公路隧道上跨既有铁路隧道施工技术的探讨

周东

（中铁十一局集团第四工程有限公司）

在近几年的发展进程中，我国交通工程建设迅速发展，众多高速铁路、高速公路、既有铁路增建二线、城市轨道地铁等基础设施建设工程广泛开展。在基础设施建设工程开展过程中，施工工艺是工程建设效率的主要影响因素。特别是在邻近隧道工程施工过程中，若隧道施工方案设计不当，不仅会破坏已有隧道结构，而且会影响既有铁路运营安全。因此，对公路隧道上跨既有铁路隧道施工技术进行适当分析具有非常重要的意义。

1 工程概述

新建衢州至宁德铁路塔石岭隧道为单线铁路，位于浙江省镜内，设计时速为160.0km/h，起止里程为DK149+641 ～DK155+312， 整 体 工 程 建 设 线 路 长3598.0m。工程隧道最大埋深为235.0m，隧道内具有人字坡，变坡点位于DK154+152 位置。进口至变坡点段角度为4.8%0 的单面上坡，变坡点至出口段为4.8%0 的单面下坡。

2 公路隧道上跨既有铁路隧道地质条件

2.1 工程项目地质条件分析

工程施工区域为剥蚀丘陵区，区域内生长有高大的乔木及灌木，自然坡度在35°～50°之间，地形起伏较大。丘陵边坡表层为褐黄色硬塑粉质粘土，局部黏土夹杂碎石，碎石层厚度为2.5m 左右；而丘陵下层为侏罗系上统段，为强风化流纹质含角砾玻屑凝灰岩。岩体呈破碎节理裂隙发育，地下有裂隙水。

新建衢州至宁德铁路塔石岭隧道与丽龙高速塔石岭隧道交叉桩号为DK160+518，线路夹角为58°，净距离在35.16m 左右，交叉位置地表标高为487m。新建隧道标高及隧道埋深分别为299m、183.0m。两者具体关系如表1 所示。

2.2 工程项目施工难点分析

⑴该公路隧道工程为单线隧道，隧道内具有人字坡，边坡点与进出口起伏较小。在施工阶段，施工人员应尽量降低中夹碎石的破坏扰动，同时采用中坡护壁技术强化破壁自稳定能力，施工难度较大[1]。

⑵该公路隧道工程与既有在建铁路项目交叉，且与中心城区相互交错，因此在技术层面，施工人员应采取先下后上的施工方式，保证在建铁路上跨轨道交通作业顺利开展。整体施工环境复杂程度较高，涉及多个复杂施工工艺，潜在施工风险较大。

⑶新建公路隧道采用单线双车道隧道，隧道标准建筑限界宽度及净高度分别为14.0m、5.0m。据此，隧道大断面施工应采用临时仰拱配合上下台阶法。同时利用隧道交叉中隔壁法（CRD 法），保证既有铁路稳定运行。整体施工工序较复杂，且技术实施难度较大。

表1 公路隧道与既有铁路隧道关系

⑷该公路隧道建设区域内具有高大乔灌木生长，在洞口爆破控制施工时应尽量降低对周边林木的危害。

3 公路隧道上跨既有铁路隧道施工技术

3.1 隧道开挖施工方案及技术措施

公路隧道上跨既有铁路隧道开挖施工主要包括洞口明洞开挖、洞身开挖、人行及车行通道开挖三个阶段。

⑴在公路隧道上跨既有铁路隧道洞口明洞开挖阶段，为便于地表水截排，施工技术人员可在隧道洞口边仰坡开挖边缘外4.8m 位置，进行截水沟、洞口天沟的设置，以形成完整的洞口水分排出体系。同时在明挖施工过程中，根据上下台阶地质条件差异，施工技术人员可采取分级开挖措施，即在开挖至明暗分界线位置时，在上台阶位置采用混凝土施工方法[2]。随后进行暗洞超前大管棚施工，配合12.5m 左右暗洞支护施工，施工技术人员可开展明洞下台阶开挖施工作业。

⑵在公路隧道上跨既有铁路隧道洞身开挖阶段，施工技术人员可依据先左后右的顺序，采取不同的施工方法[3]。其中在隧道洞口粉质粘土夹杂碎石段主要采用隧道交叉中隔壁法（CRD 法）施工，即从纵向，依据早进晚出的原则，将隧道左右洞掌子面交错开挖1.8 倍以上洞径。

⑶在公路隧道上跨既有铁路隧道人行及车行通道开挖阶段，根据人行、车行通道运行需求的差异，施工技术人员可采用不同的施工方法。如在人行道开挖阶段，施工技术人员可采用全断面爆破开挖的方法；而在车行通道开挖阶段，由于车行通道洞径较大，为最大限度控制爆破对周边环境的影响，施工技术人员可采用微孔爆破法开挖。

在具体施工阶段，施工技术人员可以以隧道主洞为断面，在主洞支护作业完成后，进行人行通道及车行通道开挖。在人行通道及车行通道交叉口位置开挖阶段，施工技术人员可采用弱爆破技术，配合临时搭建钢支架，利用挖掘设备进行开挖作业。需要注意的是，在隧道交叉中隔壁法（CRD 法）应用过程中，施工人员应严格依据洞口围岩段锁脚开挖→打锚杆、挂网、工字钢架设置→纵向拉筋施工→混凝土喷射→二次衬砌结构及临时支撑架设→中隔壁拆除及二次衬砌封闭成环的顺序施工。其中在洞口围堰段锁脚开挖阶段，施工技术人员在每个开挖阶段后均需要进行初期支护作业，保证临时仰拱施工效果；而在临时支撑设置阶段，在保证临时支撑弧度一定的基础上，施工技术人员应依据从上到下的顺序依次进行初期支护封闭成环、中隔壁封闭成环、仰拱封闭成环作业，并控制上下层间距离在3.5m 左右，保证隧道开挖混凝土强度达到设计强度的75%。

3.2 隧道初期支护施工方案及基础措施

为降低围岩暴露时间以及围岩变形、松弛风险，隧道初期支护作业与开挖作业需同步展开。据此，施工技术人员可依据超前支护→砂浆锚杆制作→钢筋网片制作→现场钢架加工→隧洞口混凝土喷射的顺序进行施工。

其中，超前支护主要是通过超前大管棚的架设，配合高压注浆泵及超前小导管，向管棚内进行注浆；而砂浆锚杆制作主要是利用锚杆钻机向岩层内钻孔。随后人工安装砂浆锚杆，并利用高压注浆泵向钻孔内进行注浆；钢筋网片制作主要是在隧道洞口外分部加工，并利用机械运输设备，将钢筋网片运输至支护作业面位置，由施工技术人员逐步安装；现场钢架加工与钢筋网片制作施工类似，均需要利用机械运输设备运输至施工现场，随后由施工技术人员安装、锁定；隧洞口混凝土喷射主要是在隧洞口外部，利用强制搅拌设备，依据前期设计比例进行混凝土拌合，随后利用喷射设备在隧道洞口内进行混凝土喷射。

在具体施工作业过程中，初期支护施工需要配合隧道暗挖施工技术进行。

⑴在浆液拌合阶段，施工技术人员应严格依据1：4.5：1、1：1：1、0.5：1：1 的顺序，进行浆液等级转换，即向注浆管中依次注入稀浆液、浓浆液，促使注浆水灰比达到规定限度。在此基础上，可采用渗入式注浆的方式，结合实验压力，控制压密注浆有效固结厚度在41cm 以上。同时依据从大到小的顺序，在高压注浆管额定注浆压力达到1.1MPa 后，等待高压注浆管注浆压力稳定，调低注浆压力，直至高压注浆管注浆压力稳定在0.58MPa为止。

⑵在高压注浆泵运行过程中，施工人员可以利用锚杆，设置孔口连接通道。同时控制高压注浆泵与水平线倾角在45.0°以下，保证砂浆锚杆注浆效果[4]。

⑶借鉴已有施工经验，施工技术人员可开展隧道出渣、隧道通风爆破、隧道衬砌作业，保证公路隧道上跨既有铁路隧道施工效率。

4 结束语

综上所述，公路隧道上跨既有铁路隧道施工涉及了隧道开挖、初期支护、隧道排水、施工排水、隧道出渣、通风、隧道路面施工、隧道爆破、隧道边坡衬砌等多个模块。在具体施工过程中，为保证公路隧道上跨既有铁路稳定运行，施工人员应以隧道开挖、初期支护为要点，结合工程内地质条件，采取对应的技术措施，为整体施工作业顺利进行提供充分的保障。