鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工應用研究

刁 敏

（中鐵十九局集團有限公司，北京 100176）

0 引言

隨著中國城市建設質量漸漸提升，各地在城市規劃與實際施工時，因為要達到節約現有資源的目的，鐵路隧道下穿既有隧道項目也得到普及。這些項目能使城市建設更加完善，但是在實際建設時，安全風險也非常高，因此一定要妥善落實建設控制措施，如此不但能使建設安全性得到提升，還能使隧道的正常運營得到保障。

1 鐵路隧道下穿既有高速公路隧道工施工控制的意義

因為如今隧道建設工藝尚未完全成熟，施工安全性也未得到保障，鑒于此，在鐵路隧道下穿既有高速公路隧道建設時，一定要切實根據相關標準規范施工。不但應使建設的穩定性與安全性得到保障，既有隧道的順暢運營同樣應得到保障。鑒于此，在實際建設時，應立足于項目的實際情況，借鑒西方發達國家的優秀施工經驗，不斷優化建設設計方案，嚴格規范項目建設。

2 鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工產生的影響

因為建設工程量非常龐大，鐵路隧道下穿既有高速公路隧道的建設會在很大程度上干擾既有公路、既有鐵路與交通運輸等。

（1）對既有公路的影響。鐵路隧道建設所造成的影響體現在對公路路基及路面的影響。公路的路基與路面密切相連，在實際建設時，因為路基被嚴重影響，所以會使路基上層土層出現一定程度的變形，進而影響路面。

（2）對既有鐵路的影響。相較于對既有公路的影響來說，隧道建設對既有鐵路所造成的影響存在較大的差異，大部分體現在對列車正常運營、運行路線與路基所造成的干擾，而鐵路路基所受到的影響也是相對嚴重的。在隧道建設時，倘若設計方案不科學，或施工班組未嚴格按照規范進行操作，出現路基下沉的幾率相對較高，還會使鐵路排水系統的質量得不到保障[1]。

（3）對交通的影響。在實際作業時，若要使建設安全與行駛車輛的安全得到保證，通常會選擇封路的方式。但是這就會導致行駛車輛特別時外來車輛不能正常通行，交通擁堵的幾率相對較高，會給城市交通施加更大的壓力。

3 新建鐵路隧道下既有高速公路隧道施工控制

在這類工程中進行安全控制過程中，一定要做到方案審核超前、地質預測超前、管棚超前、短進尺、弱爆破、勤量測等。爆破作業所導致的爆破振動會在一定程度上影響路面變形、沉降與隧道架構，因此一定要強化對交通的控制，與路政單位或交警部門形成良好的協作關系，運用切實有效的安全布控規劃，使交通安全得到有效保障。

3.1 做好前期準備工作合理安排施工工序

在實際建設時，施工技術人員一定要切實掌握地質條件與環境，并且切實分析會對作業產生影響的各項因素。在實地分析、考察之后，設計師就要結合具體情況，編制切實可行的建設方案。而施工班組就應基于工序規范地操作，現今通常選擇3臺階臨時仰拱法。

3.2 新建隧道大管棚施工安全控制

這類工程中通常選擇大管棚超前支護法。在隧道拱頂位置要設置大管棚，管規格長40 m，直徑108 mm，應保持0.4 m的環向間距，一環鋼管必須>31根，材料選擇規格6 mm的無縫鋼管。此外，鉆孔作業一定要嚴格按照規范進行，通常由隧道頂部兩側至中間進行。若是要達到新建隧道的建設標準，一定要嚴格控制鋼管強度等級，鋼管之間均設置4根規格為18 mm的螺紋鋼筋，進行鋼筋籠的緊固。并且鋼筋施作結束之后都要注漿。首先運用實際壓強的操作，之后借助超前小導管展開作業，進而使隧道內部坍塌的問題得到很好防范，規格42 mm超前小導管設定在掌子面外緣位置并且注漿，進而有效防護圍巖系統。每環都應借助31根3.5 m長的超前小導管，每環距離是0.4 m[2]。

3.3 爆破施工安全控制

將預計要進行爆破施工的地方，將具體的振動速率與實際所造成的破壞程度當成是衡量指標與參數。在這類工程中，一定要嚴格控制爆破振動，振動速率臆4 cm/s，如此才能使作業的安全性得到保障。倘若新建隧道地質環境與條件所造成的影響相對程度較大，那么就運用弱震動爆破方案，運用最佳裝藥量完成爆破，如此就能使爆破震動達到預計效果。

針對爆破震動進行判斷與衡量的重要指標其實就是爆破震動的實際速度，新建鐵路隧道下穿既有高速公路隧道在實際建設時，最大爆的破震動速度應臆4 cm/s，進而使既有高速公路隧道和臨近隧道之間的交疊作業能具備較好的安全性，新建隧道下穿高速公路隧道爆破震動的影響因素主要包括炸藥種類、裝藥情況和爆破方案[3]。

依照新建隧道具體的地質環境與條件運用合適的爆破作業方案，選擇分層分段微差松動的方式進行爆破施工，并且在實際施工中采取間隔炮孔、多鉆孔裝藥法，在新建隧道底部挖掘的基礎上，每段間距長1.5 m，寬3 m；而新建隧道其余位置選擇機械法開挖，新建隧道爆破建設要使既有高速公路車道正常運行與隧道開挖的過程中不會被爆破震動所干擾。由于新建隧道的作業工序與實際環節，建設時應將邊緣車道間距（5～12）m的范圍挖掘出來，并且依照具體情況與相關參數，設定單段隧道開挖時的炸藥用量最大值，如圖1所示為3臺階7步開挖法上臺階開挖炮眼布置示意圖。

圖1 3臺階7步開挖法上臺階開挖炮眼布置

3.4 監控量測控制

在具體測定既有鐵路的過程中，可以把實際測量的基本項目劃分成4個部分：淤震動速率；于襯砌表層應變；盂底板沉降；榆架構變形。將測定的實際結果當成是基本參數，進而得出襯砌力學的實際行為與底層穩定性規律，并且使本項目實際作業過程中的安全性與質量、水平得到保障[4]。當然，整個過程中應重視科學設定測點，如圖2所示。圖2中振動（沉降）監測測點用倒三角來表示，應變監測測點用長方框來表示。完成測點的設定后，就能得到測點結構安全的控制參數，如表1所示。

圖2 隧道監測點布置

表1 結構安全控制基準

3.5 做好后期實時監測以及維修養護工作

工程竣工并且驗收結果顯示質量達到相關標準后，所有相關單位與部門都要運用實時監測的方式，有效監控鐵路隧道下穿既有高速公路隧道項目，并且重視實際運營情況和地層環境的穩定性情況，進而保障其運行安全性，使公眾生命財產安全得到保障，倘若出現了問題，就應在第一時間通知相關施工技術人員，并且及時展開搶修工作[5]。

4 結束語

新建隧道下穿既有高速公路隧道的實際作業，應依據存在的交通安全隱患，分析新建隧道在安全環境之下如何高效地展開施工。考慮到既有高速公路隧道原本就是在埋深淺層地質條件與環境中，會對新建鐵路下穿既有高速公路隧道的洞頂產生很大的干擾，應依照隧道附近的地質條件與實際的巖石狀況高效地展開作業。除此之外，在新建隧道實際建設過程中，應針對施工設計方案中的所有施工工序，切實完善回填注漿的施工手段，這不但能使隧道路面沉降問題產生的概率減小，還能使整個工程施工過程中的安全得到保障，使工程質量得到提升。