浅埋暗挖法在既有铁路线下输煤廊道施工中的应用

2010-06-21葛德林中铁二十四局集团江苏公司

上海铁道增刊 2010年2期

葛德林中铁二十四局集团江苏公司

淮南洛河电厂新建卸煤沟沿铁路东西向布置，1#输煤廊道位于卸煤沟T1转运站至T2转运站之间，其中穿越铁路地下输煤廊道长度50.066m，廊道覆土最薄处约5m。输煤廊道施工需穿越地下正常使用的既有Ⅱ道、既有Ⅲ道两条铁路运煤专用线。为保证施工，既有I道铁路运输线拆除（卸煤沟和输煤廊道施工完成后恢复），既有IV道铁路运输线施工时封锁施工。

根据上海华东电力设计院提供的工程勘察报告，工程地层大致为粉质粘土，褐黄～棕黄色，硬塑，含铁锰结核及灰色高岭土，具微裂隙。枯水季节地下水位埋深3.0m左右，雨季时地下水位接近地表。

1 施工方案

施工总体方案是在T1转运站至T2转运站的既有IV道外侧采用明挖，在明挖段向T1转运站采用浅埋暗挖法施工，明挖段用做长管棚施工的操作面，用管棚进行预支护。在基坑明挖段向T1转运站方向先暗挖进洞2m，再施工廊道主体。为满足暗挖施工的需要，在便道一侧墙身（距洞口北侧2m）预留出一宽4.5m，高2.7m的出口，出口处设置一长4m，宽2.5m的场地，作为暗挖弃土转运场地，便道两侧采用1：0.8坡度放坡(详见图1)。

图1 输煤廊道施工平面图

1.1 井点降水

由于本工程细砂层厚，基坑开挖深度深，地下水位高，因此处理好地下水是首要解决的问题。由于本施工区域内有6条铁路专用线，若采取全面截水措施，在本工程中是无法实现的，只有采取降水措施，保持施工面的干燥，才能使施工正常进行，综合考虑各种降水方式的经济性和本场地地层的分布、埋深、土性及地下水的情况，选用双排深井井点降水作为降水措施。

1.2 既有线钢便梁加固

既有Ⅱ道、Ⅲ道线路由于在输煤廊道上方，且输煤廊道上覆土厚度最薄处只有5m，为防止运输车辆通过时对输煤廊道施工带来的不利影响，故要采取对线路临时加固的措施。线路加固采用钢便梁加固，钢便梁基础采用钢筋混凝土挖孔桩桩径1000mm，桩长9m。钢便梁使用山海关桥梁厂生产的标准的D24m下承式钢便梁（详见图2）。

图2 钢便梁线路加固断面示意图

1.3 明挖段基坑开挖

考虑进洞的需要，在既有Ⅳ道外侧至2号转运站的位置上采用明挖基坑施工，明挖基坑作为廊道进洞工作坑。基坑开挖采用挖掘机开挖，汽车运输，基坑边坡支护采用土钉墙支护。

1.4 暗挖段施工

明挖段至1号转运站上部因既有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ道需要正常运营，必须采用暗挖法施工。施工方案为：在明挖段外侧采用管棚预支护，然后进行分部开挖、分段衬砌、分段浇注箱体的方法进行。施工流程为：套拱施工→管棚预支护→土方开挖→临时支护→浇注廊道混凝土→下一节段。

1.4.1 套拱施工

在既有铁路线采取加固措施、明挖基坑开挖、边坡支护完成后，根据现场实测纵横断面情况，采用两侧人工开槽的方法施作套拱钢拱架，套拱钢拱架三榀I18工字钢，距50cm，用连接筋焊成一个整体。在钢拱架上按照设计管棚间距安装长2m的Φ133×6孔口导向钢管与管棚位置方向一致，然后立模浇注50cm厚的C25混凝土包裹钢拱架和导向管。套拱完成后，喷射C25混凝土15cm厚封闭掌子面作为注浆时的止浆墙。

1.4.2 管棚预支护

为保证施工过程中的安全和保持地层完整性，在输煤廊道上方用管棚预支护。管棚钢管采用φ108mm壁厚6mm的热轧无缝钢管，布设在输煤廊道顶板和侧壁，环向间距为400mm。管棚由明挖段一侧进行施工，管棚长度约40m（详见图 3）。

图3 管棚布置横剖面图

1.4.3 廊道掘进施工

由于廊道跨度大、土质松软，因此采用CD法施工，即先进行半边开挖，支护结束后再进行另半边开挖和支护，按此种方式逐段递进施工，中隔墙采用焊接I50型钢支架。半边开挖采用先开挖廊道一侧的导坑，土方每向前开挖0.5～1m即对上部土体喷射混凝土以达到稳固上部土体的作用。钢架采用先立两边后立上部，待中心土体清至垫层底高程后摆放下部工字钢并将其与立柱钢架连接，封闭成环形。在相邻两工字钢钢架中心向侧面土体打入3m土钉并以钢筋网片和Φ25钢筋连接两钢架，土钉与钢筋网片焊接连接后喷射10cm厚C25混凝土。待初期支护基本稳定之后进行另半边的开挖。

1.4.4 廊道临时支护

在土层中使用暗挖法，由于地层开挖后的自稳时间短，而且对控制地表沉降要求严格，故应采取临时支护措施（详见图 4）。

图4 临时支护示意图

土方开挖完成后，即用钢拱架临时支护，钢拱架采用I24型钢和I50型钢组合而成，间距为0.5m，中间支撑采用I50型钢临时支撑，待廊道箱体浇注完成后将中间型钢支撑割断。

1.4.5 变形观测

为了掌握路基在开挖过程中的动态和支护的稳定状态，必须在路基上和洞内设置观测点，通过对量测数据的分析和判断，分析地表沉降、拱顶下沉及周边收敛值，对土体的稳定状态进行预测，并据此确定相应的施工措施，以确保土体及结构的稳定。

2 技术经济效果

淮南洛河电厂三期2×600MW机组项目是国家重点建设项目，输煤廊道于2007年1月1日开工，2007年 3月 20日完工，工期80天。本工程如采用明挖法施工，必须全部封锁既有铁路线，由于既有铁路线承担着电厂每天近2万吨煤的运输，封锁既有铁路线是不可能的，因此采用暗挖法比采用部分封锁、分段开通甚至铺设铁路便线的方案，工期可节省3个月，工程造价节约100余万元。