鐵路大直徑盾構隧道聯絡通道施工技術＊

萬自強

（中國鐵路設計集團有限公司，天津 300142）

1 概述

近年來，中國的鐵路工程尤其是鐵路隧道工程取得了突飛猛進的發展。截至2018年底，國內共建設鐵路隧道15 177座，總長達16 331 km。鐵路隧道施工工法一般有鉆爆法、明挖法、盾構法等，盾構法因其具有高效快速、安全可靠、對周邊環境擾動小等優點，在水下鐵路隧道、城市鐵路隧道等領域應用廣泛。

應規范要求，鐵路盾構隧道應設置相互聯絡的橫通道。但目前，地鐵領域聯絡通道施工技術非常成熟，鐵路盾構隧道聯絡通道的施工經驗較少，隨著鐵路盾構隧道工程項目的增加，有必要針對鐵路盾構隧道的聯絡通道施工技術進行思考和研究，確保聯絡通道的施工安全與質量。

2 工程介紹

2.1 概況

位于北京五、六環之間的某城市隧道為雙洞單線高速鐵路隧道，全長8 000 m，設計時速為200 km/h。隧道縱斷面呈V字形，軌面最深處距地面約36 m，左右線線間距為19.7～25 m。根據工程地質及水文地質條件，綜合考慮隧道下穿機場軌道交通、地鐵車站等環境控制因素，隧道除進出口段落以外均采用盾構法施工。

盾構隧道采用內徑為9.5 m，外徑為10.5 m的預制管片結構，管片結構厚度為500 mm、環寬2 000 mm，采用泥水平衡盾構機施工。管片型式采用通用楔形管片，考慮“8+1模式”的分塊方式。

2.2 聯絡通道及其結構型式

為保證兩隧道之間的相互聯絡，滿足隧道疏散救援功能要求，依據《鐵路隧道防災疏散救援工程設計規范》（TB 10020—2017）中的相關規定，在并行的兩座隧道之間應設置間距不大于500 m的聯絡通道，且橫通道通行凈空尺寸按不小于2.0 m×2.2 m（寬×高）設計，并在兩端設置防火門。本隧道聯絡通道采用淺埋暗挖法施工，結構型式為直墻拱形結構，內凈空寬2.5 m，高3.0 m。初期支護采用C30早高強噴射混凝土，厚度為25 cm；二次襯砌采用C40防水鋼筋混凝土，兩側直墻邊和拱頂厚度為30 cm，底板厚度為40 cm。為應對地面沉降等問題，聯絡通道設置兩條變形縫。盾構隧道聯絡通道縱斷面如圖1所示。

2.3 工程地質及水文地質

2．3．1 工程地質

聯絡通道開挖范圍內地層巖性主要以第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）、第四系上更新統沖洪積層（Q3al+pl）的砂土、粉土、黏性土為主。

2．3．2 水文地質

盾構隧道沿線工程影響范圍內的地下水主要為第四紀松散沉積物孔隙水，其賦存介質主要為砂土、碎石土和粉土，且各層地下水及地表水不具有硫酸鹽、酸性、CO2及鎂鹽侵蝕性。

2．3．3 不良地質作用

本盾構隧道項目位于北京平原地區，跨越地面沉降危害中等和嚴重區，該區域累計沉降量大于500 mm，近3年年平均沉降速率大于30 mm，地面沉降發育強烈。

3 聯絡通道施工技術

3.1 架設正洞環形支撐

為確保盾構隧道管片開口及聯絡通道開挖過程中的結構安全和受力轉換，對擬建聯絡通道處的盾構隧道管片環架設環形內支撐，設置在開口環及其前后相鄰3環，在8環范圍內。同時對管片采取縱向拉緊措施，設置在開口環及其前后相鄰5環，在12環范圍內。正洞開口環環形支撐設計如圖2所示。環形支撐選用25b、40b型工字鋼，并應滿足以下要求：①環形鋼支撐之間應可靠焊接，并滿足相關焊接要求；②鋼環應用木楔及填充混凝土等密封，以確保鋼環與管片內壁頂緊；③環形支撐架設及施加預應力過程中應避免破壞主體結構及防水材料。

圖1 盾構隧道聯絡通道縱斷面圖（單位：mm）

圖2 正洞開口環環形支撐設計圖（單位：mm）

3.2 超前地層加固

結合盾構隧道各聯絡通道處的地面環境條件，并統籌考慮盾構定點停機換刀要求，采用地面超高壓旋噴注漿法加固地層，并要求經加固后的土體有良好的自立性、均勻性、抗滲性能及足夠的強度，具體要求如下：①地面旋噴樁須嚴格控制轉孔施工誤差，樁位偏差和垂直軸線方向均不應超過50 mm，且樁身垂直度偏差不得大于0.3%；②成樁直徑應大于2.0 m，旋噴注漿加固后土體28 d無側限抗壓強度不得小于2 MPa，滲透系數應小于6.0×10-8cm/s；③地面以下空鉆部分水泥摻量按7%～10%控制；④旋噴注漿完成后，應對加固體進行檢查，如果達不到注漿加固要求，應及時鉆孔補充注漿。

3.3 鑿除管片與施作加強環梁

3．3．1 鑿除管片

盾構隧道施工時，聯絡通道位置處盾構管片正常拼裝；盾構隧道聯絡通道施工時，其與管片環交叉部位選取切割鑿除鋼筋混凝土管片方式開口。聯絡通道位置處沿線路方向鑿4.0 m寬，即2環管片寬度。管片鑿除范圍如圖3所示，先鑿除左右兩側①～③處管片，然后向外開挖土體，至環梁寬度外側0.3 m范圍，待環梁處的橫向初支封閉成環后，再依次從上往下鑿除剩余管片結構。

圖3 管片鑿除示意圖（單位：mm）

3．3．2 施作加強環梁

鑿除后在管片環與聯絡通道連接處施作一圈加強環梁，利用鑿除管片兩側相鄰環管片在環端面焊接鋼筋錨入環梁，同時在管片鑿除過程中保留管片內環形主筋，以便于聯絡通道與正洞管片的連接，加強環梁與聯絡通道正常斷面順接，以減小連接處的應力集中。正洞管片與加強環梁的混凝土界面處，采用掏槽嵌固安裝可維護注漿管及遇水膨脹止水條，并按防水要求涂刷界面劑。

3.4 開挖聯絡通道與施作襯砌

3．4．1 聯絡通道開挖與超前支護

待加強環梁的混凝土強度達到設計要求的70%后，施作聯絡通道的超前支護，并進行聯絡通道暗挖施工。

聯絡通道超前支護采用拱部超前小導管并進行補償注漿加固。小導管為外徑42 mm、壁厚3.5 mm的熱軋無縫鋼花管，單根長為2.5 m；環向間距3根/米，縱向每2榀格柵施作一環，環與環之間搭接長度為1.5 m。聯絡通道開挖采用全斷面開挖法，并根據現場情況必要時預留核心土。

3．4．2 施作初期支護

聯絡通道開挖后，應及時施作初期支護。初期支護采用25 cm厚C30早高強噴射混凝土，內設間距為0.5 m的格柵鋼架，鋼架內外側各鋪設一層鋼筋網片，鋼筋網采用A8鋼筋，網格間距20 cm×20 cm。具體要求如下：①為減少噴混回彈，改善工作環境，噴射混凝土應采用濕噴工藝。②鋼筋網的保護層厚度不小于3 cm。③格柵鋼架迎土側保護層厚度不小于4 cm，背土側保護層厚度不小于3 cm。鋼架加工制作時，構件的連接應滿足相關施工及驗收規范要求。

3．4．3 施作二次襯砌

待完成進洞開挖至變形縫位置后，施作二襯底板防水層后澆筑二襯底板混凝土及部分側墻。再施作二襯側墻及拱頂背后防水層后澆筑二襯側墻、拱頂混凝土，完成洞口段二襯結構施工。待洞口段襯砌達到設計強度后，再進行剩余段落聯絡通道開挖施工與襯砌結構施作，完成聯絡通道施工。

3.5 聯絡通道防水的施工

聯絡通道以襯砌混凝土自防水為主，施工縫、變形縫防水為重點，確保襯砌結構不漏水、不滲水。防水的主要措施為：①聯絡通道二次襯砌采用防水混凝土，聯絡通道結構埋深小于30 m時，混凝土抗滲等級不低于P10；聯絡通道結構埋深大于等于30 m時，混凝土抗滲等級不低于P12。②聯絡通道初支與二襯間鋪設2.0 mm厚自粘式防水板和無紡布緩沖層的全包防水層。③施工縫采用中埋式鋼邊橡膠止水帶、可維護注漿管和遇水膨脹止水條防水措施；變形縫采用中埋式鋼邊橡膠止水帶、環向透水盲管和外貼式橡膠止水帶防水措施。④聯絡通道與正線盾構隧道接頭部位設置多道遇水膨脹止水條和預埋注漿管進行加強。

4 結束語

介紹了大直徑鐵路盾構隧道聯絡通道的施工技術，鐵路盾構隧道的聯絡通道施工應基于聯絡通道所處的地層地質情況，在滿足規范的要求下，選擇合理的結構型式與施工工法。并從架設臨時支撐、超前地層加固、鑿除管片、施作加強環梁、襯砌施作、防水施工等方面闡述了聯絡通道的施工工藝，從而確保工程安全、降低工程風險，保證工程質量，對同類工程具備一定的參考價值。