高速铁路隧道下穿既有铁路隧道施工策略研究

甄相国 贾瑞晨

（湖南高速铁路职业技术学院， 湖南 衡阳 421000）

1 国内类似工程实例

本文研究过程中，将以国内某类似工程实例作为施工情景。笔者选取了湖南省永顺县范围内的某铁路隧道的施工过程作为研究对象。该铁路隧道的具体情况如下：隧道全长3465m。边沿隧道在DK48+593.4 位置处将下穿蜈蚣山一号隧道。平面交角度数约为30°，内轨顶面标高325m，蜈蚣山一号隧道内轨标高为337m，结构净距为32.45m。在岩层情况方面，边沿隧道下穿位置为震旦系灯影组白云岩，上端为硅质岩，为Ⅴ级围岩，弱富水区。蜈蚣山一号隧道的主要岩层为炭质页岩。在施工过程中，开挖导致中底层面临较大的压力，该种情况会导致导坑横梁以及箱腿被挤出，下导坑地板鼓起，上导坑底板沉落，产生了较为频繁的坍塌。

2 具体施工策略和技术

2.1 超前地质预报

进行超前地质预报的过程中，其主要运用了对相关地质情况进行调查和勘察相结合的方式，在探查技术上，应当采用物探和钻探两种方法同时进行。在探查距离方面，保证长距离探查和短距离探查相结合。除此之外，还要保证地上探查和地上探查相结合的方式。在运用上述各种探查方式的基础上，要对所有探查技术得出的探查结论进行综合，各个结果之间应当进行相互验证，以此提高预报活动的准确程度。具体而言，在实际施工案例中，地质素描要实现每施工循环一次；运用长距离弹性波反射法进行探测；在存在异常情况的地质段中，应当运用地质雷达开展探测活动；在富水区域进行探查时，要采用高分辨律直流探测法进行。

2.2 施做中管棚

在拱部140 度的范围之内要对中管棚进行设置。管棚的长度为10m。在两环之间的搭建长度为3m，环向间距为40cm。中管棚运用管棚钻机，以初期支护内轮廓为标准。钻孔参数为插脚5 度至的10 度之间，在环内设置的数量为45 根。在水泥浆液的填筑过程中，要按照1 比1 的比例在管棚内填筑水泥浆液。根据不同的施工情况，设定不同的注浆压力。笔者认为，在案例工程中将注浆压力设定为2.0MPa 较为适宜。在具体施工过程中，需要对管棚进行编号。编号分为单双号，如果管棚的编号为单号管，应当采用钢花管，当管棚编号为双号时，应当采用钢管。在实际施工中，需要先行打设钢花管，然后进行注浆。而后继续进行钢管的打设。通过该种方法， 可以较为便捷的检查钢花管的注浆情况。

2.3 施做超前小导管

在施工过程中，需要利用超前小导管对工程相关结构进行支护，以便于工程开展。在小导管的相关具体参数方面，小导管长度宜为5m，环向间距方面0.3m较为适宜，纵向间距方面设置为每环3m，设置10 度至15 度的外插角度，每环58根，水泥浆液填筑比例为1 比1。

2.4 三台阶预留核心土开挖施工技术

在高速铁路隧道下穿既有铁路隧道的施工技术选择方面，施工技术的好坏将直接影响到既有隧道的形变情况。如果科学合理的选择施工方法，将对既有隧道的形变控制起到关键作用。因此，在具体施工开展以前需要对围岩类别和具体参数进行分析，选择适宜的施工方法。如采用三台阶预留核心土方法进行施工作业，利用相关机械对交叉段开挖，对于影响段，可采用爆破开挖的方式进行。在震速控制方面，笔者认为应当控制在每秒3cm 的范围内。上台阶开挖时，垂直高度控制在3.7m，台阶长度控制在3m 至5m 之间。中下台阶的垂直高度保持相等，数值为3.6m。左右两侧开挖宜采用的分别开挖的方式进行，不能同时进行开挖，中台阶长度控制在3m 至5m 的范围内。下台阶支护距离在10m 至15m 之间。开挖工作要与支护工作同时进行，以此在最大限度内避免对既有隧道产生不利影响。

在支护钢架的选择方面，笔者认为选择I25b 工字钢。拱架之间可以采用I14工字钢进行结构连接，以隧道为参照进行径向设置，环向净距设置为1m，在边墙角位置的工字钢与连接板之间的高度差为0.2m，在上导区域设有18 根，中导区域内一侧设有4 根，下导设4 根。全环范围内的总量数量共计34 根。施工过程中的钢架安装之前，应当对地脚位置虚碴进行清理，并需要设置槽钢于地脚处。通过上述设计与安排，可以在最大限度内增加基地位置的承载力，且需要利用木板将槽钢和基底之间的缝隙进行楔紧。在边墙区域需要运用砂浆锚杆，其长度为4m，采用梅花型的布置方法。拱部区域内利用中空锚杆的组合，其长度为4m，同样采用梅花型的布置方法，在锚杆尾部需要配备锚垫板以及螺母。

2.5 施做锁脚锚管

锁脚锚管在避免初支沉降以及变形方面将起到关键作用。在实际施工的过程中，在上台阶钢架地脚约1m 的范围内进行锁脚锚管的设置，设置过程中单侧需要设置4 组，共计8 根锚管。除此之外，在中台阶以及下台阶钢架底部同样约1m 的范围内也需要设置锚管，数量方面，单侧需要设置3 组，共计6 根锚管。锁脚锚管采用50mm 的钢花管较为适宜，在第1 组内，每根长度为5m，除此之外，其他每根长度均为4m，角度斜向下30 度。施工过程中，需要将锚管和钢架之间进行焊接，以增强结构稳定性。

3 施工过程中的具体注意事项与应急措施

3.1 应急人员及设备的准备

在施工过程中，需要提前安排一定数量的应急人员以应对施工过程中出现的突发状况。除此之外，对于相关应急设备和应急物资也要着手提前准备。在该环节中，需要重点注意的是干喷机、干喷料搅拌机、双液注浆泵、临时仰拱拱架、大锁脚锚管等施工物资。只有对突发情况做到提前准备，才能在遭遇突发情况时妥善处理。

3.2 对拱顶下沉量超警戒时的处理

隧道施工过程中，如果洞内发生拱顶下沉量超过警戒，但是收敛变形情况不严重的情况，可以反映出锁脚强度不够的问题。遭遇该种情况时，可以利用大锁脚进行结构加固。在大锁脚锚管之间可以利用两根U 型钢筋进行固定，并通过焊接的方式进行进一步加固。

3.3 突发情况的报告与管理制度

施工项目部需要制定相关应急预案，在突发事件出现时可以按照应急预案中的处理办法进行及早处理，防止损失的扩大化。具体而言，可以由工程项目负责人员按照规定进行统一部署，协调人员和物资资源，积极帮助工务段、车站、车间等有关部门做好突发事件的处理工作。

4 结语

通过对上述若干施工技术的分析，可以看出在进行高速铁路隧道下穿既有铁路隧道的施工过程中，在施工技术、方案的选择方面需要针对施工具体情况进行不断优化。通过运用合理的施工技术和方法，可以保障施工完毕后既有隧道不会出现下沉、变形等病害，以上施工过程中的相关意见可供类似工程施工参考。