对某铁路隧道施工技术及问题探讨

　　摘要:本文主要对某铁路高桥隧道下穿地段铁路设计方案与施工方案进行了分析,论述下穿段的安全快速施工技术、洞内外拱顶和地表沉降变形观测规律、安全预案及管理,并对下穿段的设计与施工提出问题和建议探讨。
　　关键词:铁路隧道;施工技术;设计方案;问题建议
　　1工程概况
　　该高桥隧道位于XXXX地方,起讫里程为DK346+110～DK347+568,长1457m,为双线黄土隧道。隧道除进口端564m位于R=8000m的曲线地段,出口端158m位于R=12000m的曲线地段外,其余洞身位于直线上。洞身进口段纵坡为-9‰,出口段纵坡为-3.5‰。
　　隧道出口段于DK347+455.87处与某铁路挖方路堑小角度下穿立交,相交角度为23°58°49°,下穿段隧道施工长度约90m。隧道出口段埋深浅,线路左侧边坡基本由坍滑堆积体组成,土体较松散,地形偏压严重。
　　隧道通过区范围内地层岩性简单,为Ⅰ级黄土台塬区,出口端表层为第四系上更新统风积砂质黄土及黏质黄土,下伏第四系中更新统风积砂质黄土及黏质黄土,中间夹有数层古土壤层。隧道洞身大部为砂质黄土(Q3eol3),下部为砂质黄土(Q2eol3)。
　　该铁路为Ⅱ级正线,单线无缝线路,60kg/m钢轨,Ⅱ型混凝土轨枕,碎石道床。该段铁路位于深路堑内,其中50m位于缓和曲线上,15m位于直线内,曲线半径400m,缓和曲线长80m,超高126mm,缓和曲线一端接磨沟大桥梁,另一端接磨沟隧道。对线日行车密度为19对,日行车平均间隔时间30min左右,经调查最大行车间距约45min,列车行驶较频繁。
　　2设计方案
　　2.1原设计方案
　　该隧道出口DK347+410～DK347+500为Ⅴ级围岩下穿铁路段,采用一孔跨度64m的铁路应急抢修钢梁架空铁路,梁两端置于隧道开挖轮廓以外的群桩基础之上。每段群桩4根,深度45m,承台尺寸8.4m×4.26m×31.0m(长×宽×高),群桩与承台均采用C30钢筋混凝土。在架空线路的条件下采用双侧壁导坑法暗挖通过,既有铁路在限速15km/h的条件维持运营。初期支护采用35cm厚喷射混凝土,全断面设I25a型钢钢架,间距1榀/0.6m,拱部设φ42超前小导管(l4.5m,环向间距40cm,外插角5°～10°,搭接≥1.5m)。二次衬砌采用80cm厚的钢筋混凝土结构。
　　(1)设计变更方案
　　为了保证隧道施工工期,降低施工难度和风险,在DK347+379处增设1座长127m斜井,既可保证自斜井至进口段的正常施工,又可自斜井向出口段反向掘进通过下穿铁路段。
　　利用增设的斜井自洞内向洞口方向进行掘进,在DK347+410～DK347+500下穿段采用双侧壁导坑法开挖,拱部120°范围内设置φ159管幕进行超前支护,初期支护采用双层支护形式,二次衬砌采用加强钢筋混凝土结构。
　　超前支护:洞内采用φ159管幕进行超前支护,钢管内压注水泥浆,管幕设计参数:拱部120°范围内设置φ159钢管,壁厚6mm,每根钢管长100m,环向间距20cm,外插角0～1°。
　　初期支护:采用双层支护形式,初期支护为36cm厚的喷射混凝土,拱墙挂φ8钢筋网,网格间距为20cm×20cm,全断面设I25a型钢钢架,间距为2榀/m,边墙设置φ22砂浆锚杆,L-4m,间距1m×1m,梅花形布置,二次支护为全断面设36cm钢筋混凝土结构,主筋采用φ22@250mm。
　　临时支护:临时侧壁及临时横撑采用锚喷支护,喷射混凝土厚25cm,设I25a型钢钢架,间距为2榀/m。临时侧壁设置φ22砂浆锚杆,L-2.5m,间距1m×1m,梅花形布置。
　　二次衬砌:采用加强钢筋混凝土结构,厚度为40cm,二衬主筋采用2φ22@200mm(内外侧每处布置2根)。
　　在隧道开挖影响范围内既有线K861+952～K862+072段共计120m,对既有铁路采用每侧7扣50kg/m轨加固线路。
　　3下穿段施工方案
　　利用增设的斜井自洞内向洞口方向掘进,管幕自DK347+405处施做至DK347+505段共100m,采用双侧壁导坑法施工下穿段。开挖主要以人工配合机械开挖。
　　3.1管幕工作室地段施工
　　在DK347+397～DK349+405段施作8m的管幕工作室,工作室比正常隧道扩大80cm,以保证管幕施工作业空间。
　　管幕工作室地段原设计采用双侧壁导坑法开挖,由于双侧壁导坑法初支有临时支撑,管幕在临时支撑处不能施做,同时双侧壁导坑中部的拱部开挖高度约7m,远大于管幕所需5m的工作空间,给管幕施工带来不便。为了保证管幕2个月的施工工期,在DK347+395～DK347+415段施工间距0.35m、长20m的φ108管棚预加固,管幕工作室地段采用了弧形导坑法开挖。
　　(1)φ108长管棚施工
　　在DK349+395处拱部120°范围内,按环向间距0.35cm设置20m长的φ108管棚,超前大管棚采用YG100型钻机钻孔。外插角度控制在5°～10°,以避免管棚侵入支护断面内。钢管在专用的管床上加工好丝扣,导管四周钻设孔径10～16mm注浆孔。棚管顶进采用挖掘机和管棚机钻进相结合的工艺,先用挖掘机在人工配合下顶进钢管,再用钻机的冲击力和推力低速顶至设计深度。接长钢管应满足受力要求,相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%,相邻钢管接头至少错开1m。管棚安装就位后及时注浆。
　　(2)弧形导坑法施工
　　采用弧形导坑法较双侧壁法开挖分部少,在时间上能及时进行仰拱封闭,在空间上能有效缩短工作面至仰拱和二衬的距离,大大提高φ159管幕施工期间的安全性。
　　该段支护衬砌里程:二次衬砌施工至DK347+393,仰拱及填充施工至DK347+396,下台阶开挖至DK347+397,中台阶开挖至DK347+403,拱部开挖至DK347+406,通过现场监控量测既有线道床及路肩沉降为零,该施工段隧道的拱顶最大沉降为11cm(两个半月),说明在管棚的保护下,沉降较小。
　　3.2φ159管幕施工
　　(1)施工方案
　　该隧道下穿段围岩为Q3新黄土,钻孔工艺不能采用水钻,否则易塌孔埋管和黄土湿陷软化而导致管幕下挠侵限,故下穿段采用“风动导向跟管钻进”的施工方法进行管幕施工,即将φ159钢管加工成每节6m的钻杆,利用水平导向钻机将φ159的钻杆分节钻入。钻孔时利用空气压缩机产生的高压空气将钻渣吹出孔外,利用有线导向仪器控制钢管的打设精度。

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