铁路既有线隧道加固段施工技术

张金锋

1 加固隧道工程概况

西康铁路XKS-2标段既有线隧道加固共计8座，加固长度总计达3 739 m。既有线和新建二线隧道均为单线电气化铁路隧道，既有线设计时速120 km/h，新建二线隧道设计时速160 km/h。

由于西康铁路既有线运输繁忙，既有线天窗点远远满足不了既有线隧道加固的需要，既有线加固无法按期完成，制约了新建二线的工程进度。为保证工期，在满足铁道部初步设计批复既有线隧道加固的原则及既有线隧道安全的基础上，根据既有线隧道的围岩、二次模筑衬砌、竣工资料及新线隧道围岩情况，通过设计变更对既有线隧道加固的段落及防护加固措施进行了适当调整。

2 优化后的施工方案

2.1 总体方案

为保证既有隧道的结构安全及新建二线工期目标，对于病害严重的段落按原设计进行钢架加固，其余隧道通过采用爆破测震仪监测，并不断优化新建隧道开挖方法及爆破参数，确保既有线安全。主要施工措施如下:

1 )隧道加固前首先对既有隧道进行无损检测，测量部位为拱顶、两侧拱腰、两侧边墙中部共5条测线，根据无损检测及现场实际调查结果，对病害严重地段按设计架设工字钢拱架进行加固。2)既有线隧道加固段对应新建隧道里程采用三台阶法施工，在爆破施工中严格控制炸药用量。3)新建隧道爆破施工时，采用TC-4850爆破测震仪对既有线隧道进行监测，控制震速在10 cm/s之内。4)利用列车间隔时间进行爆破施工，每循环爆破作业后对既有线隧道进行安全检查，同时做好应急准备。

2.2 加固段施工方案

既有线愁伥沟隧道DK162+415～DK162+435(20 m)段，通过无损检测及现场调查发现，该段二衬混凝土开裂较严重，特按原设计方案对该段采用Ⅰ16型钢钢架临时加固，间距1榀/m。

2.3 取消加固段施工方案

1 )新建隧道施工采用三台阶法，严格按照“先支护、后开挖、短进尺、不爆破或弱爆破、强支护、衬砌紧跟”的方法。

2 )Ⅴ级围岩循环进尺控制在90 cm～100 cm。岩石地段采用控制爆破施工，爆破震速控制在10 cm/s内。Ⅲ级，Ⅳ级围岩段，循环进尺控制在120 cm～150 cm，控制爆破施工，爆破震速控制在10 cm/s内。

3 )爆破设计如下:a.爆破施工工艺流程见图1;b.爆破器材。爆破采用乳化炸药、塑料导爆管——非电毫秒雷管起爆;c.爆破设计。采用手持式风动凿岩机成孔，人工装药爆破，孔径一般为42 mm。各级围岩爆破参数，爆破药量分配见表1，表2;d.装药与堵塞。主爆孔采用φ32 mm药卷装药，毫米管引爆。根据底部岩质及抵抗线大小，在底部加强段的线装药密度可为设计值的1倍～3倍。炮孔堵塞长度取为0.3 m～0.6 m;e.起爆网路。采用塑料导爆管——非电毫秒雷管进行多排孔内微差爆破，当多台阶开挖同时爆破时，可采用串联非电毫秒雷管进行台阶微差爆破。

表1 Ⅴ级围岩三台阶爆破药量分配表

表2 Ⅲ级，Ⅳ级围岩三台阶爆破炮眼药量分配表

3 安全保证措施

1 )严格执行《西安铁路局营业线施工安全管理实施细则》《西安铁路局营业线施工安全管理实施细则补充规定》。2)建立有效的安全施工操作规程及安全防护实施细则，设置专门的驻站联络员及安全防护员，施工中坚持既有线施工五不准原则，特别是设备管理单位配合人员到位原则，准备好应急材料，同时做好应急准备。3)对加固隧道全部进行雷达扫描及隧道病害调查，建立监控台账进行实时观测。4)既有线隧道加固段对应新建隧道里程全部采用三台阶法施工，在爆破施工中严格控制炸药用量。5)严格按照施工方案要求，遵循“短进尺、强支护、紧衬砌”的施工原则，隧道开挖后及时封闭成环，改善结构受力。6)加强隧道超前地质预报及围岩量测工作，根据其结果及时调整施工工序，确保隧道开挖、仰拱、衬砌之间的相对距离满足施工安全距离要求。7)新建隧道爆破施工时，采用TC-4850爆破测震仪对既有线隧道进行监测，控制震速在10 cm/s之内。8)利用列车间隔时间进行爆破施工，每循环爆破作业后对既有线隧道进行安全检查，并做记录，同时做好应急准备。9)采用现场观测的方法加强对新建隧道、既有隧道的观测和量测，根据量测结果及时调整施工方案，确保施工安全。10)隧道爆破实施前必须经过设备管理单位现场人员签字确认，爆破后施工单位、设备管理单位及现场监理共同确认爆破震速，并记录留档。11)设备管理单位与施工单位必须做好既有隧道的病害记录的影音资料，并经双方确认。12)密切观察接触网供电臂与隧道二衬连接部位稳定情况，必须在爆破后形成检测记录。

4 取得的成果

1 )新建隧道通过采用三台阶弱爆破施工方案，先后安全通过了既有线加固段，新建隧道施工进度可达到1 m/d～2 m/d，既保证了既有线隧道运营安全，又解决了新建隧道的工期压力。

2 )通过对既有线隧道二衬观测，其洞内既有裂缝无延伸，无新增裂缝，既有渗水部位无明显变化，接触网供电臂未出现松动或脱落现象。

3 )通过采用三台阶弱爆破施工方案，新建隧道爆破施工时，既有线监测震速一般可控制在3 cm/s～6 cm/s之内。局部地段震速大于设计要求的10 cm/s时，通过减少每循环炸药用量、调整起爆方式等措施，确保了既有线安全。

4 )新建隧道应利用列车间隔时间进行爆破施工，每循环爆破作业后对既有线隧道进行安全检查。

5 )应设置专门的驻站联络员及安全防护员，准备好应急材料，同时做好应急准备。

［1］ 贺海宁.浅谈隧道施工辅助稳定措施［J］.山西建筑，2009，35(21)：317-318.