浅埋大断面黄土隧道下既有穿铁路施工技术

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摘 要：随着铁路建设的跨越式发展和中长期铁路网发展规划的实施及隧道修建技术的进步，一些地质条件复杂，工程难度大的隧道和铁路将会投资修建，黄土地区的铁路隧道施工因特殊的土质也存在一些特殊性。在高桥隧道下穿南同蒲既有铁路的施工中，施工人员根据黄土特性又花了施工方案，综合性的利用多种施工方法解决了大断面黄土隧道下穿构筑物施工中安全施工和保证进度的问题，有效的控制了洞外和洞内的沉降变形，保证了下穿隧道的快速施工和铁路的安全运行，具有良好的借鉴意义。

关键词：黄土隧道 下穿铁路 施工技术

中图分类号：U44 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0052-02

高桥隧道位于陕西潼关，全程1450 m，开挖断面172 m2，为双线黄土隧道，隧道进口处与南同蒲线相隔，出口处位于磨沟右岸陡坡，下穿南同蒲线和磨沟大桥连接，交通十分不便。在高桥隧道下穿南同蒲既有铁路的施工中，施工人员将双层支护形式的双侧逼到洞开挖法优化为双侧支护形式的弧形导洞三台阶七步开挖法，并结合仰拱与二次衬砌紧跟法，科学的解决了施工进度与安全间的矛盾。本文以该工程为例，分析了浅埋大断面黄土隧道下既有穿铁路的施工技术，希望能对广大同行提供借鉴。

1 确定下穿方案

高桥隧道下穿段埋深较浅，和南通莆铁路的相交角度较小，施工长度较长，且该段位于小半径曲线与傍山深路堑内，左侧为五级高边坡，偏压严重，设计方案一直在优化。

1.1 原设计方案

高桥隧道出口DK349+410～+500为V级围岩，下穿同蒲铁路段，采用弹孔跨度64 m的八七铁路应急抢修钢梁架空铁路，将梁置于隧道开挖轮廓外的群桩基础上，在架空线路的情况下以双侧壁导洞法暗挖通过，既有铁路以15 km/h的最大速度维持运行。初期以0.35 m厚度喷混凝土层支护，以1榀/0.6 m的间距全面铺设I25 a钢架；二次衬砌采用0.8 m厚的钢筋混凝土结构。

1.2 最终优化方案

超前支护：采用Φ159管棚进行洞内超前支护，并往钢管内压注水泥浆。于管棚拱部120°范围内铺设Φ159钢管，每根钢管长100 m，壁厚6 mm，环向间距20 cm。自DK349+407处做至DK349+507段。

初期支护：采用双层支护，初期支护采用全断面喷射0.35 m厚的混凝土，在拱墙上挂Φ8钢筋网，网格间距为20 cm×20 cm，于全断面设I25a钢架，间距2榀/米，于边墙设常4 m的Φ22砂浆锚杆，间距1 m，梅花形分布；初期支护，于么分布隧道两侧钢架的分节处设置4根4 m长Φ2锁脚锚管，并在上台级二次支护钢架拱角处埋设两根3.5 m长的Φ42锁脚锚管；二次支护为0.25 m厚度C25喷混凝土，于全断面设I20a型钢，间距0.6 m/榀，以Φ42钢管连接钢架，环向间距为1 m，并设双层Φ8钢筋网片，间距20×20 cm。

二次衬砌：使用0.5 m厚的钢筋混凝土，并于内外侧每处布置两根2Φ25@200 mm主筋。

管幕工作室地段的施工：于DK349+399～407段作管幕工作室，长8 m，工作室比隧道扩大0.8 m，在施工前先对120 m内的铁轨进行每侧以7扣P50轨加固。管幕工作室的原设计为双侧壁导洞法开挖，但由于双侧壁导洞法有初期支护，支撑处难以进行施工，且双侧壁导洞中部接近7 m的开挖高度远大于管幕工作室所需的5 m。因此，为保证施工安全和施工进度，在DK349+395～415段做长20 m，间距0.35 m的Φ108管棚进行与加固，以弧形导洞法开挖管幕工作室地段。

下穿段的施工。

（1）Φ159长管棚的施工：由于高桥隧道下穿段的围岩为新黄土，无法采用水钻钻孔，因此，在下穿段采用了风动导向跟管钻进施工技术，将Φ159钢管加工为若干节钻杆，每节长6 m，用水平导向钻机将钻杆钻入，以空气压缩机将钻渣吹出，有线导向仪控制打设精度。

（2）双层支护弧形导洞法的施工。

①上台阶弧形导洞的开挖和支护：上台阶每循环开挖0.5 m，核心土与两侧拱角采用挖掘机挖掘，拱部采用人工挖掘。上台阶开挖高度约4 m，长度约4 m，核心土距离拱顶1.5 m左右，核心土两侧局开挖约2 m。开挖后，喷射0.04 m厚混凝土，架设I25a钢架，并在钢架拱脚30 cm高度上设置四根4 m常的锁脚锚管，将锁脚锚管牢固的焊接在钢架上，并在预设位置埋设2根二次支护拱角的锁脚锚管。挂设钢筋网片，喷射初期支护混凝土，二次支护可依据初期支护的长度跟进。

②阶左侧与下台阶右侧边墙的开挖与支护：上台阶超出前阶约4 m厚，交错开挖下台阶右侧与阶左侧边墙，每次1～2榀，使拱部初期支护不会同时悬空，并及时安装拱架、挂网，喷射混凝土，阶的长度设置在3 m左右。阶右侧、下台阶左侧边墙的开挖同上。

③仰拱的开挖与支护：下台阶开挖长度约5 m时，停止挖掘，并封闭掌子面，开挖仰拱。分两次开挖，每次开挖2.5 m，及时进行初期和二次支护，然后进行二次衬砌，填充混凝土。下台阶长度再有5 m时，重复以上施工。

④二次衬砌的施工：当仰拱填充长度至8.9 m时，架设钢管架工作平台，安装防水板和二次衬砌钢筋。检查合格后查处钢管件，并用台车浇筑二次衬砌混凝土，段长度8.9 m。

2 变形控制措施

（1）拱部开挖进尺采用间距1榀钢拱架控制，中下台阶边墙的开挖进尺采用间距1～2榀钢拱架控制，左右较粗开挖，避免初期支护悬空。

（2）底部一次开挖长度为4～5榀间距，控制在2.5 m以内。

（3）上台阶长度不超过4 m，阶不超过3 m，下台阶不超过2 m。佯攻距离上台阶掌子面的最大距离不超过14 m，二次衬砌距离上台阶掌子面的最大距离不超过18 m。

（4）基础开挖和扩大拱角采用人工开挖，并保证不吵瓦，无浮渣、虚土，并在钢板底部设置混凝土垫块和纵向焊接32槽钢。

（5）初期支护钢架设置4根锁脚锚管，且安设角度不小于45°，不短于4 m，与钢架焊接。

（6）开挖后，及时设立拱架，喷射混凝土，架设横撑并封闭成环。

（7）在开挖和初期支护中，严格管理施工用水，禁制初期支护基础被浸泡，严防整体下沉。隧道洞顶的陷穴、暗管、暗沟、冲沟、人工洞穴进行及时回填，高出地表约0.3 m做防水处理。

3 结语

下穿铁路和公路的隧道工程，需要和相关部门进行多次协调，上移施工方案，从而耗时比较长，严重延长了施工工期，因此，根据现场条件设置斜井，建立作业面，保证下穿段之外工程的不间断施工，是保证工程进度和工程质量的有效途径。

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