銑挖法在臨近既有線隧道施工中的應用

張天勇

(中鐵十七局集團第一工程有限公司，山東 青島 266000)

0 前 言

隨著我國國力的日益強盛，基建施工呈井噴式發展，高鐵建設也迅猛無比，多條線路或立體交叉、或小凈距并行，如何在新建道路施工時保證既有線運營安全的問題，已經得到社會各界的廣泛關注。由中鐵十七局集團施工的新建成昆鐵路任山隧道先后下穿既有成昆鐵路正線及牽出線，施工過程中既要保證隧道施工安全質量及進度，又要保證既有線運營安全不受影響，風險極高。經多方論證必選，最終采用銑挖法施工，不僅達到了既定目標，而且為今后同類型施工積累了經驗。

1 工程設計概況

任山隧道地處四川省樂山市沙灣市區位于新建成昆鐵路峨眉-沙灣區間，進口里程DK174+425，出口里程DK175+385，全長960 m，單洞雙線，進口接王四坪雙線中橋，出口接沙灣站1號雙線特大橋，線路縱坡為5‰/1400 m的單面下坡，最大埋深約175 m。本隧于DK175+279附近下穿既有成昆鐵路正線(K177+635)，拱頂至既有成昆線軌面高度約4.8 m，同時于DK175+314附近下穿既有鐵路牽出線，拱頂至既有成昆線軌面高度約5 m(見圖1)。

圖1 新建任山隧道與既有峨攀線位置關系示意圖

為保證既有線安全，隧道施工期間實行交通管制并設置扣軌，洞內DK175+305～DK175+330段采用I20b型鋼鋼架、Φ159大管棚及大小外插角小導管及時加強支護。同時DK175+230～+385段采用非爆破開挖，施工前于既有成昆鐵路線路地表埋設監測點，每段埋設2列，共10個地表測點，測點沿牽出線平行布置，均勻分布于隧道中線兩側。施工期間對監測點進行監測變形，對既有線采用自動化實時變形監控系統，以保安全。若發現路面出現較大變形，立即加強支護，提高監測頻率并及時通知相關單位，以便處理。

2 地質水文

3 方案選擇

方案選擇：①由于臨近既有線，對于安全要求嚴格，無法采用傳統鉆爆法施工；②盾構法施工成本大，不經濟；需要準備時間長，工期受制；③銑挖機適合中低硬度巖層，可以直接用于隧道掘進，開挖過程中對地層的擾動小，安全性高，特別適合不應爆破的地段；其操作簡單，可控性高，開挖輪廓線清晰準確；可輕松解決隧道內欠挖修整、內表面鑿槽及開挖邊溝等問題。

4 施工方法及技術措施

4.1 銑挖法施工工藝簡介

在小松液壓挖掘機上，利用液壓破碎錘或液壓鉗的液壓回路安裝ER1500銑挖機，利用銑挖機的銑挖頭高速旋轉切削巖石，人工配合修整開挖輪廓線達到設計要求，可以有效地減少開挖對圍巖的擾動，控制超欠挖，提高開挖質量和安全度，降低作業人員的勞動強度。

上臺階首先采用銑挖機進行環形開挖，考慮到作業空間要求，開挖寬度1.2～1.8 m；施工拱部初期支護，然后以破碎錘清除核心土；中、下臺階采用銑挖機開中槽挖馬口，再采用破碎錘清除核心土的方法施工。施工步驟見圖2。

圖2 三臺階預留核心土法開挖施工步驟圖

4.2 工藝流程及工藝要求

4.2.1 施工流程圖

在使用銑挖機開挖后，挖掘機退出掌子面，停靠在隧道的側壁，然后用裝載機開始出碴，出碴結束后馬上進行支護結構安裝、噴混凝土工作，然后進行下一個循環，施工流程見圖3。

圖3 施工工藝流程圖

4.2.2 施工工藝特點

施工工藝特點：①非爆銑挖避免爆破振動，充分保護發揮圍巖自承能力，圍巖擾動小、變形小，避免了對既有線路基本體的擾動，確保既有鐵路運營安全；②銑挖刀具耐磨耐用，可以大面積長距離挖掘中硬及中硬以下的巖石；③隧道開挖斷面可變，可以挖掘任意形狀和尺寸的斷面，靈活方便；④隧道開挖成型好，輪廓控制精確，避免超欠挖，有效節約成本；⑤采用履帶式挖掘機走行和提供動力，使用簡單方便，適應能力強；⑥取代人工在軟巖地層中掘進,施工風險低，安全性高；⑦采用高壓噴霧有效降低開挖粉塵，配合壓入式通風，作業環境良好；⑧能滿足振動控制要求高及各種不適宜采用鉆爆開挖地段隧道掘進施工要求；⑨工藝流程清晰、可操作性強、精度高、效益好、安全風險低，能保證工程項目的管理目標。

4.3 隧道下穿既有成昆線施工期間安全保證措施

1)搜集既有鐵路相關工程竣工資料、檢測資料及歷次病害整治資料，對既有工程進行調查，并詳細記錄(包括攝像、拍照)，設置觀測標識標記等，做好施工前既有工程的記錄。認真核查設計文件，若與設計文件不符，應及時提出，以便處理。

2)對近鄰工程施工可能存在的危險源、危害因素等進行辨識、排查，進行風險綜合分析和評估，并制定風險控制計劃，編制實施性施工組織，制定應急預案。

3)施工前與鐵路設備管理單位和行車組織單位分別簽訂施工安全協議書，經審核同意后，方可施工。

4)建立健全安全保證體系，按規定設置安全生產管理機構，明確安全員、防護員、爆破員、帶班人員及工班長職責，所有參建人員經鐵路局有關部門培訓合格后方可上崗。

5)施工前及施工過程中，施工單位應積極與鐵路運營單位聯系、溝通與協調，加強對施工影響段的監測和巡查，并與兩端車站建立通訊聯絡，以確保運營安全。

6)新建隧道施工應同時對新建及既有構筑物進行監測，動態評估隧道施工對既有構筑物的影響程度。當對既有構筑物有較大影響時，應采取調整施工方案、優化施工工藝等措施。

7)施工時，應在施工作業范圍外緣設臨時警戒線，施工期間人員和物件不得放置在線路上，均應放置在外側，及時將施工棄渣運出網外。

8)隧道出口段緊鄰既有成昆鐵路正線及牽出線，施工前須對既有成昆鐵路正線及牽出線地表排水系統及地上地下管道、高壓電信等進行調查，探明現場對管線并管線并制定相應的保護措施后方可施工。

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