公路隧道上跨既有鐵路施工技術

黃浩

（中鐵十八局集團隧道工程有限公司，重慶 400700）

公路隧道上跨既有鐵路施工技術

黃浩

（中鐵十八局集團隧道工程有限公司，重慶 400700）

星光大道北延線星光隧道道路工程位于重慶市北部新區，本文以此為背景，具體分析了星光大道公路隧道的上跨既有鐵路施工技術難點，主要探討了該公路隧道在隧道開挖、初期支護等方面的施工方案及技術方法。

上跨既有鐵路；星光公路隧道；技術；施工方案；隧道開挖；支護

星光隧道工程主要涉及公路隧道主體結構、排水、路面，包括消防等方面的預留預埋施工操作，另外，在洞口綠化與附屬設施施工方面也要做到完善。該隧道的結構設計使用年限為100年，支護結構安全級別達到一級，是典型的上跨既有鐵路施工項目。針對于此，本文將以此為開端，探究此工程的概況，并提出施工技術的具體應用。

一、星光公路隧道上跨隧道既有鐵路工程項目概況

（一）工程項目概況

星光公路隧道位于重慶市北部新區星光大道北延線道路，是城市主干道，擁有雙向六排車道，南與金開大道相連，北與肖家溝西路相連，其中，左線長度685m，右線長度673m，如圖1。

圖1 星光公路隧道平面示意圖

（二）工程項目地質條件

星光公路隧道在北部新區從南開始，一直向北貫穿整個照母山，沿線是典型的低山淺丘剝蝕地貌，另外還有斜坡、山脊等其他地形。隧道沿線就從照母山地勢山脊中部高處向前延伸，地面最高標高可達到417.50m，最低標高也有294.20m。工程區位于照母山森林公園，原始地貌保護良好，且地貌變化幅度較小。經過施工區域現場地質勘查，也未發現斷層與活動性大斷裂現象，地質構造相對簡單。

從水文方面來看，施工區域地下水較為貧乏，場地環境類型為II類，在勘查后得出該施工區域周邊沒有任何污染源。其中，地下水、地表水及巖土層對砼結構與鋼筋砼的腐蝕性也非常低，為微腐蝕性。另外，在星光隧道周邊地質環境中，也未發現泥石流、崩塌或者滑坡等不良地質現象。

（三）項目施工技術難點

1.與既有在建鐵路項目的交叉施工

由于星光隧道穿越重慶市核心區域，必然與重慶市交通樞紐相互交錯，所以星光隧道要上跨包括待建的城市軌道交通5號線以及其余4條鐵路。在技術上，要求待建的上跨軌道交通五號線要采取先下后上的施工順序，其施工環境相當復雜，且涉及多個施工技術方面，存在潛在施工風險因素。

2.小凈距隧道施工

星光公路隧道工程為雙線單向隧道，兩洞中間間距只有20m距離，是典型的小凈距隧道施工工程。所以，必須在施工過程中盡量減少中夾巖柱的破壞擾動，同時強化它的自穩定能力，這也是該工程項目在技術控制中的難點之一。

3.洞口爆破控制施工

由于星光隧道洞口毗鄰凡爾賽小區，小區住宅樓與洞口位置直線距離只有50m上下，所以小區處于洞口爆破危險區域范圍內。

4.大斷面施工

星光公路隧道采用的是分離式雙洞單向三車道隧道，所以隧道標準建筑限界寬度為14m，凈高度為5m。在這種情況下，隧道大斷面施工應該采用臨時仰拱配合三臺階法、CRD中隔壁法或雙側壁導坑法。總體來看，需要開挖的隧道斷面面積較大，這就造成了施工工序復雜且繁多，技術環節不易掌控。

二、星光公路隧道施工方案及相關技術措施

星光公路隧道施工方案中所涉及的主要技術點包括隧道開挖、初期支護、隧道出渣、隧道防排水及施工排水、襯砌、通風、隧道路面施工、爆破8個環節。本文主要探討了其中的隧道開挖和初期支護這兩個環節的相關工程方案及對應技術措施。

（一）隧道開挖的施工方案及相關技術措施

1.隧道開挖施工方案

星光隧道工程的隧道開挖分為3個部分：洞口明洞、洞身以及人行、車行通道開挖。首先是洞口明洞施工方案，該工程在洞口邊仰坡開挖邊緣線外5m位置施作截水溝和洞口天溝，以便于截排地表水，并為工程隧道建立較為完善的洞口排水系統，確保隧道施工時刻安全。明洞方面采用的是明挖施工方法，對它的上下臺階采用分級開挖。當開挖到明暗分界線位置時，對上臺階護供處進行混凝土施工，再施工暗洞超前大管棚，在暗洞中開挖支護10～15m左右，隨后再開始明洞下臺階開挖。

其次是對洞身開挖，該工程開挖的順序為先右后左，在洞口段V級圍巖段利用了CRD法進行施工，且左右洞掌子面縱向開挖錯開2倍以上洞徑，基本遵循隧道“早進晚出”的施工原理。在實際開挖施工過程中，如果圍巖相當完整且其有較高強度，就要基于安全基礎上進一步滿足業主工期要求，根據施工現場狀況對開挖施工方法實施相應優化。

最后是人行、車行通道開挖，其中，人行通道所采用的是全斷面爆破開挖，而車行通道則采用上下臺階法爆破開挖。在交叉口段進行施工時，應該首先以施工主洞作為斷面，穩定好主洞的支護施工，在圍巖變形收斂以后，再開挖人行車行通道。在交叉口處所采用的是弱爆破技術，并配合挖掘機開挖，然后在開挖過程中，臨時搭建鋼支架進行支護。等到人行、車行通道全部完成開挖初期支護以后，就可以進行二次襯砌施工。

2.隧道開挖施工技術措施

上文提到在星光公路隧道的洞口段V級圍巖段采用了CRD法進行施工，基于CRD的隧道開挖施工工藝流程如下，如圖2。

圖2 CRD法施工工藝流程示意圖

CRD法施工的具體步驟如下：在洞口圍巖段鎖腳錨桿以上位置開挖，同時，打錨桿、掛網、架設立工字鋼架以作臨時支撐。鎖腳錨桿位置要選擇縱向拉筋施工，并同時噴射混凝土。如此反復在洞口段多個位置開挖，重復上述技術流程。

第二步要施做二次襯砌結構，并同時架設臨時支撐。

第三步要拆除中隔壁，再次施做二次襯砌，最后封閉成環。

3.施工技術要點

隧道洞口開挖的施工技術要點主要總結以下三點：

其一，利用CRD法，在該工程的軟弱圍巖大跨度隧道中，在隧道明洞、暗洞開挖以后再進行支護、分部閉合成環，最后形成斷面閉合成環。在開挖時，每開挖一部分都要進行及時的施作初期支護，滿足CRD法中中隔壁及臨時仰拱的技術需求。

其二，要做好施工部位的臨時支撐，并保證弧度支撐。

其三，開挖支護要從上至下進行，開挖后所有包括初期支護、中隔壁、仰拱等都要做到封閉成環。開挖工作面上下層相隔距離盡量保持在3～4m左右為宜，而且應該等到隧道開挖砼強度達到設計強度標準的70%以上時，再繼續開挖相鄰部位隧道段。

（二）隧道初期支護的施工方案及相關技術措施

1.隧道初期支護施工方案

隧道初期支護應該緊跟開挖工作展開，有效降低圍巖暴露在外的時間，確保圍巖不會發生變形和松弛等問題。

初期支護的施工方案主要分五步，首先要進行超前支護，架設超前大管棚，并配合管棚鉆機展開施作。同時，配合高壓注漿泵、超前小導管進行注漿并打入巖層，需要注意的是注漿泵要注水泥漿。

第二步，在現場加工制作砂漿錨桿，并利用錨桿鉆機鉆孔，輔助人工進行安裝。這一環節要利用到專用的高壓注漿泵進行注漿。

第三步，在隧道洞口外分布加工制作鋼筋網片，并通過機械運輸鋼筋網片到支護工作面位置，由人工完成安裝。

第四步，現場加工鋼架，通過機械運輸配合人工進行安裝，并由錨桿鎖定。

第五步，在隧道洞口外拌和站集中利用強制攪拌機對噴射砼進行拌和，并由噴射機在隧道洞內進行噴射作業。

2.初期支護施工技術措施

初期支護施工主要基于隧道暗挖施工技術，主要包括了超前大管棚、超前小導管、砂漿錨桿、噴射混凝土、鋼筋網以及管棚注漿等技術環節。以注漿環節為例，星光公路隧道工程所采用的是注漿泵壓力注漿方式，在注漿前首先噴射混凝土封閉掌子面，以防止漏漿現象出現，再強行打入鋼管并沖洗管內積物，隨后再注漿。注漿的順序要從下至上，并采用小導管進行注漿，具體注漿流程如圖3。

圖3 初期支護小導管注漿流程示意圖

在注漿過程中，水泥漿水灰比應該遵循1:5:1、1:1和0.6:1這3個主要等級，而且漿液要從稀到濃逐級轉換。首先注入稀漿，再注入濃漿，直到最后的注漿水灰比達到0.6:1。

在滲入性注漿過程中，應該嚴格按照實驗所確定的壓力來確定注漿量。以壓密注漿為例，它的有效固結厚度應該大于40cm，同時，施工中從大到小來選取最佳注漿壓力和注漿量。該工程選用了高壓注漿泵進行注漿，其額定注漿壓力達到1.0Mpa時，要稍微停頓一下，再等待幾分鐘，直到注漿壓力降到0.6Mpa以下后再開始注漿，如此反復幾次后，注漿壓力就會逐漸平穩。再者，在使用高壓注漿泵通過錨桿桿本預留通道連接孔口注漿時，還應該時刻觀察注漿泵角度，如果與水平線傾角超過45°，就要利用排氣管進行排氣，確保其與水平線傾角穩定在45°以內，這樣才能實現自然排氣，保證錨桿孔內的注漿始終是飽滿狀態。

除隧道開挖與初期隧道支護這兩個施工程序以外，星光公路隧道上跨既有鐵路施工還包括隧道出渣、隧道防排水、襯砌、通風、路面和爆破等流程。從已分析的兩個施工技術環節來看，在沿襲傳統施工工藝流程的同時，也引入了諸如CRD法隧洞洞口開挖和小導管超前注漿這樣的領先技術，基本達到了星光公路隧道上跨既有鐵路施工方案中所提出的技術需求標準，為接下來的施工工藝環節奠定了良好基礎。

[1]張兆杰,林國進,郭鵬.新建公路隧道上跨既有鐵路隧道處理方案研究[J].北方交通,2015(9):100-104.

[2]周超.公路跨越既有鐵路隧道的方案設計與研究[J].隧道建設,2014,34（1）:32-40.

[3]張孟金.上跨既有鐵路隧道立交點機械開挖可行性研究[J].建材發展導向,2014（5）:254-255.

TU

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1673-0046（2016）9-0190-03