公路隧道上跨既有铁路施工技术

黄浩

（中铁十八局集团隧道工程有限公司，重庆 400700）

公路隧道上跨既有铁路施工技术

黄浩

（中铁十八局集团隧道工程有限公司，重庆 400700）

星光大道北延线星光隧道道路工程位于重庆市北部新区，本文以此为背景，具体分析了星光大道公路隧道的上跨既有铁路施工技术难点，主要探讨了该公路隧道在隧道开挖、初期支护等方面的施工方案及技术方法。

上跨既有铁路；星光公路隧道；技术；施工方案；隧道开挖；支护

星光隧道工程主要涉及公路隧道主体结构、排水、路面，包括消防等方面的预留预埋施工操作，另外，在洞口绿化与附属设施施工方面也要做到完善。该隧道的结构设计使用年限为100年，支护结构安全级别达到一级，是典型的上跨既有铁路施工项目。针对于此，本文将以此为开端，探究此工程的概况，并提出施工技术的具体应用。

一、星光公路隧道上跨隧道既有铁路工程项目概况

（一）工程项目概况

星光公路隧道位于重庆市北部新区星光大道北延线道路，是城市主干道，拥有双向六排车道，南与金开大道相连，北与肖家沟西路相连，其中，左线长度685m，右线长度673m，如图1。

图1 星光公路隧道平面示意图

（二）工程项目地质条件

星光公路隧道在北部新区从南开始，一直向北贯穿整个照母山，沿线是典型的低山浅丘剥蚀地貌，另外还有斜坡、山脊等其他地形。隧道沿线就从照母山地势山脊中部高处向前延伸，地面最高标高可达到417.50m，最低标高也有294.20m。工程区位于照母山森林公园，原始地貌保护良好，且地貌变化幅度较小。经过施工区域现场地质勘查，也未发现断层与活动性大断裂现象，地质构造相对简单。

从水文方面来看，施工区域地下水较为贫乏，场地环境类型为II类，在勘查后得出该施工区域周边没有任何污染源。其中，地下水、地表水及岩土层对砼结构与钢筋砼的腐蚀性也非常低，为微腐蚀性。另外，在星光隧道周边地质环境中，也未发现泥石流、崩塌或者滑坡等不良地质现象。

（三）项目施工技术难点

1.与既有在建铁路项目的交叉施工

由于星光隧道穿越重庆市核心区域，必然与重庆市交通枢纽相互交错，所以星光隧道要上跨包括待建的城市轨道交通5号线以及其余4条铁路。在技术上，要求待建的上跨轨道交通五号线要采取先下后上的施工顺序，其施工环境相当复杂，且涉及多个施工技术方面，存在潜在施工风险因素。

2.小净距隧道施工

星光公路隧道工程为双线单向隧道，两洞中间间距只有20m距离，是典型的小净距隧道施工工程。所以，必须在施工过程中尽量减少中夹岩柱的破坏扰动，同时强化它的自稳定能力，这也是该工程项目在技术控制中的难点之一。

3.洞口爆破控制施工

由于星光隧道洞口毗邻凡尔赛小区，小区住宅楼与洞口位置直线距离只有50m上下，所以小区处于洞口爆破危险区域范围内。

4.大断面施工

星光公路隧道采用的是分离式双洞单向三车道隧道，所以隧道标准建筑限界宽度为14m，净高度为5m。在这种情况下，隧道大断面施工应该采用临时仰拱配合三台阶法、CRD中隔壁法或双侧壁导坑法。总体来看，需要开挖的隧道断面面积较大，这就造成了施工工序复杂且繁多，技术环节不易掌控。

二、星光公路隧道施工方案及相关技术措施

星光公路隧道施工方案中所涉及的主要技术点包括隧道开挖、初期支护、隧道出渣、隧道防排水及施工排水、衬砌、通风、隧道路面施工、爆破8个环节。本文主要探讨了其中的隧道开挖和初期支护这两个环节的相关工程方案及对应技术措施。

（一）隧道开挖的施工方案及相关技术措施

1.隧道开挖施工方案

星光隧道工程的隧道开挖分为3个部分：洞口明洞、洞身以及人行、车行通道开挖。首先是洞口明洞施工方案，该工程在洞口边仰坡开挖边缘线外5m位置施作截水沟和洞口天沟，以便于截排地表水，并为工程隧道建立较为完善的洞口排水系统，确保隧道施工时刻安全。明洞方面采用的是明挖施工方法，对它的上下台阶采用分级开挖。当开挖到明暗分界线位置时，对上台阶护供处进行混凝土施工，再施工暗洞超前大管棚，在暗洞中开挖支护10～15m左右，随后再开始明洞下台阶开挖。

其次是对洞身开挖，该工程开挖的顺序为先右后左，在洞口段V级围岩段利用了CRD法进行施工，且左右洞掌子面纵向开挖错开2倍以上洞径，基本遵循隧道“早进晚出”的施工原理。在实际开挖施工过程中，如果围岩相当完整且其有较高强度，就要基于安全基础上进一步满足业主工期要求，根据施工现场状况对开挖施工方法实施相应优化。

最后是人行、车行通道开挖，其中，人行通道所采用的是全断面爆破开挖，而车行通道则采用上下台阶法爆破开挖。在交叉口段进行施工时，应该首先以施工主洞作为断面，稳定好主洞的支护施工，在围岩变形收敛以后，再开挖人行车行通道。在交叉口处所采用的是弱爆破技术，并配合挖掘机开挖，然后在开挖过程中，临时搭建钢支架进行支护。等到人行、车行通道全部完成开挖初期支护以后，就可以进行二次衬砌施工。

2.隧道开挖施工技术措施

上文提到在星光公路隧道的洞口段V级围岩段采用了CRD法进行施工，基于CRD的隧道开挖施工工艺流程如下，如图2。

图2 CRD法施工工艺流程示意图

CRD法施工的具体步骤如下：在洞口围岩段锁脚锚杆以上位置开挖，同时，打锚杆、挂网、架设立工字钢架以作临时支撑。锁脚锚杆位置要选择纵向拉筋施工，并同时喷射混凝土。如此反复在洞口段多个位置开挖，重复上述技术流程。

第二步要施做二次衬砌结构，并同时架设临时支撑。

第三步要拆除中隔壁，再次施做二次衬砌，最后封闭成环。

3.施工技术要点

隧道洞口开挖的施工技术要点主要总结以下三点：

其一，利用CRD法，在该工程的软弱围岩大跨度隧道中，在隧道明洞、暗洞开挖以后再进行支护、分部闭合成环，最后形成断面闭合成环。在开挖时，每开挖一部分都要进行及时的施作初期支护，满足CRD法中中隔壁及临时仰拱的技术需求。

其二，要做好施工部位的临时支撑，并保证弧度支撑。

其三，开挖支护要从上至下进行，开挖后所有包括初期支护、中隔壁、仰拱等都要做到封闭成环。开挖工作面上下层相隔距离尽量保持在3～4m左右为宜，而且应该等到隧道开挖砼强度达到设计强度标准的70%以上时，再继续开挖相邻部位隧道段。

（二）隧道初期支护的施工方案及相关技术措施

1.隧道初期支护施工方案

隧道初期支护应该紧跟开挖工作展开，有效降低围岩暴露在外的时间，确保围岩不会发生变形和松弛等问题。

初期支护的施工方案主要分五步，首先要进行超前支护，架设超前大管棚，并配合管棚钻机展开施作。同时，配合高压注浆泵、超前小导管进行注浆并打入岩层，需要注意的是注浆泵要注水泥浆。

第二步，在现场加工制作砂浆锚杆，并利用锚杆钻机钻孔，辅助人工进行安装。这一环节要利用到专用的高压注浆泵进行注浆。

第三步，在隧道洞口外分布加工制作钢筋网片，并通过机械运输钢筋网片到支护工作面位置，由人工完成安装。

第四步，现场加工钢架，通过机械运输配合人工进行安装，并由锚杆锁定。

第五步，在隧道洞口外拌和站集中利用强制搅拌机对喷射砼进行拌和，并由喷射机在隧道洞内进行喷射作业。

2.初期支护施工技术措施

初期支护施工主要基于隧道暗挖施工技术，主要包括了超前大管棚、超前小导管、砂浆锚杆、喷射混凝土、钢筋网以及管棚注浆等技术环节。以注浆环节为例，星光公路隧道工程所采用的是注浆泵压力注浆方式，在注浆前首先喷射混凝土封闭掌子面，以防止漏浆现象出现，再强行打入钢管并冲洗管内积物，随后再注浆。注浆的顺序要从下至上，并采用小导管进行注浆，具体注浆流程如图3。

图3 初期支护小导管注浆流程示意图

在注浆过程中，水泥浆水灰比应该遵循1:5:1、1:1和0.6:1这3个主要等级，而且浆液要从稀到浓逐级转换。首先注入稀浆，再注入浓浆，直到最后的注浆水灰比达到0.6:1。

在渗入性注浆过程中，应该严格按照实验所确定的压力来确定注浆量。以压密注浆为例，它的有效固结厚度应该大于40cm，同时，施工中从大到小来选取最佳注浆压力和注浆量。该工程选用了高压注浆泵进行注浆，其额定注浆压力达到1.0Mpa时，要稍微停顿一下，再等待几分钟，直到注浆压力降到0.6Mpa以下后再开始注浆，如此反复几次后，注浆压力就会逐渐平稳。再者，在使用高压注浆泵通过锚杆杆本预留通道连接孔口注浆时，还应该时刻观察注浆泵角度，如果与水平线倾角超过45°，就要利用排气管进行排气，确保其与水平线倾角稳定在45°以内，这样才能实现自然排气，保证锚杆孔内的注浆始终是饱满状态。

除隧道开挖与初期隧道支护这两个施工程序以外，星光公路隧道上跨既有铁路施工还包括隧道出渣、隧道防排水、衬砌、通风、路面和爆破等流程。从已分析的两个施工技术环节来看，在沿袭传统施工工艺流程的同时，也引入了诸如CRD法隧洞洞口开挖和小导管超前注浆这样的领先技术，基本达到了星光公路隧道上跨既有铁路施工方案中所提出的技术需求标准，为接下来的施工工艺环节奠定了良好基础。

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[2]周超.公路跨越既有铁路隧道的方案设计与研究[J].隧道建设,2014,34（1）:32-40.

[3]张孟金.上跨既有铁路隧道立交点机械开挖可行性研究[J].建材发展导向,2014（5）:254-255.

TU

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1673-0046（2016）9-0190-03