砌采用50 cm厚C35鋼筋混凝土。隧道橫斷面見(jiàn)圖2。

圖1 隧道與公路平面關(guān)系

2 隧道超前支護(hù)施工

為保證天巉公路的安全，在隧道拱部150°范圍縱向布設(shè)3段?108 mm管棚，下穿段長(zhǎng)度為50 m，公路兩側(cè)長(zhǎng)度30 m，管棚環(huán)向間距3根/m，外插角1～3°，縱向搭接長(zhǎng)度10 m；管棚間內(nèi)插?42 mm超前小導(dǎo)管，L=3.5m，環(huán)向間距0.3m，外插角10～15°，縱向搭接不小于1m。

2.1 大管棚施工工藝

2.1.1 管棚工作室

為保證鉆設(shè)管棚的作業(yè)空間，在IDK852+040～+045、IDK852+025～+020和IDK851+980～+985設(shè)3處管棚工作室，長(zhǎng)5 m，工作室比正常開挖半徑擴(kuò)大65 cm。為保證鉆進(jìn)精度，在管棚工作室端部架設(shè)4榀I20a拱架，鋼架外緣設(shè)?133 mm×4 mm導(dǎo)向鋼管。

根據(jù)管棚施工的機(jī)械設(shè)備情況，在開挖至管棚施工段時(shí)，預(yù)留下臺(tái)階不開挖，作為管棚和導(dǎo)向墻施工平臺(tái)。

圖2 隧道斷面圖(單位：cm)

2.1.2 管棚制作

管棚采用?108 mm鋼管制作，管壁鉆?16 mm注漿孔，梅花型布置，孔間距為15 cm，鋼管尾留110 cm不鉆孔的止?jié){段，鋼管加工成4 m和6 m長(zhǎng)的兩種規(guī)格。編號(hào)為單號(hào)的采用鉆孔的鋼花管，編號(hào)為偶數(shù)的采用普通不鉆孔鋼管。

2.1.3 鉆孔

作業(yè)平臺(tái)采用方木按“井”字形搭設(shè)，順序由下向上、由兩邊向中間，根據(jù)孔位依次搭好。方木間以扒釘連接牢固，防止在鉆孔時(shí)鉆機(jī)擺動(dòng)、傾斜、不均勻下沉而影響鉆孔質(zhì)量。鉆孔直徑為?127 mm，鉆孔平面誤差不大于5 cm。

2.1.4 下管、放鋼筋籠

為改善管棚受力條件，相鄰孔位第1節(jié)分別采用4 m和6 m長(zhǎng)鋼管，相鄰鋼管接頭錯(cuò)開距離不小于1 m。為增加管棚的抗彎能力，鋼管中增設(shè)由4根?22 mm主筋和固定環(huán)組成的鋼筋籠。

2.1.5 注漿

采用全孔壓入式向大管棚內(nèi)壓注水泥漿，選用KBY50/70型注漿泵注漿。注漿前先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)，確定注漿參數(shù)及外加劑摻入量后再用于實(shí)際施工。注漿按先下后上、先稀后濃的原則注漿。注漿量由壓力控制，達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后，停止注漿。注漿完成后及時(shí)清除管內(nèi)漿液，并用M7.5水泥砂漿緊密充填，增強(qiáng)管棚的剛度和強(qiáng)度。

2.2 超前小導(dǎo)管施工

為提高加固效果，在大管棚間增加超前小導(dǎo)管注漿。小導(dǎo)管采用?42 mm、壁厚3.5 mm的熱軋無(wú)縫鋼管，鋼管長(zhǎng)度為3.5 m；縱向水平搭接長(zhǎng)度為1.0 m，外插角為10～15°，環(huán)向間距30 cm。

超前小導(dǎo)管注漿采用KBY50/70型注漿泵，注漿壓力為0.5～1.0 MPa，漿液采用水泥砂漿，水灰比0.5∶1(重量比)，注漿范圍按開挖輪廓線外0.3～0.5 m設(shè)計(jì)并且漿液在地層中均勻擴(kuò)散，止?jié){盤為5～10 cm厚噴射混凝土封閉，防止跑漿。

3 路面防護(hù)

隧道開工前，在中川隧道下穿的天巉公路段落路面頂部鋪設(shè)鋼棧橋，在隧道下穿的施工期間，所有過(guò)往車輛必須全部在棧橋上通行，待隧道下穿段二次襯砌完成后，方可撤走棧橋并恢復(fù)正常通行。棧橋按照單行道設(shè)計(jì)，寬度4 m，長(zhǎng)度24 m，本段天巉公路橫向未被棧橋覆蓋部分，兩端用硬質(zhì)圍擋維護(hù)起來(lái)，以免車輛誤入，棧橋一次只允許一輛車通過(guò)，在棧橋兩端設(shè)置值班崗樓，24 h對(duì)過(guò)往車輛進(jìn)行交通疏導(dǎo)，防護(hù)平面布置見(jiàn)圖3。

圖3 棧橋平面布置

棧橋共計(jì)分3部分，各部分之間緊密焊接，下部用2層15 mm厚鋼板焊接在一起，中部為均勻鋪設(shè)的12根H60×300(17×12)型鋼，工字鋼頂布置1層15 mm厚鋼板作為橋面，橋面上焊接?20 mm鋼筋防滑，棧橋橫斷面見(jiàn)圖4。按照一級(jí)公路最大荷載并按24 m簡(jiǎn)支最不利狀態(tài)驗(yàn)算，棧橋強(qiáng)度和剛度均滿足要求。

圖4 棧橋橫斷面

4 監(jiān)控量測(cè)

開挖工作面到達(dá)穿越斷面前，在國(guó)道布設(shè)路面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在IDK852+006、IDK852+001、IDK851+996、IDK851+991、IDK851+986、IDK851+981處布置6個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面設(shè)11個(gè)測(cè)點(diǎn)，斷面測(cè)點(diǎn)間距2 m，分別在隧道中心線及兩側(cè)對(duì)稱布置。

監(jiān)測(cè)采用精密水準(zhǔn)儀配合銦鋼尺，監(jiān)測(cè)頻率為每天2次，IDK851+991斷面沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖5。各監(jiān)測(cè)斷面最大沉降為6.15 mm，小于設(shè)計(jì)允許沉降值(30 mm)[4]。

圖5 IDK851+991斷面地表沉降曲線

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)工程實(shí)際地質(zhì)情況及與公路的相關(guān)關(guān)系，采用拱部大管棚超前支護(hù)配合小導(dǎo)管注漿加固、三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法開挖、24 m鋼棧橋臨時(shí)路面防護(hù)及加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，確保了施工和公路運(yùn)營(yíng)安全。目前已順利通過(guò)下穿段，隧道襯砌結(jié)構(gòu)完好，沒(méi)有任何開裂現(xiàn)象。

[1]李 健，張百恩.隧道淺埋軟弱圍巖進(jìn)口段下穿公路施工技術(shù)研究[J].公路交通科技，2013 (3):476-479

[2]賈英凱.觀音堂隧道下穿連霍高速公路施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2009(11):105-107

[3]雷位冰,周順華.溫福鐵路琯頭嶺隧道下穿公路隧道施工技術(shù)[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2007,3 (4):758-764

[4]朱正國(guó),黃 松，朱永全.鐵路隧道下穿公路引起的路面沉降規(guī)律和控制基準(zhǔn)研究[J].巖土力學(xué),2012,33(2):558-563

貫徹軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略 扎實(shí)推進(jìn)國(guó)防交通建設(shè)

On the Construction Techniques for a Tunnel Project Under-Crossing the Tianyan Highway

FU Zhihua

(The 1st Engineering Co. Ltd. of the 19th Bureau Group of China Railway,Liaoyang 111000,China)

The Zhongchuan Tunnel of the Baoji-Lanzhou Passenger-oriented Railway under-crosses the Tianyan Highway, with the distance between the top of the tunnel and the pavement of the highway being no more than 6.07m, and the excavated width being as large as 15.02m.The excavation of a tunnel in the case of such a large cross-section and small clearance is extremely difficult to perform,in which case reliable measures have to taken to not only ensure the security of the construction of the newly-built railway tunnel but also enable the existing highway to maintain its normal operation with no comparatively serious settlement happening. In such a case,technical measures such as the large tube-shed advanced support, the simplified jetty and the like are applied to the construction of the project,as a result of which the security of the construction of the project is ensured.The project may serve as a useful reference for other projects of similar types.

tunnel;construction close to an existing building;advanced support;temporary jetty

2016-10-09

付志華(1972—)，男，高級(jí)工程師，主要從事土木工程施工與項(xiàng)目管理。

10.13219/j.gjgyat.2016.06.021

U455.4

B

1672-3953(2016)06-0078-03