基于复杂环境的既有隧道扩挖施工要点

阮辉煌

（中铁四局集团第五工程有限公司，江西 九江 332000）

1 项目简单介绍

既有马尾隧道结构属于一体式衬砌，组成包含两条道。使用的是端墙式洞门，它的里面包括四个人行横洞及一个车行横洞，都属于原位改造。南北洞道路设计线之间的距离是22.16m。设计了Ⅴ级围岩使用CD 开始挖掘，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法开始挖掘。

图1 马尾隧道标段位置图

具体病害情况是：1） 拱的顶部实际衬砌的厚度不达标；2） 拱的背部都有脱空和不密实的情况；3） 存在渗漏水现象。此工程的重点为把隧道在原来的位置上加宽，将原来的结构改变成为四个车道并加设了一个人行道，由此断面的车道与人行道都加大了一倍。加宽之后：南洞桩号SK17+651～SK18+621,北 洞 桩 号NK17+640 ～NK18+610，两 洞 的 均 长0.97km,对于洞中的横洞车行与人行并存的情况借助于原结构进行改造。

2 项目重点和难点

1） 由于在施工的过程中需要分阶段、分区域，同时开展多个工作面施工，工期时间很短，需要投入较多的机械设备，所以容易导致相同的机械配置不能满足使用的情况。2）南、北洞各自封闭起来施工，首先进行北洞拓宽，等到北洞结构完成且交工验收合格通车之后，南洞才能开始施工，相互干扰作用比较大。3） 此过程的重点环节是加宽既有隧道二衬和初支开始挖掘及拆除，它的工作量大，决定着工期的进度。

3 扩挖要点

3.1 洞身开始挖掘

开始挖掘前应该先对既有隧道回填，前期使用的是隧道明挖段开始挖掘土石方，确保施工工作面，后期使用的为洞内开始挖掘的洞渣，回填至拱腰的高度，把用不了的洞渣拉出去。施工Ⅴ级围岩借助于CD 的方法；其余级别的围岩在挖掘的过程中都是借助于台阶法。在不良地质段施工的过程中要坚持“先预报、快封闭、管超前、短进尺、强支护、弱爆破、严注浆、勤量测”的原则。初期支护要按时成环，依照测量围岩的数据及时做调整支护参数、二次衬砌及开始挖掘工法。

1） CD 法施工次序如下：把既有隧道调整支护参数至拱腰高度，1、拆除它的支护结构，2、施工上台阶右侧初支和临时中支撑，3、开始挖掘左上台阶，4、施工左上台阶初支、锁脚锚杆，5、拆除支护结构，开始挖掘右中台阶，6、施工右中台阶的初期支护和临时中支撑、锁脚锚杆，7、开始挖掘左中台阶，8、施工左中台阶初支、锁脚锚杆，9、开始挖掘右下台阶，10、施工右下台阶仰拱初支和临时支撑，11、开始挖掘左下台阶，12、施工左下台阶仰拱初支、锁脚锚杆，13、拆除临时支护（临时中支撑），14、施工仰拱防水及仰拱砼，15、填充层施工，16、施工拱部防水、17 拱部二衬施工。施工顺序见下图：施工顺序如下图所示：

图2 CD法施工Ⅴ级级围岩工序图

2） Ⅳ级围岩两台阶法施工次序如下：把既有隧道回填至拱腰位置，1、拆除左上台阶支护，开始挖掘左上台阶，2、施工左上台阶初支、锁脚锚杆，3、拆除右上台阶支护，开始挖掘右上台阶，4、施工右上台阶初支、锁脚锚杆，5、开始挖掘左下台阶，拆除左下台阶支护，6、施工左下台阶初支、锁脚锚杆，7、开始挖掘右下台阶，8、施工右下台阶初支、锁脚锚杆，9、开始挖掘下台阶中部预留核心土，拆除既有隧道支护，10、开挖仰拱开始，11、仰拱初支建设12、填充层砼建设仰拱，13、拱部上的防水层建设，14 施工拱部二衬。施工顺序见下图

图3 Ⅳ级围岩两台阶分步开始挖掘法施工

3） Ⅱ、Ⅲ级两台阶分步法施工次序为：把既有隧道回填至拱腰处，拆除台阶支护结构，开始挖掘上台阶1 部分；施工上台阶2 部分初支；开始挖掘下台阶3 部分及拆除路面和衬砌；台阶左侧隧道4 初支；开始挖掘下台阶5 部分；施工右侧下台阶初支6；施工下台阶预留部分7；开始挖掘路面层8；施工路面层砼；施工拱部防水层；施工拱部二衬。

3.2 初期支护

图4 湿喷机械手工艺流程图

1） 喷射混凝土，使用湿喷技术在隧道初期支护喷射混凝土的过程中。喷射混凝土在洞外拌与站集中拌和，由搅拌运输车送到洞内，使用湿喷机喷射。在挖掘完成后，先喷射40mm 厚的封闭岩面，接着打设锚杆、架立钢架、挂钢筋网，清理初喷岩面后复喷至设计厚度。

2） 锚杆施工，此操作要在初喷后及时开始，承载结构的构成包括它和喷射混凝土、钢筋网片、钢支撑。锚杆机钻孔安装在锚杆钻孔拱部，其它的位置能安装风动凿岩机钻孔。钻孔直而圆和岩面垂直，孔口的岩面应平坦，锚杆孔的尺寸符合设计的标准。设置垫板在所有锚杆上，作用是在锚杆发生偏移的时候时调整过来，垫片紧紧贴附与岩面，安装后露出的部分最多为10cm。

3） 钢筋网施工，钢筋的网片使用Ⅰ级φ0.8cm 钢筋来焊接制成，在钢构件厂里面集中加工完成。首先使用直机将钢筋调直，再把它们截断成条，焊接成型是借助于焊网机。综合参照拱架之间的距离及网片间需要搭接的长度来确定钢筋网片的尺寸。使用焊接长度为一到二个网格来搭接网格。必须把清理干净表面的油渍、漆污、水泥浆及易掉落的浮皮、铁锈等，才可以焊接钢筋，钢筋网片在完成加工后必须保证平整，钢筋表面位置没有削弱其截面的痕迹。

4） 钢拱架建设，依据设计的规定安装钢架，长度上可以存在偏差范围是：高程及横向为上下50mm，垂直度高低2°。在稳固的地面上安装钢架的下端，拱脚高度比上部开始挖掘底线下部低150～200mm。要安装混凝土垫块或者钢板在拱脚开始挖掘超深时候。之后使用锁脚钢管进行定位。超挖程度很大时，喷填相同级别的混凝土到拱背上，保证围岩与支护紧紧贴在一起，防止进一步发生变形。使用Φ25cm@100cm 钢筋拉杆纵向把两排钢架连接结实，以组成整体受力的结构。

4 结语

既有通过隧道改扩建变成新的隧道，减少了征地拆迁的费用，大大降低了总投入资金，而且旧线的再次利用减小了火车运行对环境造成的污染。综上所述，隧道的扩挖比新建隧道更有经济意义。