公路隧道上跨既有鐵路隧道施工技術的探討

周東

（中鐵十一局集團第四工程有限公司）

在近幾年的發展進程中，我國交通工程建設迅速發展，眾多高速鐵路、高速公路、既有鐵路增建二線、城市軌道地鐵等基礎設施建設工程廣泛開展。在基礎設施建設工程開展過程中，施工工藝是工程建設效率的主要影響因素。特別是在鄰近隧道工程施工過程中，若隧道施工方案設計不當，不僅會破壞已有隧道結構，而且會影響既有鐵路運營安全。因此，對公路隧道上跨既有鐵路隧道施工技術進行適當分析具有非常重要的意義。

1 工程概述

新建衢州至寧德鐵路塔石嶺隧道為單線鐵路，位于浙江省鏡內，設計時速為160.0km/h，起止里程為DK149+641 ～DK155+312， 整 體 工 程 建 設 線 路 長3598.0m。工程隧道最大埋深為235.0m，隧道內具有人字坡，變坡點位于DK154+152 位置。進口至變坡點段角度為4.8%0 的單面上坡，變坡點至出口段為4.8%0 的單面下坡。

2 公路隧道上跨既有鐵路隧道地質條件

2.1 工程項目地質條件分析

工程施工區域為剝蝕丘陵區，區域內生長有高大的喬木及灌木，自然坡度在35°～50°之間，地形起伏較大。丘陵邊坡表層為褐黃色硬塑粉質粘土，局部黏土夾雜碎石，碎石層厚度為2.5m 左右；而丘陵下層為侏羅系上統段，為強風化流紋質含角礫玻屑凝灰巖。巖體呈破碎節理裂隙發育，地下有裂隙水。

新建衢州至寧德鐵路塔石嶺隧道與麗龍高速塔石嶺隧道交叉樁號為DK160+518，線路夾角為58°，凈距離在35.16m 左右，交叉位置地表標高為487m。新建隧道標高及隧道埋深分別為299m、183.0m。兩者具體關系如表1 所示。

2.2 工程項目施工難點分析

⑴該公路隧道工程為單線隧道，隧道內具有人字坡，邊坡點與進出口起伏較小。在施工階段，施工人員應盡量降低中夾碎石的破壞擾動，同時采用中坡護壁技術強化破壁自穩定能力，施工難度較大[1]。

⑵該公路隧道工程與既有在建鐵路項目交叉，且與中心城區相互交錯，因此在技術層面，施工人員應采取先下后上的施工方式，保證在建鐵路上跨軌道交通作業順利開展。整體施工環境復雜程度較高，涉及多個復雜施工工藝，潛在施工風險較大。

⑶新建公路隧道采用單線雙車道隧道，隧道標準建筑限界寬度及凈高度分別為14.0m、5.0m。據此，隧道大斷面施工應采用臨時仰拱配合上下臺階法。同時利用隧道交叉中隔壁法（CRD 法），保證既有鐵路穩定運行。整體施工工序較復雜，且技術實施難度較大。

表1 公路隧道與既有鐵路隧道關系

⑷該公路隧道建設區域內具有高大喬灌木生長，在洞口爆破控制施工時應盡量降低對周邊林木的危害。

3 公路隧道上跨既有鐵路隧道施工技術

3.1 隧道開挖施工方案及技術措施

公路隧道上跨既有鐵路隧道開挖施工主要包括洞口明洞開挖、洞身開挖、人行及車行通道開挖三個階段。

⑴在公路隧道上跨既有鐵路隧道洞口明洞開挖階段，為便于地表水截排，施工技術人員可在隧道洞口邊仰坡開挖邊緣外4.8m 位置，進行截水溝、洞口天溝的設置，以形成完整的洞口水分排出體系。同時在明挖施工過程中，根據上下臺階地質條件差異，施工技術人員可采取分級開挖措施，即在開挖至明暗分界線位置時，在上臺階位置采用混凝土施工方法[2]。隨后進行暗洞超前大管棚施工，配合12.5m 左右暗洞支護施工，施工技術人員可開展明洞下臺階開挖施工作業。

⑵在公路隧道上跨既有鐵路隧道洞身開挖階段，施工技術人員可依據先左后右的順序，采取不同的施工方法[3]。其中在隧道洞口粉質粘土夾雜碎石段主要采用隧道交叉中隔壁法（CRD 法）施工，即從縱向，依據早進晚出的原則，將隧道左右洞掌子面交錯開挖1.8 倍以上洞徑。

⑶在公路隧道上跨既有鐵路隧道人行及車行通道開挖階段，根據人行、車行通道運行需求的差異，施工技術人員可采用不同的施工方法。如在人行道開挖階段，施工技術人員可采用全斷面爆破開挖的方法；而在車行通道開挖階段，由于車行通道洞徑較大，為最大限度控制爆破對周邊環境的影響，施工技術人員可采用微孔爆破法開挖。

在具體施工階段，施工技術人員可以以隧道主洞為斷面，在主洞支護作業完成后，進行人行通道及車行通道開挖。在人行通道及車行通道交叉口位置開挖階段，施工技術人員可采用弱爆破技術，配合臨時搭建鋼支架，利用挖掘設備進行開挖作業。需要注意的是，在隧道交叉中隔壁法（CRD 法）應用過程中，施工人員應嚴格依據洞口圍巖段鎖腳開挖→打錨桿、掛網、工字鋼架設置→縱向拉筋施工→混凝土噴射→二次襯砌結構及臨時支撐架設→中隔壁拆除及二次襯砌封閉成環的順序施工。其中在洞口圍堰段鎖腳開挖階段，施工技術人員在每個開挖階段后均需要進行初期支護作業，保證臨時仰拱施工效果；而在臨時支撐設置階段，在保證臨時支撐弧度一定的基礎上，施工技術人員應依據從上到下的順序依次進行初期支護封閉成環、中隔壁封閉成環、仰拱封閉成環作業，并控制上下層間距離在3.5m 左右，保證隧道開挖混凝土強度達到設計強度的75%。

3.2 隧道初期支護施工方案及基礎措施

為降低圍巖暴露時間以及圍巖變形、松弛風險，隧道初期支護作業與開挖作業需同步展開。據此，施工技術人員可依據超前支護→砂漿錨桿制作→鋼筋網片制作→現場鋼架加工→隧洞口混凝土噴射的順序進行施工。

其中，超前支護主要是通過超前大管棚的架設，配合高壓注漿泵及超前小導管，向管棚內進行注漿；而砂漿錨桿制作主要是利用錨桿鉆機向巖層內鉆孔。隨后人工安裝砂漿錨桿，并利用高壓注漿泵向鉆孔內進行注漿；鋼筋網片制作主要是在隧道洞口外分部加工，并利用機械運輸設備，將鋼筋網片運輸至支護作業面位置，由施工技術人員逐步安裝；現場鋼架加工與鋼筋網片制作施工類似，均需要利用機械運輸設備運輸至施工現場，隨后由施工技術人員安裝、鎖定；隧洞口混凝土噴射主要是在隧洞口外部，利用強制攪拌設備，依據前期設計比例進行混凝土拌合，隨后利用噴射設備在隧道洞口內進行混凝土噴射。

在具體施工作業過程中，初期支護施工需要配合隧道暗挖施工技術進行。

⑴在漿液拌合階段，施工技術人員應嚴格依據1：4.5：1、1：1：1、0.5：1：1 的順序，進行漿液等級轉換，即向注漿管中依次注入稀漿液、濃漿液，促使注漿水灰比達到規定限度。在此基礎上，可采用滲入式注漿的方式，結合實驗壓力，控制壓密注漿有效固結厚度在41cm 以上。同時依據從大到小的順序，在高壓注漿管額定注漿壓力達到1.1MPa 后，等待高壓注漿管注漿壓力穩定，調低注漿壓力，直至高壓注漿管注漿壓力穩定在0.58MPa為止。

⑵在高壓注漿泵運行過程中，施工人員可以利用錨桿，設置孔口連接通道。同時控制高壓注漿泵與水平線傾角在45.0°以下，保證砂漿錨桿注漿效果[4]。

⑶借鑒已有施工經驗，施工技術人員可開展隧道出渣、隧道通風爆破、隧道襯砌作業，保證公路隧道上跨既有鐵路隧道施工效率。

4 結束語

綜上所述，公路隧道上跨既有鐵路隧道施工涉及了隧道開挖、初期支護、隧道排水、施工排水、隧道出渣、通風、隧道路面施工、隧道爆破、隧道邊坡襯砌等多個模塊。在具體施工過程中，為保證公路隧道上跨既有鐵路穩定運行，施工人員應以隧道開挖、初期支護為要點，結合工程內地質條件，采取對應的技術措施，為整體施工作業順利進行提供充分的保障。