重载铁路隧道近距下穿高速公路暗挖施工技术

李 力

(中铁工程设计咨询集团有限公司， 北京 100055)

重载铁路隧道近距下穿高速公路暗挖施工技术

李 力

(中铁工程设计咨询集团有限公司， 北京 100055)

山西中南部重载铁路某隧道在DK503+122处下穿山西省境内的长平高速公路，高速公路为双向四车道，宽26 m。铁路为单洞双线浅埋暗挖隧道，隧道断面开挖跨度为11.3 m，隧道下穿段埋深11.5 m。如何在铁路隧道开挖、支护施工过程中，确保高速公路的正常运营，严格控制路面的沉降、变形，是本工程的重点和难点。通过采取大管棚超前支护、CRD法开挖及监控量测等措施，保证了高速公路的正常运营及铁路隧道的施工安全。

重载铁路 下穿 高速公路 监控量测

1 工程概况

山西中南部铁路通道为30 t轴重，设计时速120 km。某隧道位于山西省长治市壶关县境内，全长1 789 m。隧址区为低山丘陵区，地形起伏较小，发育有沟谷，相对高差60 m左右，最大埋深42 m，地表植被发育。该隧道在DK503+122处下穿长平高速公路，公路与铁路交角为26.9°，公路宽26 m，为双向四车道，公路路面距隧道拱顶最小埋深11.5 m，隧道净高7.7 m，净宽9.9 m，下穿高速公路段长度为80 m。

穿越段地质条件主要为页岩，灰褐色—褐黄色，节理裂隙发育，强风化，呈碎块状；页岩夹砂岩，强风化，受地质构造影响，构造节理及风化裂隙很发育，岩体破碎。地下水主要为碎屑岩风化裂隙水、岩溶裂隙水，水量贫乏。

隧道与公路的位置关系如图1所示。

图1 铁路隧道与长平高速公路位置关系

2 工程的重点和难点

本工程下穿的长平高速公路，为山西省高速网和长治市公路网中重要的组成部分，车流量大，车速快。为保证下穿段隧道施工期间高速公路的绝对行车安全，必须严格控制公路路面的沉降变形。本段隧道洞顶覆土浅，地质条件较差，如何制定安全有效的暗挖施工技术，保证隧道施工及结构安全，顺利穿越高速公路成为本工程的难点。

3 施工方法及主要的支护措施

3.1 超前管棚支护

为保证隧道穿越高速公路段的隧道施工安全及公路的运营安全，在暗挖隧道DK503+082～DK503+162共80 m范围，在隧道拱部132°范围采用φ108管棚超前支护，管棚环向间距40 cm。管棚每节长15 m，搭接长度不小于3 m，钢管上钻注浆孔，孔径10～16 mm，孔间距15 cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段110 cm。为提高管棚的整体刚度和支护效果，内设钢筋笼，钢筋笼由4根φ22主筋和固定环组成。管棚施工的工艺流程如图2所示。

图2 管棚施工工艺流程

管棚施工前先进行护拱施工，并预埋孔口管，长管棚采用管棚钻机钻孔并顶进钢管，施工时用仪器对每根导向管进行方向和角度控制，钢管轴线与衬砌外缘线夹角1°～3°，施工中采用测斜仪精心精确定位，保证施工精度。

采用KBY50/70注浆泵进行压浆，浆液采用1∶1水泥浆，注浆压力为0.5～1.5 MPa，个别注浆孔达到2 MPa，即注浆终压达到设计要求时，注浆速度应大于5 L/min，持续10 min后结束注浆。

为提高管棚的支护效果，钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15 cm，同一断面内接头数量不得超过总钢管数的50%。管棚末端必须与衬砌钢架有效连接，形成整体。同时掌握好注浆压力，避免造成公路路面的隆起。

3.2 开挖方法

隧道下穿高速公路段为Ⅴ级围岩，在超前管棚支护施做完毕后，进行隧道开挖，开挖采用CRD法施工，工序如图3所示。

图3 CRD法施工工艺流程(单位：m)

(1)利用上一循环架立的钢架施做超前小导管支护；弱爆破开挖①部；封闭①部工作面；施做①部导坑周围的初期支护和临时支护，即初喷4 cm厚混凝土，架立I18工字钢临时钢架，并设砂浆锚杆；导坑底部平整度压实后，施做①部临时仰拱，安设I18工字钢横撑；复喷混凝土至设计厚度后，打设超前小导管并注浆。

(2)在滞后①部一段距离后，弱爆破开挖②部；封闭②部工作面；施做②部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4 cm厚混凝土，架立I18工字钢临时钢架，并设砂浆锚杆；导坑底部平整压实后，施做②部临时仰拱，安设I18工字钢横撑；复喷混凝土至设计厚度。

(3)开挖③部并施做导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同①部。

(4)开挖④部并施做导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同②部。

(5)在滞后④部一段距离后，弱爆破开挖⑤部；隧底周边部分初喷4 cm厚混凝土；接长初支钢架及I18工字钢临时钢架，施做支护仰拱，复喷混凝土至设计厚度。

(6)开挖⑥部并施做导坑周边的初期支护和临时钢架，步骤及工序同⑤部。

(7)逐段拆除靠近已完成二次衬砌部分8～10 m范围的中隔墙底部工字钢单元，浇筑Ⅰ部仰拱。

(8)根据监控量测结果，待初期支护收敛后，拆除I18工字钢临时钢架及横撑，利用衬砌模板台车一次性浇筑Ⅱ部衬砌。

施工注意事项：①坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则；②初期支护喷射混凝土强度达到设计强度的70%以上方可进行下一步开挖施工；③为保证钢架基础稳定，应及时打设锁脚锚杆，钢架间采用纵向钢筋连接；④小炮开挖或人工开挖，严格控制药量；⑤临时钢架拆除必须在监控量测确定围岩变形稳定滞后进行，拆除时应加强观测并做好安全防护。

3.3 衬砌支护

隧道初期支护全环喷射25 cm厚C25混凝土，全环设置钢筋网，纵向钢筋采用φ6，环向钢筋采用φ8，网格间距20 cm×20 cm。拱墙设置锚杆，锚杆长3.5 m，间距0.75 m×0.75 m。初支内全环设置I20型钢钢架，纵向间距0.5 m。

隧道二次衬砌采用45 cm厚的C35钢筋混凝土，主筋采用φ22的HRB335钢筋，间距200 mm。

4 监控量测及效果检验

4.1 监控量测

现场监控量测是“新奥法”设计施工的重要组成部分，施工须根据监控量测情况实行动态控制。为了动态掌握围岩的变化和支护结构的稳定状态，要进行现场监控量测，通过分析与判断量测数据，对围岩支护体系的稳定状态进行预测并据此确定相应的施工措施，确保支护体系的稳定及施工人员的安全。

洞内测点布置：横断面上在拱顶、最大跨度处、拱脚处及临时钢架交点处，布置测点，纵向每5 m设置一处，测量范围DK503+070～DK503+160。

路面测点布置：横断面测量范围为路面中线左右侧各30 m范围，测点间距3 m。纵向为交叉点前后各40 m范围设置监测点，监测点间距为5 m，靠近公路下方加密。

在隧道开挖距公路交叉点40 m时开始观测，在隧道开挖到公路下方时，根据量测变化可调整至一天1到3次，待隧道通过公路，施做完二次衬砌且沉降稳定后停止量测。

4.2 效果检验

根据对高速公路路面及隧道拱顶的监控量测，交叉点(铁路里程DK503+122)处最大沉降量为11 mm，洞内拱顶最大沉降为13 mm，均小于规定要求，有效控制了高速公路的路面沉降，保证了高速公路的正常运营及铁路隧道的安全施工。

[1] TB10003—2005 J449—2005铁路隧道设计规范[S]

[2] TZ204—2008铁路隧道工程施工技术指南[S]

[3] 贾英凯.观音堂隧道下穿连霍高速公路施工技术[J].铁道标准设计，2009(11)：105-107

ExcavationConstructionTechnologyofHeavyRailwayTunnelUnder-crossingExistingHighwayClosely

LI Li

2013-11-01

李 力(1980—)，男，工程师。

1672-7479(2014)01-0047-02

U445

： B