黃浩

（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司，重慶 400700）

公路隧道上跨既有鐵路施工技術(shù)

黃浩

（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司，重慶 400700）

星光大道北延線星光隧道道路工程位于重慶市北部新區(qū)，本文以此為背景，具體分析了星光大道公路隧道的上跨既有鐵路施工技術(shù)難點(diǎn)，主要探討了該公路隧道在隧道開挖、初期支護(hù)等方面的施工方案及技術(shù)方法。

上跨既有鐵路；星光公路隧道；技術(shù)；施工方案；隧道開挖；支護(hù)

星光隧道工程主要涉及公路隧道主體結(jié)構(gòu)、排水、路面，包括消防等方面的預(yù)留預(yù)埋施工操作，另外，在洞口綠化與附屬設(shè)施施工方面也要做到完善。該隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為100年，支護(hù)結(jié)構(gòu)安全級(jí)別達(dá)到一級(jí)，是典型的上跨既有鐵路施工項(xiàng)目。針對(duì)于此，本文將以此為開端，探究此工程的概況，并提出施工技術(shù)的具體應(yīng)用。

一、星光公路隧道上跨隧道既有鐵路工程項(xiàng)目概況

（一）工程項(xiàng)目概況

星光公路隧道位于重慶市北部新區(qū)星光大道北延線道路，是城市主干道，擁有雙向六排車道，南與金開大道相連，北與肖家溝西路相連，其中，左線長(zhǎng)度685m，右線長(zhǎng)度673m，如圖1。

圖1 星光公路隧道平面示意圖

（二）工程項(xiàng)目地質(zhì)條件

星光公路隧道在北部新區(qū)從南開始，一直向北貫穿整個(gè)照母山，沿線是典型的低山淺丘剝蝕地貌，另外還有斜坡、山脊等其他地形。隧道沿線就從照母山地勢(shì)山脊中部高處向前延伸，地面最高標(biāo)高可達(dá)到417.50m，最低標(biāo)高也有294.20m。工程區(qū)位于照母山森林公園，原始地貌保護(hù)良好，且地貌變化幅度較小。經(jīng)過施工區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查，也未發(fā)現(xiàn)斷層與活動(dòng)性大斷裂現(xiàn)象，地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單。

從水文方面來看，施工區(qū)域地下水較為貧乏，場(chǎng)地環(huán)境類型為II類，在勘查后得出該施工區(qū)域周邊沒有任何污染源。其中，地下水、地表水及巖土層對(duì)砼結(jié)構(gòu)與鋼筋砼的腐蝕性也非常低，為微腐蝕性。另外，在星光隧道周邊地質(zhì)環(huán)境中，也未發(fā)現(xiàn)泥石流、崩塌或者滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

（三）項(xiàng)目施工技術(shù)難點(diǎn)

1.與既有在建鐵路項(xiàng)目的交叉施工

由于星光隧道穿越重慶市核心區(qū)域，必然與重慶市交通樞紐相互交錯(cuò)，所以星光隧道要上跨包括待建的城市軌道交通5號(hào)線以及其余4條鐵路。在技術(shù)上，要求待建的上跨軌道交通五號(hào)線要采取先下后上的施工順序，其施工環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，且涉及多個(gè)施工技術(shù)方面，存在潛在施工風(fēng)險(xiǎn)因素。

2.小凈距隧道施工

星光公路隧道工程為雙線單向隧道，兩洞中間間距只有20m距離，是典型的小凈距隧道施工工程。所以，必須在施工過程中盡量減少中夾巖柱的破壞擾動(dòng)，同時(shí)強(qiáng)化它的自穩(wěn)定能力，這也是該工程項(xiàng)目在技術(shù)控制中的難點(diǎn)之一。

3.洞口爆破控制施工

由于星光隧道洞口毗鄰凡爾賽小區(qū)，小區(qū)住宅樓與洞口位置直線距離只有50m上下，所以小區(qū)處于洞口爆破危險(xiǎn)區(qū)域范圍內(nèi)。

4.大斷面施工

星光公路隧道采用的是分離式雙洞單向三車道隧道，所以隧道標(biāo)準(zhǔn)建筑限界寬度為14m，凈高度為5m。在這種情況下，隧道大斷面施工應(yīng)該采用臨時(shí)仰拱配合三臺(tái)階法、CRD中隔壁法或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。總體來看，需要開挖的隧道斷面面積較大，這就造成了施工工序復(fù)雜且繁多，技術(shù)環(huán)節(jié)不易掌控。

二、星光公路隧道施工方案及相關(guān)技術(shù)措施

星光公路隧道施工方案中所涉及的主要技術(shù)點(diǎn)包括隧道開挖、初期支護(hù)、隧道出渣、隧道防排水及施工排水、襯砌、通風(fēng)、隧道路面施工、爆破8個(gè)環(huán)節(jié)。本文主要探討了其中的隧道開挖和初期支護(hù)這兩個(gè)環(huán)節(jié)的相關(guān)工程方案及對(duì)應(yīng)技術(shù)措施。

（一）隧道開挖的施工方案及相關(guān)技術(shù)措施

1.隧道開挖施工方案

星光隧道工程的隧道開挖分為3個(gè)部分：洞口明洞、洞身以及人行、車行通道開挖。首先是洞口明洞施工方案，該工程在洞口邊仰坡開挖邊緣線外5m位置施作截水溝和洞口天溝，以便于截排地表水，并為工程隧道建立較為完善的洞口排水系統(tǒng)，確保隧道施工時(shí)刻安全。明洞方面采用的是明挖施工方法，對(duì)它的上下臺(tái)階采用分級(jí)開挖。當(dāng)開挖到明暗分界線位置時(shí)，對(duì)上臺(tái)階護(hù)供處進(jìn)行混凝土施工，再施工暗洞超前大管棚，在暗洞中開挖支護(hù)10～15m左右，隨后再開始明洞下臺(tái)階開挖。

其次是對(duì)洞身開挖，該工程開挖的順序?yàn)橄扔液笞?，在洞口段V級(jí)圍巖段利用了CRD法進(jìn)行施工，且左右洞掌子面縱向開挖錯(cuò)開2倍以上洞徑，基本遵循隧道“早進(jìn)晚出”的施工原理。在實(shí)際開挖施工過程中，如果圍巖相當(dāng)完整且其有較高強(qiáng)度，就要基于安全基礎(chǔ)上進(jìn)一步滿足業(yè)主工期要求，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)狀況對(duì)開挖施工方法實(shí)施相應(yīng)優(yōu)化。

最后是人行、車行通道開挖，其中，人行通道所采用的是全斷面爆破開挖，而車行通道則采用上下臺(tái)階法爆破開挖。在交叉口段進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)該首先以施工主洞作為斷面，穩(wěn)定好主洞的支護(hù)施工，在圍巖變形收斂以后，再開挖人行車行通道。在交叉口處所采用的是弱爆破技術(shù)，并配合挖掘機(jī)開挖，然后在開挖過程中，臨時(shí)搭建鋼支架進(jìn)行支護(hù)。等到人行、車行通道全部完成開挖初期支護(hù)以后，就可以進(jìn)行二次襯砌施工。

2.隧道開挖施工技術(shù)措施

上文提到在星光公路隧道的洞口段V級(jí)圍巖段采用了CRD法進(jìn)行施工，基于CRD的隧道開挖施工工藝流程如下，如圖2。

圖2 CRD法施工工藝流程示意圖

CRD法施工的具體步驟如下：在洞口圍巖段鎖腳錨桿以上位置開挖，同時(shí)，打錨桿、掛網(wǎng)、架設(shè)立工字鋼架以作臨時(shí)支撐。鎖腳錨桿位置要選擇縱向拉筋施工，并同時(shí)噴射混凝土。如此反復(fù)在洞口段多個(gè)位置開挖，重復(fù)上述技術(shù)流程。

第二步要施做二次襯砌結(jié)構(gòu)，并同時(shí)架設(shè)臨時(shí)支撐。

第三步要拆除中隔壁，再次施做二次襯砌，最后封閉成環(huán)。

3.施工技術(shù)要點(diǎn)

隧道洞口開挖的施工技術(shù)要點(diǎn)主要總結(jié)以下三點(diǎn)：

其一，利用CRD法，在該工程的軟弱圍巖大跨度隧道中，在隧道明洞、暗洞開挖以后再進(jìn)行支護(hù)、分部閉合成環(huán)，最后形成斷面閉合成環(huán)。在開挖時(shí)，每開挖一部分都要進(jìn)行及時(shí)的施作初期支護(hù)，滿足CRD法中中隔壁及臨時(shí)仰拱的技術(shù)需求。

其二，要做好施工部位的臨時(shí)支撐，并保證弧度支撐。

其三，開挖支護(hù)要從上至下進(jìn)行，開挖后所有包括初期支護(hù)、中隔壁、仰拱等都要做到封閉成環(huán)。開挖工作面上下層相隔距離盡量保持在3～4m左右為宜，而且應(yīng)該等到隧道開挖砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的70%以上時(shí)，再繼續(xù)開挖相鄰部位隧道段。

（二）隧道初期支護(hù)的施工方案及相關(guān)技術(shù)措施

1.隧道初期支護(hù)施工方案

隧道初期支護(hù)應(yīng)該緊跟開挖工作展開，有效降低圍巖暴露在外的時(shí)間，確保圍巖不會(huì)發(fā)生變形和松弛等問題。

初期支護(hù)的施工方案主要分五步，首先要進(jìn)行超前支護(hù)，架設(shè)超前大管棚，并配合管棚鉆機(jī)展開施作。同時(shí)，配合高壓注漿泵、超前小導(dǎo)管進(jìn)行注漿并打入巖層，需要注意的是注漿泵要注水泥漿。

第二步，在現(xiàn)場(chǎng)加工制作砂漿錨桿，并利用錨桿鉆機(jī)鉆孔，輔助人工進(jìn)行安裝。這一環(huán)節(jié)要利用到專用的高壓注漿泵進(jìn)行注漿。

第三步，在隧道洞口外分布加工制作鋼筋網(wǎng)片，并通過機(jī)械運(yùn)輸鋼筋網(wǎng)片到支護(hù)工作面位置，由人工完成安裝。

第四步，現(xiàn)場(chǎng)加工鋼架，通過機(jī)械運(yùn)輸配合人工進(jìn)行安裝，并由錨桿鎖定。

第五步，在隧道洞口外拌和站集中利用強(qiáng)制攪拌機(jī)對(duì)噴射砼進(jìn)行拌和，并由噴射機(jī)在隧道洞內(nèi)進(jìn)行噴射作業(yè)。

2.初期支護(hù)施工技術(shù)措施

初期支護(hù)施工主要基于隧道暗挖施工技術(shù)，主要包括了超前大管棚、超前小導(dǎo)管、砂漿錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)以及管棚注漿等技術(shù)環(huán)節(jié)。以注漿環(huán)節(jié)為例，星光公路隧道工程所采用的是注漿泵壓力注漿方式，在注漿前首先噴射混凝土封閉掌子面，以防止漏漿現(xiàn)象出現(xiàn)，再強(qiáng)行打入鋼管并沖洗管內(nèi)積物，隨后再注漿。注漿的順序要從下至上，并采用小導(dǎo)管進(jìn)行注漿，具體注漿流程如圖3。

圖3 初期支護(hù)小導(dǎo)管注漿流程示意圖

在注漿過程中，水泥漿水灰比應(yīng)該遵循1:5:1、1:1和0.6:1這3個(gè)主要等級(jí)，而且漿液要從稀到濃逐級(jí)轉(zhuǎn)換。首先注入稀漿，再注入濃漿，直到最后的注漿水灰比達(dá)到0.6:1。

在滲入性注漿過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)所確定的壓力來確定注漿量。以壓密注漿為例，它的有效固結(jié)厚度應(yīng)該大于40cm，同時(shí)，施工中從大到小來選取最佳注漿壓力和注漿量。該工程選用了高壓注漿泵進(jìn)行注漿，其額定注漿壓力達(dá)到1.0Mpa時(shí)，要稍微停頓一下，再等待幾分鐘，直到注漿壓力降到0.6Mpa以下后再開始注漿，如此反復(fù)幾次后，注漿壓力就會(huì)逐漸平穩(wěn)。再者，在使用高壓注漿泵通過錨桿桿本預(yù)留通道連接孔口注漿時(shí)，還應(yīng)該時(shí)刻觀察注漿泵角度，如果與水平線傾角超過45°，就要利用排氣管進(jìn)行排氣，確保其與水平線傾角穩(wěn)定在45°以內(nèi)，這樣才能實(shí)現(xiàn)自然排氣，保證錨桿孔內(nèi)的注漿始終是飽滿狀態(tài)。

除隧道開挖與初期隧道支護(hù)這兩個(gè)施工程序以外，星光公路隧道上跨既有鐵路施工還包括隧道出渣、隧道防排水、襯砌、通風(fēng)、路面和爆破等流程。從已分析的兩個(gè)施工技術(shù)環(huán)節(jié)來看，在沿襲傳統(tǒng)施工工藝流程的同時(shí)，也引入了諸如CRD法隧洞洞口開挖和小導(dǎo)管超前注漿這樣的領(lǐng)先技術(shù)，基本達(dá)到了星光公路隧道上跨既有鐵路施工方案中所提出的技術(shù)需求標(biāo)準(zhǔn)，為接下來的施工工藝環(huán)節(jié)奠定了良好基礎(chǔ)。

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1673-0046（2016）9-0190-03